CN114251358A - 一种主动磁轴承转子跌落保护方法 - Google Patents

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Abstract

一种主动磁轴承转子跌落保护方法，用来在磁轴承转子发生径向或轴向跌落时保护磁轴承和转子。整个系统包括：系统供电单元、位置检测单元、控制单元、正常悬浮支路、跌落保护支路和磁轴承线圈组。该方法是当控制单元判断出转子发生径向或轴向跌落时，把磁轴承线圈组由正常悬浮支路供电切换到跌落保护支路供电，此时所有线圈都直接接在一个可靠电源上，从而使转子快速稳定地吸附固定，避免转子对磁轴承的多次冲击造成结构损坏。而该方法在驱动电路发生故障时仍然有效，同时比驱动电路的冗余保护更简单和更低成本。

Description

一种主动磁轴承转子跌落保护方法
技术领域
本发明属于磁悬浮技术领域，具体涉及一种主动磁轴承转子跌落保护方法，特别涉及一种具有跌落保护支路的又比冗余保护更简单的方法，用于避免转子径向和轴向跌落对磁轴承和转子造成损坏。
背景技术
由于主动磁轴承具有无接触、无润滑以及无磨损等特点，近年来在机械、电力、石油、航空、航天等工程领域的众多旋转设备中得到广泛应用。
在由主动磁轴承和转子组成的系统中，为了确保系统的安全性与可靠性，转子会配有保护轴承，当磁轴承的支承失效时，保护轴承临时支承转子，从而避免磁轴承和转子之间的冲击。而通常转子处在高速旋转状态，发生磁轴承支承失效时，转子会对保护轴承产生多次很大的冲击，造成保护轴承的损坏。目前常用的方法是当转子跌落时通过驱动电路为磁轴承线圈通入固定的电流使转子能吸附固定，减少冲击，而当驱动电路故障时将不能起作用。为防止驱动电路发生故障，常会有冗余的驱动电路做备用，这增加了电路复杂度和成本。
发明内容
本发明的技术解决问题是：针对现有磁轴承跌落保护方法难以兼顾低成本和高可靠性的不足，提出了一种主动磁轴承转子跌落保护方法，用于在转子发生跌落时可靠地对转子进行吸附固定和保护。
本发明的技术解决方案是：一种主动磁轴承转子跌落保护方法，整个系统包括系统供电单元、位置检测单元、控制单元、正常悬浮支路、跌落保护支路和磁轴承线圈组。所述的系统供电单元为整个系统提供稳定的电压。所述的位置检测单元测量转子在径向和轴向的位置。所述的控制单元对所监测的信号进行转换、判断和计算，同时输出相应的执行信号给正常悬浮支路和跌落保护支路。所述的正常悬浮支路包含驱动开关和线圈驱动单元。所述的驱动开关为一组继电器，通过控制单元来控制。所述的线圈驱动单元受控制单元控制为磁轴承线圈组提供可控的电流。所述跌落保护支路包含一个由一组继电器组成的保护开关，通过控制单元控制为磁轴承线圈组提供固定可靠的电流。所述磁轴承线圈组包含两径向磁轴承上x和y两个方向上布置的多组线圈和轴向磁轴承上布置的多组线圈。
本发明的原理是：为各组磁轴承线圈通入固定的较大电流会给转子施加一个方向和大小固定的力，此时转子若处在跌落状态，则可被此力限制，从而吸附固定在某一确定位置上。当通入的电流受转子位置的不同而调整时，转子的位置可以被控制。固定的较大电流可通过直接将线圈接入固定电压的电源来得到。
本发明与现有技术相比的优点在于：当主动磁轴承的驱动电路故障时仍然能可靠地起到保护作用，同时相比冗余保护更简单且低成本。
附图说明
图1为本发明的电路系统示意图；
图2为本发明的系统结构框图；
具体实施方式
本发明是一种主动磁轴承转子跌落保护方法。可以根据检测到的转子状态，来控制磁轴承线圈组接入到正常悬浮支路或跌落保护支路，从而实现转子的安全稳定运行。其主要包括：系统供电单元、位置检测单元、控制单元、正常悬浮支路、跌落保护支路和磁轴承线圈组。本发明的系统供电单元包含滤波、整流和电压转换电路，它为位置检测单元、控制单元、正常悬浮支路和跌落保护支路提供相应稳定的直流电压。本发明的位置检测单元包含安装在两径向磁轴承处，测量转子在径向两正交方向x和y上位置的距离传感器，以及安装在轴向磁轴承处，测量转子轴向位置的距离传感器，它们将测得的距离输出为电压信号传给控制单元。本发明的控制单元对位置检测单元传来的信号进行转换、判断和计算，同时输出相应的执行信号给正常悬浮支路和跌落保护支路。本发明的正常悬浮支路包含驱动开关和线圈驱动单元。所述的驱动开关为一组继电器，通过控制单元来控制。所述的线圈驱动单元包括多路功率放大电路，其受控制单元的控制可为多组磁轴承线圈提供可控的电流。本发明的跌落保护支路包含一个由一组继电器组成的保护开关，通过控制单元控制其断开和接通，接通时为多组磁轴承线圈组提供固定可靠的电流。本发明的磁轴承线圈组包含两径向磁轴承x和y两个方向上布置的多组线圈和轴向磁轴承上的多组线圈，通过正常悬浮支路供电或通过跌落保护支路供电。正常悬浮转子时控制单元控制磁轴承线圈组接入正常悬浮支路，同时控制线圈中电流的大小，使转子稳定悬浮；转子发生跌落故障时控制单元控制磁轴承线圈组接入到跌落保护支路，此时线圈中的电流较大且固定，转子快速被吸附固定在某一确定位置。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
此外，需要指出本发明中所述的部件名称和形式可以不同，凡是依本发明构思所述的构造、特征和原理所做的修改、补充和改进，均应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种主动磁轴承转子跌落保护方法，其特征在于所述的主动磁轴承转子跌落保护方法其系统包括：系统供电单元、位置检测单元、控制单元、正常悬浮支路、跌落保护支路和磁轴承线圈组。所述的系统供电单元包含相应的滤波、整流和电压转换电路，它为位置检测单元、控制单元、正常悬浮支路和跌落保护支路提供相应稳定的直流电压。所述的位置检测单元包含安装在两径向磁轴承处，测量转子在径向两正交方向x和y上的位置的距离传感器，以及安装在轴向磁轴承处，测量转子轴向位置的距离传感器，它们将测得的距离输出为电压信号传给控制单元。所述的控制单元对位置检测单元传来的信号进行转换、判断和计算，同时输出相应的执行信号给正常悬浮支路和跌落保护支路。所述的正常悬浮支路包含驱动开关和线圈驱动单元。所述的驱动开关为一组继电器，通过控制单元来控制。所述的线圈驱动单元包括多路功率放大电路，其受控制单元控制为多组磁轴承线圈提供可控的电流。所述跌落保护支路包含一个由一组继电器组成的保护开关，通过控制单元控制其断开和接通，接通时为多组磁轴承线圈组提供固定可靠的电流。所述磁轴承线圈组包含两径向磁轴承x和y两个方向上布置的多组线圈和轴向磁轴承上布置的多组线圈。
2.根据权利要求1所述的一种主动磁轴承转子跌落保护方法，其特征在于：设计有跌落保护支路。所述的跌落保护支路，通过一组继电器，即保护开关，把所述磁轴承线圈组中的线圈并联或串联在所述系统供电单元的一个固定输出上；所述保护开关接通时，所述驱动开关断开，此时转子被吸附稳定在固定位置。
3.根据权利要求1所述的一种主动磁轴承转子跌落保护方法，其特征在于：所述的正常悬浮支路，通过一组继电器，即驱动开关，把所述磁轴承线圈组中的线圈分别接入所述线圈驱动单元对应输出上。所述驱动开关接通时，所述保护开关断开，此时转子的状态受所述线圈驱动单元输出的电流所控制。
4.根据权利要求1所述的一种主动磁轴承转子跌落保护方法，其特征在于：所述的位置检测单元可由多个，多种距离传感器组成，其将距离信号转换为电压信号。
5.根据权利要求1所述的一种主动磁轴承转子跌落保护方法，其特征在于：所述的磁轴承线圈组可只有径向磁轴承线圈组，或只有轴向磁轴承线圈组，或两者都有。当所述线圈产生的磁场空间位置、磁路以及实际作用效果相同时则称为一组。所述径向磁轴承线圈组由x和y两个方向上布置的多组线圈组成，共4组以上。所述轴向磁轴承线圈组由轴向布置的2组以上的线圈组成。所述线圈组多组之间可并联或串联。
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