FR2572141A1 - Dispositif de decrassage automatique d'un organe tournant - Google Patents

Abstract

DISPOSITIF DE DECRASSAGE AUTOMATIQUE D'UN ORGANE TOURNANT DE MACHINE TOURNANTE TELLE QUE SOUFFLANTE, VENTILATEUR, COMPRESSEUR OU SIMILAIRE, EQUIPEE D'UNE SUSPENSION MAGNETIQUE DU ROTOR D'ENTRAINEMENT DE L'ORGANE TOURNANT. DES CIRCUITS SELECTIFS DE COMMANDE DE DECRASSAGE 22, 25 SONT INTERPOSES ENTRE LES DETECTEURS DE POSITION 113, 114 ET UN CIRCUIT 18 D'EQUILIBRAGE AUTOMATIQUE DU ROTOR, D'UNE PART, ET LES CIRCUITS 13, 29 D'ASSERVISSEMENT DU COURANT DANS LES ENROULEMENTS D'ELECTRO-AIMANTS DE PALIER 133, 143 D'AUTRE PART, POUR PROVOQUER PAR INTERMITTENCE DES MISES EN VIBRATION VOLONTAIRES DU ROTOR CONDUISANT A UNE OPERATION DE DECRASSAGE DU ROTOR OU DES ORGANES TOURNANTS SOLIDAIRES DE CELUI-CI.

Description

DISPOSITIF DE DECRA5SACE AUTOMATIQUE D'UN ORGANE TOURNANT.

La présente invention a pour objet un dispositif de décrassage automatique d'un organe tournant de machine tournante telle que soufflante, ventilateur, compresseur ou similaire, équipée d'une suspension magnétique du rotor d'entratnement de l'organe tournant, laquelle suspension magnétique comprend au moins un palier magnétique radial muni d'enroulements d'électro aimantede stator disposés en regard d'une armature ferromagnétique solidaire du rotor, au moins un détecteur de la position radiale du rotor par rapport au stator du palier magnétique et un circuit d'asservissement relié audit détecteur et auxdits enPoulements d'électro-aimants et comprenant un circuit de commande d'alimentation de ces enroulements en réponse a des signaux (Xvy) délivrés par ledit détecteur pour maintenir le rotor dans une position prédéterminée, et un circuit d'équilibrage automatique du rotor interposé entre le détecteur et le circuit de commande d'alimentation des enroulements pour injecter, en opposition aux signaux (x,y) délivrés par le détecteur des signaux < x1,y1) synchrones avec la vitesse de rotation w du rotor et dont le module représente l'écart entre l'axe d'inertle et l'axe géométri' du rotor.

Dans le cas des machines tournantes comportant un organe tournant travaillant dans un environnement chargé de poussières ou autres particules solides ou liquides, il se produit régulièrement un dépôt de matière sur l'organe tournant, constitué par exemple par des roues, aubes, pales ou par arbre rotorique lui-meme. Le dépôt de matière conduit à un encrassement de l'organe tournant qui est alors déséquilibré et, au-delà d'une certaine épaisseur de matière déposée, peut entraoner des freinages, blocages ou pertes d'efficacité de la machine tournante.

Il est ainsi nécessaire d'interrompre périodiquement le fonctionnement d'une telle machine tournante, pour démonter l'organe tournant et procéder au nettoyage de celui-ci. Ceci implique une perte de temps pour le personnel de service, et peut également s'avérer très préjudiciable du fait que le fonctionnement de la machine doit être interrompu complètement pour permettre d'accéder à l'organe tournant encrassé.

On sait par ailleurs que le montage de rotors de machines à l'aide de suspensions magnétiques présente un grand nombre d'avantages tels que notamment l'absence de lubrifiant dans les paliers magnétiques utilisés, qui permet d'éviter toute contamination du fluide de process, l'absence de frottements, qui augmente la durée de vie des paliers, et la possibilité d'obtenir des vitesses de rotation élevées.

On contact en outre par le document de brevet US-A-IJ1211I;3 un circuit d'asservissement de suspension magnétique active qui comprend un dispositif d'équilibrage automatique du rotor permettant à un arbre doté d'un balourd important de présenter une absence de vibrations par rotation autour de son axe d'inertie.

Ce type de suspension magnétique active à équilibrage automatique permet un fonctionnement relativement satisfaisant et silencieux meme avec un organe tournant déjà encrassé. Toutefois, dans les montages connus de ce type, il reste nécessaire de procéder à intervalles réguliers à un arrêt de la machine et à un décrassage manuel de l'organe tournant afin d'éviter un blocage de cet organe tournant lorsqu'il devient très encrassé, ou une perte d'efficacité de cet organe tournant due à une modification de son profii par les dépôts de matiere.

La présente invention vise précisément à remédier aux inconvénients précites et à permettre de réaliser automatiquement dans une machine tournante, sans arret de la machine, ni démontage du rotor, un décrassage efficace de l'ensemble des organes tournants liés au rotor.

Ces buts sont atteints grâce à un dispositif de décrassage du type défini en tête de la description dans lequel, conformément à l'invention, un circuit sélectif de commande de décrassage est interposé entre le circuit d'équilibrage automatique et le circuit de commande d'alimentation des enroulements et comprend des moyens d'interruption d'équilibrage pour interrompre de façon intermittente l'application des signaux de sortie (x9, y5) du circuit d'équilibrage automatique su circuit de commande d'alimentation des enroulements et appliquer dans le même temps à ce circuit de commande les signaux (x,y) issus directement du détecteur
Avantageusement, le dispositif comprend un circuit de cadencement relie au circuit sélectif de commande de décrassage pour mettre en service celui-ci a des intervalles de temps prédéterminés.

De préférence, le circuit sélectiez de commande de décrassage comprend des mazez moyens de commande de vapsatwlon de vitesse de rotation pour amener la vitesse de rotation # du rotor au voisinage d'une vitesse critique #o avant la mise en service desdits moyens d 'interruption d'équilibrage.

Le circuit sélectif de commande de décrassage comprend des moyens de comparaison des signaux (x,y) délivrés par le détecteur et des signas (xs, y9) issus du circuit d'équilibrage automatique
Selon une caractéristique partieuliere de l'invention, le circuit sélectif de commande de décrassage comprend des moyens de comparaison de la valeur absolue (/xl,lyl) des signaux du détecteur avec une valeur seuil (B) et des moyens d'inhibition des moyens d'interruption d'équilibrage, pour désactiver le circuit sélectif de commande si la valeur absolue (/x/,/y/) des signaux du détecteur dépassent ladite valeur-seuil (B).

Selon une autre caractéristique particulière, le circuit sélectif de commande de décrassage comprend des moyens de comparaison d'une part de la valeur absolue de la différence entre les signaux (x,y) du détecteur et les signaux (x5,y5) issus du circuit d'équilibrage automatique et d'autre part d'une valeur seuil prédéterminée (AB et des moyens d'inhibition des moyens dtinterruptlon d'équilibrage pour désactiver le circuit sélectif de commande si ladite valeur absolue (/x-x /, /y-ys/) dépasse ladite valeur-seuil.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le circuit sélectif de commande de décrassage comprend des moyens d'horloge mis en service par les moyens d'interruption d'équilibrage et commandant la mise en service des moyens d'inhibition des moyens d'interruption d'équilibrage au bout d'un temps prédéterminé.

Selon un autre mode de réalisation, l'invention a encore pour objet un dispositif de décrassage automatique d'un organe tournant de machine tournante telle que soufflante, ventilateur, compresseur ou similaire, équipée d'une suspension magnétique du rotor d'entratnement de l'organe tournant, laquelle suspension magnétique comprend au moins un palier magnétique radial muni d'enroulements d'électro-aimants de stator disposés en regard d'une armature ferromagnétique solidaire du rotor, au moins un détecteur de la position radiale du rotor par rapport au stator du palier magnétique, au moins un palier magnétique axial muni d'enroulements d'électro-aimants de stator disposés en regard d'une armature ferromagnétique solidaire du rotor, au moins un détecteur de la position axiale du rotor, un circuit d'asservissement relié auxdits détecteurs et auxdits enroulements d'électro-aimants et comprenant des circuits de commande d'alimentation de ces enroulements en réponse à des signaux (x,y,z) délivrés par lesdits détecteurs pour maintenir le rotor dans une position prédéterminée, et un circuit d'équilibrage automatique du rotor interposé entre le détecteur radial et le circuit de commande d'alimentation des enroulements d'électroaimantsdu palier radial pour injecter, en opposition aux signaux (x,y) délivrés par le détecteur radial des signaux (X1,Y1) synchrones avec la vitesse de rotation B;; du rotor et dont le module représente l'écart entre ltaxe d'inertie et l'axe géométrique du rotor, caractérisé en ce qu'un circuit sélectif de commande de décrassage est connecté entre le détecteur axial et le circuit de commande de l'alimentation des enroulements d'électro-aimants du palier axial et comprend des moyens pour modifier l'amortissement dudit circuit de commande d'alimentation des enroulements d'électro-aimants du palier axial et autoriser le rotor à vibrer dans le sens axial avec une amplitude limitée prédéterminée.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple, en référence au dessin annexé, sur lequel:
- la figure 1 est une vue schématique en élévation et demiuc6upe axiale d'une soufflante munie d'une suspension magnétique pouvant constituer un dispositif de décrassage selon l'invention,
- la figure 2 représente le schéma d'un exemple de circuits d'asservissement utilisable dans le cadre de la présente invention, et
- les Ligures 3 et 4 sont des organigrammes montrant deux exemples de Ponct-onnement de circuits sélectifs de commande de décrassage conformes à l'invention.

La figure 1 montre un exemple de machine tournante 1QO comprenant un rotor 102 monté dans un bâti 101 reposant lui-même sur un support 110. La machine tournante représentée est constituée par une soufflante comportant une roue de ventilateur 106 solidaire du rotor 102 et disposée àl'intérieur d'un carter 107. Des ouvertures 108,109 munies de brides sont ménagées dans les faces frontales de la machine 100 pour permettre l'introduction et l'évacuation du fluide de travail. La roue 106 a une tendance naturelle à s'encrasser et doit donc normalement subir des nettoyages à intervalles réguliers afin d'éviter la création de trop grands déséquilibres ou des blocages de la roue dans le carter 107.Cette opération de nettoyage peut être effectuée lors deun arrêt de la machine, par un démontage de la roue 106. Une telle solution est toutefois peu satisfaisante car elle nécessite une intervention manuelle qui implique un arrêt complet de la machine. Selon l'invention, le rotor 102 porteur d'organes tournants 106 susceptibles de s'encrasser est monté sur deux paliers magnétiques radiaux 103 espacés l'un de l'autre le long de l'axe du rotor 102, et comprend en outre une butée magnétique axiale 104 visant à empêcher des déplacements du rotor 102 dans le sens axial. Les roulements à bille 105 disposés au voisinage des paliers magnétiques radiaux 103 ne constituent que des paliers de secours et ne supportent aucune charge lorsque les paliers magnétiques 103 sont en service.Les paliers magnétiques actifs radiaux 103 sont d'un type connu, par exemple par le document de brevet US-A-4180946 et comprennent chacun un stator composé d'enroulements 133 d'électro-aimants et d'une carcasse magnétique feuilletée 132 présentant des encoches dans lesquelles sont disposés les enroulements 133 d'électro-aimant. Le stator 132, 133 d'un palier magnétique radial 103 crée un champ magnétique dont les lignes de flux se referment dans une armature annulaire feuilletée 131 en matériau ferromagnétique montée sur le rotor 102. Le courant circulant dans les électro-aimants 133 est modifié par un.circuit d'asservissement 13 (figure 2) qui reçoit les. signaux délivrés par des détecteurs 113 de la position radiale du rotor 102, situés à proximité des paliers magnétiques radiaux 103.Les détecteurs 113 peuvent être de type inductif et présenter la configuration décrite notamment dans le document de brevet
US-A-4114960.Les signaux d'erreur x,y, émis par les détecteurs 113 sont appliqués aux circuits d'asservissement 13 de manière que ces derniers modifient automatiquement le courant traversant les électro-aimants des paliers radiaux 103 et par suite la force des champs magnétiques créés par ces électro-aimants, ce qui permet de maintenir le rotor 102 dans une position radiale prédéterminée, sans contact avec les stators 132, 133 des paliers 103. La butée axiale 104 peut de la même façon comprendre deux séries d'électroaimants 142, 143 disposés de part et d'autre d'une armature 141 en forme de disque, solidaire du rotor 102 et disposée perpendiculairement à celui-ci. Les électro-aimants de stator de la butée axiale 104 comprennent chacun un circuit magnétique 142 et des enroulements 143 d'électro-aimants dont le courant est asservi à partir des signaux délivrés par un détecteur axial 114 de la position axiale du rotor, lequel détecteur axial 114 peut être situé par exemple au voisinage d'une extrémité du rotor 102.

On a représenté de façon schématique sur la figure 2 les circuits d'asservissement de la butée axiale 104, qui peuvent être analogues à ceux décrits par exemple dans le document de brevet
US-A-3787100.

Les circuito d'asservissement associés aux paliers magnétiques radiaux 103 et aux détecteurs radiaux 113 peuvent euxmêmes être semblables à ceux décrits dans le document de brevet US-A-3787100 et peuvent notamment combiner les signaux délivrés par plusieurs détecteurs de position dIsposés à des emplacements différents le long de l'axe du rotor 102.

On a représenté de façon simplifiée sur la figure 2, le circuit d'asservissement 13 du courant circulant dans les enroulements 133 d'un palier magnétique radial 103. Les électroaimants d'un palier 103 sont disposés par paires Ex, Ex' et Ey, Ey' suivant deux axes diamétraux orthogonaux fixes, respectivement x x' et y y', perpendiculaires à l'axe de rotation zz' prédéterminé défini par le palier 103, les deux électroaimants d'une même paire étant diamétralement opposés et exerçant chacun une action attractive sur le rotor lorsque leurs enroulements -sont alimentés. Chaque électro-aimant Ex,Ex', Ey, Ey' peut comporter deux enroulements connectés en série.

Chaque détecteur 113 peut comporter deux paires de détecteurs élémentaires Dx, Dx'et Dv, Dy' disposés suivant deux axes fixes respectivement parallèles à x'x et y'y, les deux détecteurs élémentalres d'une même paire étant diamétralement opposés.

Les signaux délivrés par les détecteurs élémentaires
Dx,Dx',Dy,Dy' représentent les écarts mesurés par rapport à des valeurs de référence Xref, x'ref, yref, y'ref respectivement, et des additionneure 11, 12 effectuent la sommation des signaux de chaque paire de détecteurs
Dx,Dx', Dy, Dy' pour délivrer sur leurs sorties respectives des signaux x et y représentatifs de l'écart entre les positions radiales réelle et prédéterminée de l'axe de rotation du rotor 102 respectivement suivant les axes x'x et y'y.

Selon un premier type de circuit d'asservissement connu, par exemple, par le document de brevet US-A- 3 787 100, les signaux x et y issus des additionneurs 11, 12 associés au détecteur 113 sont appliqués respectivement aux entrées 13a et 13b d'un circuit de commande 13 qui comporte par exemple des réseaux d'avance de phase 14, 15 qui fournissent des signaux de commande XC, c Ces signaux de commande sont déphasés au moyen de déphaseurs 16, 17 pour élaborer des signaux x'0, x" c' et Y'c, c qui, amplifiés, au moyen d'une série 24 d'amplificateurs Ax, Ax', Ay, Ay' alimentent les électro-aimants
Ex, Ex', Ey, Ey' avec la polarité convenable, afin de maintenir l'axe géométrique du rotor 102 dans une position radiale prédéterminée.

La mise en oeuvre du seul circuit d'asservissement classique 13 peut cependant présenter des inconvénients lorsqu'un arbre présente un balourd car l'écart E dans un plan diamétral entre la trace O de son axe géométrique et la trace I de son axe d'inertie, même faible, se traduit par l'émission, par l'intermédiaire des détecteurs 113,de signaux d'erreur x,y présentant une composante alternative dont la fréquence de variation en hertzs est égale à la vitesse de rotation du rotor 102 exprimée en tours par seconde. La prise en compte de la composante alternative par le circuit d'asservissement 13 conduit à la création d'efforts dynamiques sur les paliers et à l'apparition de vibrations parasites dans la machine tournante.

C'est pourquoi, comme cela a été proposé dans le document de brevet US-A- 4 121 143, un circuit d'équilibrage automatique 18 est avantageusement interposé entre les circuits additionneurs 11, 12 et l'entrée du circuit d'asservissement classique 13. Un tel circuit d'équilibrage automatique 18 vise à déplacer l'axe de rotation du rotor sur l'axe d'inertie du rotor afin de faire disparattre les forces provoquées par le balourd. Le circuit d'équilibrage automatique 18 élabore des signaux x1, y1 qui ont pour module l'écart entre l'axe d'inertie et l'axe géométrique du rotor selon les axes x'x et y'y respectivement et qui sont synchrones avec la vitesse de rotation du rotor.Ces signaux de compensatlon x1, y1 sont injectés à l'entrée de circuits additionneurs Sx, Sy en opposition aux composantes alternatives des signaux x,y de détection dues au balourd du rotor 102.

Si les signaux de sortie xs, ys du circuit d'équilibrage aUtomatiqUe 18 sont substitués aux signaux x,y aux entrées 73a, 13b du circuit d asservissement 13, les vibrations dans la machine tournante peuvent alors entre réduites a un minimum
L circuit d'équilibrage automatique 18 comprend essentiellement un circuit de contre-réaction 19 branché entre les sorties des additionneurs Sx et Sy et leurs secondes entrées recevant les signaux x1, y1.Le circuit de contre-réaction 19 comprend essentiellement un premier circuit de transformation de coordonnées ou resolver R1 recevant sur ses entrées les signaux xs, ys issue des additionneurs Sx, Sy et délivrant des signaux X, Y, des intégrateurs /X, Y/ et un second circuit de transformation de coordonnées R2 recevant sur ses entrées les signaux X1 Y 1 fournis par les Intégrateurs et délivrant les signaux X1 y1 raz appliqués aux additionneurs S et 5y avec une polarité opposée à celle des signaux Xs et 7s.Les résolvers R1, R2 reçoivent chacun sur une troisième entrée un signal t délivré par un circuit 20, par exemple une génératrice tachymétrique, qui élabore une grandeur proportionnelle à la vitesse de rotation réelle du rotor Les résolvers R1, R2 constituent ainsi des circuits de transformationn de coordonnées ente un repère fixe et un repère tournant à la vitesse de rotation du roter
L'insertion du circuit d'équilibrage automatique 18 entre le dispositif de détection 113, 11, 12 délivrant des signaux de détection x,y et le circuit de commande 13 s'avère ainsi particulièrement importante pour assurer une rotation sans vibration du rotor 102, même s'il présente un balourd par exemple par suite d'un encrassement de la roue de ventilateur 106.La mise en oeuvre d'une suspension magnétique de rotor équipée d'un circuit d'équilibrage automatique s'avère ainsi propre à autoriser un fonctionnement relativement prolongé d'une machine tournante équipée d'un rotor 102 présentant un balourd variable dû notamment à un encrassement progressif d'un organe tournant 106 solidaire du rotor 102. Un circuit d'asservissement comprenant successivement en série un circuit d'équilibrage automatique 18 et un circuit de commande 13 ne garantit cependant pas que, lors d'un accroissement trop important du balourd par suite d'un encrassement prolongé de l'organe tournant 106, ou du rotor lui-même 102, il se produise des coincements ou blocages préjudiciables du rotor.Même si l'encrassement d'un organe tournant 106 n'est pas tel qu'il provoque une mise en contact de cet organe tournant avec une partie fixe de la machine, il peut diminuer fortement l'efficacité de la machine par la modification du profil de l'organe tournant qui, en l'absence d'encrassement, est justement optimisé pour réaliser une fonction donnée, par exemple d'entratnement ou de brassage d'un fluide. L'efficacité de pales, aubes, roues ou vis sans fin peut ainsi être fortement réduite lorsque des amas de matière restent collés dans les parties en creux de ces organes, par exemple. Avec les dispositifs de l'art antérieur, il reste donc nécessaire de provoquer à intervalles réguliers un arrêt de la machine afin de procéder à un nettoyage des organes tournants encrassés.

Pour remédier à cet inconvénient, selon l'invention, un circuit de test et de commutation 22 est interposé entre le circuit d'équilibrage automatique 18 et le circuit de commande proprement dit 13 afin de mettre hors service de façon sélective à intervalles réguliers le circuit d'équilibrage automatique 18.

Pendant les périodes de mise hors service du circuit d'équilibrage automatique 18, les signaux x, y issus du détecteur 113 sont appliqués directement sur les entrées 13a, 13b du circuit 13 de commande de l'alimentation des enroulements 133 de palier. Dans la mesure où par suite d'un encrassement préalable d'un organe tournant 106, le rotor 102 présente un balourd, il se produit des vibrations qui, surtout si la vitesse de rotation W du rotor 102 est simultanément amenée au voisinage d'une des vitesses critiques de de rotation de l'arbre, conduisent à un décrassage
c automatique de l'organe tournant encrassé 106.Les vibrations volontaires du rotor 102 doivent naturellement etre limitées dans le temps en duree et en amplitude afln de ne pas affecter l'intégrité de la suspension magnétique et, dès qu'une période de vibrations volontaires du rotor 102 a permis un décrassage suffflis2nt de 1'organe tournant encrassé, le circuit de test et de commutation 22 provoque la remise en service du circuit d'équilibrage automatique 18 on permettant à nouveau l'application des signaux de sortie xs, ?Vx du circuit 19 en entrée du circuit de commande 13.

Sur la figure 2, on a représenté de façon symbolique le circuit de test et de commutation 22 qui reçoit en entrée d'une part, les signaux x,y délivrés par les additionneurs 11, 12 et, d'autre part, les signaux ssw y5 délivrés par le circuit d'équilibrage automatique 13. Le circuit de testez de commutation 22 délivre en sortie des signaux xa, Ya qui sont appliqués aux entrées 13a, 13b du circuit de commande 13 respectivement.

Comme cela a été indique plus haut, les signaux xa sont constitués par les signaux x, y délivrés par les additionneurs 11, 12, pendant les périodes de décrassage où le circuit d'équilibrage automatique 18 est mis hors service, et par les signaux de sortie x51 y3 du circuit d'équilibrage automatique 18 pendant les périodes de fonctionnement normal séparant deux opérations successives de décrassage. Un circuit 21 de cadencement est avantageusement associé au circuit de test et de commutation 22 pour initialiser à intervalles réguliers des périodes de test.Une sortie 23 du circuit de test 22 permet en outre d'agir sur la commande de la vitesse de rotation du rotor 102, entratné par un moteur électrique non représenté, afin d'amener de façon sélective, au moment d'une mise hors service du circuit d'équilibrage automatique 18, la vitesse du rotor 102 au voisinage d'une vitesse critique de rotation, et de ramener la vitesse de rotation du rotor au voisinage d'une vitesse normale de travail à la fin d'une phase de décrassage.

Une phase de décrassage présente de préférence une durée limitée prédéterminée définie par un compteur associé à une horloge interne au circuit de test 22 ou au circuit de cadencement 21. Par ailleurs, pendant les phases de décrassage où le circuit d'équilibrage automatique 18 est mis hors service, c'est-à-dire est déconnecté du circuit de commande 13, il est avantageux que le circuit d'équilibrage automatique 18 continue de fournir au circuit de test 22 des signaux x51 y5 ne présentant pas de composante liée au balourd afin que, par comparaison avec les signaux x, y délivrés par les additionneurs 11, 12 du détecteur 113, le circuit de test 22 puisse élaborer des signaux représentatifs de l'importance du balourd du rotor 102 et donc de ltencrassement des organes tournants liés au rotor.Ceci permet entre autres d'ajuster au mieux la durée de la phase de décrassage et de ne pas initialiser de phase de décrassage ou d'interrompre celle-ci, lorsque la comparaison entre les signaux x et x5 ou y et ys montre que le balourd est inférieur à une valeur prédéterminée A. Par ailleurs, pour des raisons de sécurité, pendant une phase de décrassage, l'amplitude des déplacements du rotor 102, mesurée par les signaux x et y issus du détecteur 113, est en permanence comparée à une valeur maximale B afin d'interrompre la phase vibrante de décrassage si l'amplitude des vibrations atteint cette valeur maximale B prédéterminée. Ceci garantit que 1' opération intermittente de décrassage peut être réalisée de façon entièrement automatique sans risque pour l'intégrité de la machine tournante.

La figure 3 montre sous la forme d'un organigramme un exemple de séquence de test et de contrôle effectuée par le circuit de test et de commutation 22 et qui conduit de façon sélective à une mise hors service temporaire du circuit d'équilibrage automatique 18 pour réaliser de façon automatique et mattrisée une phase de décrassage du rotor 102 et des organes tournants 106 solidaires du rotor 102.

Le début de la séquence représentée sur la figure 3 peut etre initialisé à intervalles réguliers par le circuit de cadencenment 21 avec une périodicité ajustable en fonction des conditions de travail de la machine tournante.

Les valeurs absolues des signaux x et y délivrés par le détecteur 113 sont d'abord comparées à une valeur seuil B qui représente le maximum autorisé pour l'amplitude des déplacements du rotor 102 pour rapport à une position de référence. SI la valeur absolue de l9us des signaux x et v dépasse 15 valeur seuil B, le circuit de test et de comutation 22 inhibe la mise hors service du circuit d'équilibrage automatique 18 et maintient des signaux de sortie xa et ya correspondant aux signaux xs et ys délivrés par le circuit d'équilibrage automatique 18.

Si les valeurs absclues des signaux x et y restant inférieures à la valeur seuil B, une comparaison est effectuée entre une valeur seuil A et les valeurs absolues des différences entre les signaux x et rs ainsi que y et ys. Si les termes /x-xs/ ou /y-ys/ reetent inféreurs à la valeur seuil
A, ce qui signifie que le balourd, et done l'enorassement sont peu importants, le circuit de test et de commutation 22 inhibe également la mise hors service du circuit d'équilibrage automatique 18.En revanche, si les termes /x-xs/ ou /y-ys/ dépassent la valeur seuil A, il est d'abord procédé à un test pour déterminer Si lu phase de décrassage a déjà été engagée
Si ce n'est pas le cas, il est procédé à une commutation visant à appliquer comme signaux de sortie xa, ya du circuit de test et de commutation 22 les signaux x, y délivrés par le détecteur 113. Parallèlement, us compte de durée de phase de décrassage est mis en route après remise à zéro, pour assurer l'arrêt de la phase de décrassage à la la dune durée prédéterminée I1.Enfin, la vitesse de rotation #o correspondant à une vitesse critique de rotation. Parallèlement, la séquence est bouelee et les tests sur les valeurs /x/, /y/, /x-xs/ et /y-ys/ sont de nouveau effectués. Si ces tests conduisent à la poursuite de la phase de décrassage, cette dernière sera Interrompue lorsque le compteur aura atteint la durée prédéterminée T1. La vitesse de rotation .. du rotor est alors ramenée à la valeur nominale . et le circuit d'équilibrage automatique est remis en service de telle manière que le circuit de test et de commutation 22 délivre en sortie des signaux x et y correspondant aux signaux x et
a a y.

Selon une variante de la présente invention, le décrassage automatique des organes tournants liés & rotor est réalisé essentiellement par une action sur la commande de la butée axiale 104 de la suspension magnétique du rotor 102.

Comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, au moins un détecteur axial 114 de la position axiale du rotor 102 est utilisé pour délivrer, après comparaison avec un signal de référence
Zref dans le circuit Dz, un signal z représentatif des variations de la position axiale du rotor 102 selon l'axe z'z.

En fonctionnement normal, le signal d'écart z entre la position axiale réelle du rotor et sa position théorique est appliqué au circuit d'asservissement 29 qui comprend un premier circuit de correction et d'avance de phase 26 et un circuit déphaseur 28 qui délivre des signaux en opposition de phase z'c, z"c appliqués, après -amplification dans des amplificateurs de puissance Az, Az', aux enroulements opposés Ez,
Ez' des électro-aimants 143, 192 de la butée axiale 104.

Naturellement, le détecteur axial 114 pourrait comprendre deux éléments distincts détectant les déplacements dans les deux sens opposés de l'axe z'z et délivrant des signaux qui seraient alors appliqués à un circuit additionneur comme dans le cas des détecteurs radiaux 113.

Le circuit d'asservissement 29 composé des circuits 26, 28 permet, en fonctionnement normal, de maintenir le rotor dans une position axiale prédéterminée et de créer une composante d'amortissement des vibrations susceptibles d'apparattre dans le sens axial.

Selon l'invention, un circuit sélectif 25 de commande de décrassage est connecté entre le détecteur axial 114, D2 et le circuit 29 d'asservissement du courant circulant dans les enroulements 143 d'électro-aimants du palier axial 104. Ce circuit sélectif 25 de commande de décrassage sert à introduire des modifications dans l'amortissement de la chatne d'asservissement du palier axial 104 de manière à permettre, pendant un temps prédéterminé, une excitation de la fréquence de résonance, dans le sens axial, des roues ou éléments tournants. Le circuit sélectif 25 de commande de décrassage par introduction de vibrations axiales peut être mis en service indépendamment de la présence d'un circuit sélectif 22 de commande de décrassage par introduction de vibrations de résonance dans le sens radial.

Toutefois, comme représenté sur la figure 2, les deux circuits peuvent être utilisés conjointement, simultanément ou en alternance, et être commandés périodiquement à partir du neume circuit de cadencement 21.

Le circuit sélectif 25 de commande peut etre réalisé de manière à présenter une première sortie reliée au premier circuit correcteur 26 et délivrant des signaux z à ce circuit
a correcteur 26 lui-même relié au circuit déphaseur 28, et une deuxième sortie reliée à un second circuit correcteur 27 et délivrant des signaux Zb à ce circuit correcteur 27 lul-meme également relié au cIrcuit déphaseur 28. Le second circuit correcteur 27 est adapté pour n'introduire qu'une composante d'amortissement très faible de manière à permettre llapparition de mouvements axiaux de vibration du rotor dus à la résonance à la fréquence propre des organes tournants liés au rotor 102, et ainsi à permettre une action de décrassage. Le circuit de commande 25 applique ainsi les signaux de correction z issus du détecteur 114,
D alternativement sur les sorties z et Zb reliées
2 a b aux circuits correcteurs 26 et 27. Les signaux de sortie Za et
Zb du circuit sélectif de commande 25 sont ainsi égaux respectivement à O et z ou à z et 0 selon qu'une action de décrassage est ou non souhaitée
Les circuits correcteurs 27 et 26 sont ainsi mis en service de façon sélective selon que des vibratins dans le sens axial doivent être introduites ou non.

Le circuit de cadencement 21 permet de mettre en service automatiquement à intervalles de temps prédéterminés le circuit correcteur 27, et de iimiter également la durée de la mise en oeuvre de ce circuit correcteur 27. Une liaison 30 entre le circuit sélectif 22 ou le circuit 18 d'équilibrage automatique 18 et le circuit sélectif de commande 25 permet en outre de commander la mise en oeuvre du circuit correcteur 27 en fonction de ltimportance plus ou moins Brande de l'encrassement, mesurée par l'importance du balourd du rotor 102, comme cela sera décrit cidessous en référence à l'organigramme de la figure 4.

On voit sur la figure 4 un exemple de séquence de commande effectuée par le circuit sélectif 25 de commande associé à la butée axiale 104 et au détecteur axial 114, et tenant compte des informations délivrées par le circuit d'équilibrage automatique 18.

Avant la mise en service du circuit correcteur 27 à la place du circuit correcteur 26, un test est d'abord effectué sur la valeur absolue de l'amplitude du signal de sortie z délivré par le détecteur axial 114. Dans le cas où cette amplitude dépasse déjà une valeur limite B, le circuit d'asservissement 29 est maintenu dans sa fonction classique de maintien dans une position axiale prédéterminée avec une composante d'amortissement importante introduite par le circuit correcteur 26. Les signaux de sortie du circuit de commande 25 sont alors: za:z et Zb=
Dans le'cas où /z/ < B, au contraire, il est envisagé des tests sur l'importance de l'encrassement du du rotor.

Une première comparaison est effectuée entre la valeur absolue de la différence entre les signaux d'entrée x et de sortie x du circuit d'équilibrage automatique 18 selon l'axe x'x, et s une valeur seuil A.

Si /x-xs/ A, une seconde comparaison est effectuée entre la valeur absolue de la différence entre les signaux d'entrée y et de sortie Ys du circuit d'équilibrage automatique 18 selon l'axe y'y, et une valeur seuil A.

Si /y-ys/ z A, le balourd, et donc l'encrassement sont considérés comme insuffisants pour nécessiter une Intervention et le circuit de commande 25 maintient ses sorties dans la configuration d'un fonctIonnement normal mettant en service le circuit 26 le plus amortissant (za=z et zb=0).

Au contraire, si /x-xa/#A ou /y-ya/#A, le balourd est considéré comme suffisamment important pour qu un décrssage s'avère nécessaire.

Des tests sont alors effectués sur les sorties du circuit de commande 25. Si le signal sa neest pas nul et le signal
Zb n'est pas déjà égal au signal d'erreur z, une commutation est effectués pour obtenir la double égalité : z=0 et zb=z, et un retour est opère au début de la séquence pour effectuer de nouveau, tests visant à déterminer la fin de la sequence de décrassage
S1 la fln de la séquence de décrassage nea pas été déterminée par la test concernant l'amplitude des déplacements aniaux du rotor eu les testa relatifs a l'importance du balourd, le système est quand même remené à sa position de fonctionnement normal empêchant l'apparition de vibrations axiales (circuit 'orrecteur 26 en service, circuit correcteur 27 hors service) au bout d'un temps prédèternlné T ou les sotties du circuit de commande 25 redeviennent za=z et zb=0
Naturellement, il est possible de prévoir d'autres modes de séquences de fonctionnement du circuit sélectif 25 de commande du dispositif de décrassage et l'organigramme de la figure " ne constitue qu'un exemple de fonctionnement possible pour la mise en oeuvre d'une phase de décrassage faisant intervenir la butée axiale 104.

Il peut etre notamment avantageux de prévoir un type de décrassage prioritaire mettant en oeuvre soit les paliers radiaux 103 (circuit 22 et séquence de la figure 3) soit la butée axiale 104 (circuit 25 et séquence de la figure 4) et de ne mettre en oeuvre un mode de décrassage faisant intervenir le deuxième type de palier (axial ou radial) qu'en cas de résultat insuffisant du premier mode de décrassage à la fin d'un temps prédéterminé.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de décrassage automatique d'un organe tournant de machine tournante telle que soufflante, ventilateur, compresseur ou similaire, équipée d'une suspension magnétique du rotor (102) d'entratnement de l'organe tournant (106), laquelle suspension magnétique comprend au moins un palier magnétique radial (103) muni d'enroulements (133) d'électro-aimants de stator disposés en regard d'une armature ferromagnétique (131) solidaire du rotor (102), au moins un détecteur (113) de la position radiale du rotor (102)par rapport au stator (132, 133) du palier magnétique (103), et un circuit d'asservissement (13,18) relié audit détecteur (113) et auxdits enroulements (133) d'électroaimants et comprenant un circuit (13) de commande d'alimentation de ces enroulements (133) en réponse à des signaux (x,y) délivrés par ledit détecteur (113) pour maintenir le rotor (102) dans une position prédéterminée, et un circuit (18) d'équilibrage automatique du rotor interposé entre le détecteur (113) et le circuit (13) de commande d'alimentation des enroulements (133) pour injecter, en opposition aux signaux (x,y) délivrés par le détecteur (113) des signaux (x1,y1) synchrones avec la vitesse de rotation X du rotor (102) et dont le module représente l'écart entre l'axe d'inertie et l'axe géométrique du rotor (102), caractérisé en ce qu'un circuit sélectif (22) de commande de décrassage est interposé entre le circuit (18) d'équilibrage automatique et le circuit (13) de commande d'alimentation des enroulements et comprend des moyens d'interruption d'équilibrage pour interrompre de façon intermittente l'application des signaux de sortie (xs, y5) du circuit (18) d'équilibrage automatique au circuit (13) de commande d'alimentation des enroulements et appliquer dans le même temps à ce circuit de commande (13) les signaux (x,y) issus directement du détecteur (13).

2. Dispositif de décrassage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de cadencement (21) relié au circuit sélectif (22) de commande de décrassage pour mettre en service celui-ci à des intervalles de temps prédéterminés.

3. Dispositif de décrassage selon la revendication 1 ou la revendication 2F caractérisé en ce que le circuit sélectif (22) de commande de décrassage comprend des moyens (23) de commande de variation de vitesse de rotation pour amener la vitesse de rotation @ du rotor (102) au voisinage d'une vitesse critique #c avant la mise en service desdits moyens d'interruption d'équilibrage.

Dispositif de décrassage salon l'une quelconque des revendIcations 1 à 3, caractérisé en ee que le circuit sélectif (22) de commande de décrassage comprend des moyens de comparaison des signaux (x,y) délivrés par le détecteur (113) et des signaux (x5, y5) issus du circuit (18) d'équilibrage automatique.

5. Dispositif de décrassage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le circuit sélectif (22) de commande de décrassage comprend des moyens de comparaison de la valeur absolue (/x/, /y/) des signaux du détecteur (113j avec une valeur seuil (B) et des moyens d'inhibition des moyens d'interruption d'équilibrage, pour désactiver le circuit sélectif de commande (22) si la valeur absolue (Ix/,ly/) des signaux du détecteur (113) dépasse ladite valeur-seuil (B).

6. Dispositif de décrassage selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit sélectif (22) de commande de décrassage comprend des moyens de comparaison d'une part de la valeur absolue de la différence entre les signaux (x,y) du détecteur (113) et les signaux (xsy9) issus du circuit (18) d'équilibrage automatique et d'autre part d'une valeur seuil prédéterminée (A) et des moyens dtinhibition des moyens d'interruption d'équilibrage pour désactiver le circuit sélectif de commande (22) si ladite valeur absolue (/x-xa/, /y-ya/) dépasse ladite valeur-seuil.

7. Dispositif de décrassage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le circuit sélectif (22) de commande de décrassage comprend des moyens d'horloge mis en service par les moyens d'interruption d'équilibrage et commandant la mise en service des moyens d'inhibition des moyens d'interruption d'équilibrage au bout d'un temps prédéterminé (T1).

8. Dispositif de'décrassage automatique d'un organe tournant de machine tournante telle que soufflante, ventilateur, compresseur ou similaire, équipée d'une suspension magnétique du rotor (102) d'entratnement de l'organe tournant (106), laquelle suspension -magnétique comprend au moins un palier magnétique radial (103) muni d'enroulements (133) d'électro-aimants de stator disposés en regard d'une armature ferromagnétique (131) solidaire du rotor (102), au moins un détecteur (113) de la position radiale du rotor (102)par rapport au stator (132, 133) du palier magnétique (103), au moins un palier magnétique axial (104) muni d'enroulements (143) d'électro-aimants de stator disposés en regard d'une armature ferromagnétique (141) solidaire du rotor (102), au moins un détecteur (114) de la position axiale du rotor (102), un circuit d'asservissement (13,18,29') relié auxdits détecteurs (113,114) et auxdits enroulements (133,143) d'électroaimants et comprenant des circuits (13,29) dé commande d'alimentation de ces enroulements (133,143) en réponse à des signaux (x,y,z) délivrés par lesdits détecteurs (113,114) pour maintenir le rotor (102) dans une position prédéterminée, et un circuit (18) d'équilibrage automatique du rotor interposé entre le détecteur radial (113) et le circuit (13) de commande d'alimentation des enroulements (133) d'électro-aimants du palier radial (103) pour injecter, en opposition aux signaux (x,y) délivrés par le détecteur radial (113) des signaux (x1,y1) synchrones avec la vitesse de rotation a) du rotor (102) et dontle module représente l'écart entre l'axe d'inertie et l'axe géométrique du rotor (102), caractérisé en ce qu'un circuit sélectif (25) de commande de décrassage est connecté entre le détecteur axial (114) et le circuit (29) de commande de l'alimentation des enroulements (143) d'électro-aimants du palier axial (104) et comprend des moyens pour modifier l'amortissement dudit circuit (29) de commande d'alimentation des enroulements (143) d'électro-almants du palier axial (104) et autoriser le rotor (102) à vibrer dans le sens axial avec une amplitude limitée prédéterminée.

9. Dispositif de décrassage selon la revendication 8, caractérisé en ce que le circuit sélectif (25) de commande de décrassage comprend des moyens de comparaison de la valeur absolue (131) des signaux du détecteur axial (114) avec une valeur seuil (B) et des moyens d'inhibition desdits moyens de modification de l'amorti3sement pour désactiver le circuit sélectif de commande (25) si la valeur absolue (131) des signaux du détecteur axial (114) dépasse ladite valeur seuil (B).

10. Dispositif de décrassage selon la revendication 8 ou la revendication 9, caractérisé en ce que le circuit sélectif (25) de commande de décrassage comprend des moyens de comparaison d'une part de la valeur absolue de la différence entre les signaux (x,y) du détecteur radial (113) et les signaux (xsy9) Issus du circuit (18) d'équilibrage automatique et d'autre part d'une valeur seuil prédéterminée (A) et des moyens d'inhibition desdits moyens de modification de l'amortissement pour désactiver le circuit sélectif de commande (25) si si ladite valeur absolue (ix-xSJ,ly-ySl)dépasse ladite valeur seuil (A).

11. Dispositif de décrassage selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de cadencement (21) relié audit circuit sélectif (25) de commande de décrassage pour mettre en service oelui-ci à des intervalles de temps prédéterminés.

12. Dispositif de décrassage selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que le circuit sélectif (25) de commande de décrassage comprend des moyens d'horloge mis en service par 1 esdits moyens de modification de l'amortissement et commandant la mise en service des moyens d'inhibition des moyens de modification de l'amortissement au bout d'un temps (T1) prédéterminé.