KR20120049895A - 전자석 베어링을 이용하는 터보기계의 기계적 백업 베어링의 간격을 결정하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

전자석 베어링을 이용하는 터보기계의 기계적 백업 베어링의 간격을 결정하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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라미나트 폴 드
다미엥 장 다니엘 아르노
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존슨 컨트롤스 테크놀러지 컴퍼니
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Abstract

전자석 베어링을 이용하는 터보기계의 기계적 백업 베어링의 간격과 마모를 결정하기 위한 장치 및 방법이 개시되어 있다. 기계 정지나 전력의 손실 동안에 돌발고장의 가망성을 줄이기 위해서, 회전장치는 기계적 백업 베어링의 간격을 측정하도록 샤프트를 조정하기 위해서 전자석 베어링을 이용한다. 전력이 복원되는 경우, 기계적 백업 베어링의 간격을 결정하도록 샤프트를 기계적 백업 베어링과 접촉하게 소정의 순서에 따라서 자동으로 이동시키기 위해서, 프로그램가능한 컨트롤러는 전력을 전자석 베어링으로 공급한다. 이러한 값들은 컨트롤러 메모리에 저장된다. 측정된 간격은 기계적 백업 베어링의 마모를 결정하기 위해서 기계적 백업 베어링의 간격측정전과 비교된다. 실제적 마모는 베어링에 대한 허용가능한 마모와 비교된다. 만약 실제적인 마모가 소정의 값을 초과하면, 경고가 발생한다. 만약 실제적인 마모가 허용가능한 마모와 같거나 이를 초과하면, 컨트롤러는 수리나 교체가 이루어질 때까지 터보기계가 그 이상 작동하지 못하도록 자동으로 잠근다. 한편, 컨트롤러는 터보기계의 정상적인 작동을 허용하도록 축을 조정한다.

Description

전자석 베어링을 이용하는 터보기계의 기계적 백업 베어링의 간격을 결정하기 위한 장치 및 방법{Apparatus and method for determining clearance of mechanical back-up bearings of turbomachinery utilizing electromagnetic bearings}
본 방법 및 장치는 회전축을 지지하기 위해 능동 자기 기술을 이용하는 베어링을 갖는 회전장치에 관한 것이며, 특히 회전장치에서 기계적으로 안전한 베어링을 서비스하는지 여부를 결정하기 위해서 마모를 측정하기 위한 자동화 절차에 관한 것이다.
전자기 베어링의 형태인 능동 자기 기술은 작동중에 회전자와 샤프트를 부상시킴으로써 자유로운 회전운동을 가능하게 하면서 마찰을 줄이기 위해서 모터, 압축기 또는 터빈과 같은 몇몇 기계류에서 현재 이용되고 있다. 전자기 베어링은 그러한 회전장치의 작동에 있어서 구름요소 베어링이나 유체윤활 베어링과 같은 종래의 기술들을 대체하나, 전자기 베어링 내에 샤프트의 중심조정을 필요로 하며, 이때 상기 샤프트은 강자성체로 이루어진다. 전자기 베어링 내에서 샤프트의 위치는 샤프트 위치를 나타내는 전기적 신호들을 베어링 컨트롤러로 제공하는 위치센서들에 의해서 모니터링되고, 상기 컨트롤러는 샤프트를 원하는 위치 또는 원하는 허용오차 범위내에 유지하기 위해서 전자기 베어링으로 제공되는 전류를 조정한다. 샤프트를 조정하는 것은 5-축 제어를 수반한다. 통상적으로 2개의 레이디얼 베어링은 각각 2개의 레이디얼 축을 제어하고, 하나의 스러스트 베어링은 1개 축을 제어한다. 샤프트의 원하는 방사상 위치는 샤프트 축과 전자기 베어링의 축을 실질적으로 동축이 되게 한다. 실질적으로 동축이라는 의미는 샤프트의 방사상 위치가 전자기 베어링의 축으로부터 터보기계의 작동에 영향을 미치지 않으면서 터보기계의 설계에 따라 변할 수 있는 허용가능한 오차만큼 벗어날 수 있음을 뜻한다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 샤프트의 정상적인 방사상 작동위치는 중심 위치로서 언급되고, 이것은 샤프트 축이 베어링 축과 부합하는 것(또는 수용가능한 허용오차 범위 내에 있음)을 의미한다. 터보기계는 적어도 2개 세트의 레이디얼 베어링과 한 세트의 축 베어링, 여기에서는 전자기 베어링을 포함하며, 여기에서 발표한 세트는 이러한 베어링들 및 그와 연관된 백업 베어링들에 의해서 제어되는 전자기 베어링과 5-축의 세트들에 각각 적용된다. 베어링 컨트롤러는 전자기 베어링의 작동을 이행하도록 상기한 기능들을 수행하는 반면에, 터보기계 또는 회전장치를 제어하는 장치는 전체장치의 작동을 운용하는 장치 컨트롤러로서 언급되는 다른 컨트롤러에 의해서 운용된다. 예를 들면, 회전장치가 원심형 냉각기인 경우, 장치 컨트롤러는 수 냉각기의 작동을 포함하여 냉각장치의 모든 양태를 모니터할 것이다. 전자기 베어링 컨트롤러와 장치 컨트롤러는 상시적으로 통신한다. 예를 들면, 장치 컨트롤러는 기계장치를 작동시키기 위해 샤프트의 회전을 개시하기 전에 샤프트를 부상시키도록 전자기 베어링 컨트롤러에 명령을 보낸다. 이와는 달리, 베어링 컨트롤러는 전자기 베어링의 용량이 초과되는지를 결정하는 경우에 장치 컨트롤러로 작동중지 명령을 보낸다.
회전, 베어링 컨트롤러의 실패, 전자기 베어링이 불능화될 때의 장비의 작동중지 동안에 전자기 베어링에 대한 전력의 손실의 경우에 있어서, 샤프트는 전자기 베어링에 의해서 더 이상 지지될 수 없다. 전자기 베어링을 포함하여 압축기의 부품들과 샤프트는 특히 터보기계장치가 정상적으로 작동하는 경우에 기계적인 접촉을 하도록 설계되지 않았다. 샤프트는 이러한 목적을 위해서 제공된 기계적인 부품들에 의해서 지지되어야 한다. 그러므로, 기계적 또는 안전 베어링은 기계장치가 작동하지 않거나 자기베어링이 불능화되는 경우에 샤프트를 지지하기 위한 백업 또는 안전으로서 제공된다. 기계적 안전베어링과의 접촉은 특이한 과부하 상태, 예를 들어 외부적 충격, 터보기계에서의 서지(surge) 등의 다른 이유로 인하여 일어날 수 있다. 실제적인 부하가 일정시간 동안에(통상적으로, 1초) 베어링의 용량을 초과하는 경우, 안전 정지 명령이 베어링 컨트롤러에 의해서 발생할 것이다. 전자기 베어링이 불능화되면, 중력의 작용하에 있는 샤프트는 기계적 베어링과 접촉하여 마찰과 같은 정적인 힘을 받게 된다. 샤프트 축이 터보기계장치에서 수평을 향하는 경우, 정지위치는 중력으로 인하여 방사상 기계적 베어링의 허용오차 범위 내에서 최저위치에 놓이게 될 것이며, 방사상 기계 안전 베어링에 영향을 끼칠 것이다. 정지위치는 축방향으로 예측할 수 없다. 샤프트 축이 수직을 향하는 경우, 정지위치는 중력에 의해서 축방향 기계적 베어링의 허용오차 범위 내에서 최저위치에 놓일 것이다. 정지위치는 수직하게 배향된 샤프트들을 갖는 기계장치에 대하여 방사상 방향으로 예측이 불가능하다. 샤프트와 베어링과 같은 부품들 사이의 간격은 장비 크기에 따라서 변할 것이며, 통상적인 원심형 압축기용 샤프트와 전자기 베어링 사이의 방사상 간격은 약 0.5mm(0.02인치)인 반면, 샤프트와 기계적 베어링 사이의 방사상 간격은 0.2~0.25mm(0.008~0.010인치)이다. 또한, 샤프트가 기계적 베어링과 접촉하는 경우에 충격을 완화하기 위해서, 유연한 댐핑 링들이 기계적 베어링과 그들의 지지부 사이에 삽입될 것이다. 이러한 댐핑 링들은 완전히 압축되는 경우에 0.07mm(0.003인치)의 추가적인 방사상 간격을 제공한다. 이러한 허용오차들 하에서, 정상적인 작동과정 동안에, 전자기 베어링들은 축의 중심조정을 유지하고 기계적 베어링과는 접촉해제되며, 이에 의해서 기계적 베어링은 정적인 상태를 유지하고 심지어 기계적 베어링들은 구름 요소 기술에 따른 경우에도, 축과 베어링의 마모가 회피된다. 그러므로, 샤프트가 자기적으로 부상하는 경우에 샤프트와 기계적 백업 베어링 사이에는 어느정도의 간격이 존재해야 한다. 전자기 베어링이 불능화되는 경우, 터보기계장치가 작동중지되거나 스톱(stop)쪽으로 이동하는 동안에 샤프트와 전자기 베어링 사이에 어떠한 접촉도 없이 기계적 베어링은 샤프트를 지지한다. 다양한 기계적 베어링들 중 하나가 백업 또는 안전 베어링으로서 사용되는 경우, 구름 요소타입의 베어링들이 바람직하다. 전자기 베어링 기술에 의존하는 터보기계장치에 사용된 기계적 베어링들은 여기에서는 안전베어링 또는 백업베어링으로서 언급된다. 백업베어링은 기계적 반경방향 및 기계적 축방향 베어링을 포함한다. 이러한 안전베어링들은 기계장치 내부에 위치하고 과도한 분해없이는 기계장치에 접근할 수 없기 때문에, 이러한 기계적 안전베어링에 대한 과도한 마모를 감지할 수 없거나, 또는 과도한 마모가 주기적인 점검 사이에 발생할 수도 있다. 기계적 안전베어링에 대한 이러한 탐지되지 않는 과도한 마모는, 만일 회전기계장치가 적당한 유지보수 없이 작동하게 되면, 회전 기계장치에 심각한 손상을 끼칠 수 있다.
정상적인 작동에 있어서, 샤프트는 시동시에 회전하기 전에 기계적으로 부상하고, 작동중지하면, 샤프트는 기계장치가 완전히 멈출 때까지 부상한 상태로 유지된다. 그러므로, 정상적인 작동과정 동안에, 샤프트가 기계적 베어링과 접촉하는 경우 기계장치는 회전하지 않는다. 회전하는 동안의 접촉은 몇몇 비정상적인 상황들을 야기할 것이다. 예를 들면, 전력 실패의 경우에 있어서, 모터 작동은 그것의 고유한 관성의 결과로서 초기에 계속 작동하게 되고, 속도가 감소하는 동안에 자기 베어링 및 그들의 컨트롤러로 전력을 제공하기 위한 발전기로서 사용될 수 있다. 그러나, 몇몇 상황에서, 축 회전으로 인한 백업 파워는 불충분하고, 샤프트는 중력의 결과로서 기계적 베어링 위로 떨어지고 작동중지과정 동안에 스톱을 향해서 이동하게 된다. 이러한 작동중지 과정 동안에 샤프트와 베어링 사이에는 마모가 발생할 것이다. 통상적으로, 기계적 베어링과의 이러한 접촉은 속도가 일반적으로 설계속도의 약 10%에 달하도록 크게 감소하는 경우에만 발생한다. 그럼에도 불구하고, 이러한 작동중지 과정동안에 샤프트와 베어링 사이에는 마모가 여전히 발생한다. 이것은 전력 실패의 경우에 있어서 기계적 안전베어링에 대한 잠재적인 손상을 상당히 감소시키나, 마모는 여전히 일어난다. 샤프트는 예를 들어 베어링 전자부품의 실패 또는 적용된 부하가 베어링의 용량을 초과하는 경우와 같은 다양한 다른 경우에서 회전하는 동안에 기계적 베어링과 접촉한다. 후자는 외부적 충격, 터보 기계장치에 작용하는 서지(surge) 등에 기인하여 발생할 것이다.
기계적 백업 베어링 마모와 관련한 위험을 방지하기 위한 종래의 방법들은 베어링 전자부품들이 샤프트를 제어하지 못하는 경우의 수를 결정하기 위해서 카운터를 이용하는데, 그 결과 알람이 발생하게 되고, 소정 개수의 카운트가 초과되는 경우에 회전장치의 폐쇄가 야기된다. 이 방법은 다른 타입의 랜딩(landing)이 다른 마모 결과를 제공할지라도 하드 랜딩(hard landing) 또는 접촉과 소프트 랜딩(soft landing) 또는 접촉을 구별하지도 구별할 수도 없다. 베어링들이 점검되거나 교체되었는지에 대한 소정 카운트에 기초하여 결정이 이루어진다. 이 방법은 베어링의 조기교체 및 불필요한 교체를 야기하게 되고, 그 결과 회전장치의 작동에 있어서 불필요한 작동정지 시간을 야기하게 된다.
원하는 경우에, 예를 들어 기계적 안전베어링의 마모를 잠재적으로 발생시킬 수 있는 사건 후에, 기계적 안전베어링을 자동으로 정확히 측정할 수 있는 장치가 필요하다. 그러한 경우는 보통은 정전인데, 그러한 정전이 의도적인지 아닌지를 판단하여 기계적 안전베어링의 실패를 회피할 수 있다. 그러한 상황은 통상적으로 전자기 베어링의 과부하의 경우에 베어링 컨트롤러에 의해서 야기된 안전정지를 포함한다. 적용에 따라서 측정은 각각의 작동중지시에 작동중지의 이유가 무엇이든지 시스템적으로 이루어질 수 있다.
상기한 장치 및/또는 방법들의 의도한 장점들은 이와 같은 하나 또는 그 이상의 필요성들을 만족시키거나 다른 바람직한 특징들을 제공한다. 다른 특징 및 장점들은 본 명세서를 통해서 명백하게 밝혀질 것이다. 여기에서 발표된 내용은 상기한 필요성들 중 하나 또는 그 이상을 달성하는지에 관계없이 특허청구의 범위 내에 있는 실시 예들로 확장된다.
여기에서 발표한 장치는 베어링 간격을 자동으로 결정하고 베어링 간격을 임의로 기록하며 마모가 존재하고 그 마모가 소정 한계를 초과하는 경우에 기계장치를 보호하기 위해서 적당한 알람을 발생시켜서 작동중지시키는지 여부를 결정하는 랜딩 베어링 마모에 관한 것이다. 최소한, 기계적 안전베어링의 간격은 회전장치의 샤프트의 적어도 2개의 공지된 위치들과, 샤프트가 기계적 안전베어링과 접촉하게되는데 필요한 적어도 하나의 공지된 위치를 필요로 한다. 예를 들면, 샤프트의 공지된 위치들 중 적어도 하나는, 기계적 안전베어링과 연관된 위치 표시기에 의해서 측정되는 바와 같이, 기계적 안전베어링들 중 하나와 축의 접촉지점의 위치가 될 것이다. 다른 공지된 위치는 전자기 베어링 내에서 샤프트의 축을 중심 조정한 위치일 것이며, 이것은 기계장치가 먼저 작동하는 경우에 샤프트의 조정에 의해서 계산되고 기록될 것이다. 레이디얼 베어링에서 샤프트의 반경은 도면을 참조하여 결정되거나, 아니면 간격의 결정을 제공하기 위해서 2개 위치들 사이에서의 차이로부터 설치된 위치를 차감하는 경우에 샤프트를 직접 측정하여 결정될 것이다. 베어링에서 샤프트의 초기 간격의 기록된 값이나 베어링들에 대한 샤프트의 정상적인 간격을 비교함으로써, 도면들에 제공된 바와 같이, 기계적 백업 베어링의 마모는 아무때라도 결정될 수 있고, 마모율은 아무 시간간격으로 결정될 수 있다. 이러한 절차는 회전장치에 제공된 각각의 기계적 백업 베어링에 대한 간격과 마모를 측정하도록 사용될 것이다.
장치는 작동정지나 시동전에 기계적 안전베어링의 간격을 결정한다. 작동중단은 여기에서 사용된 바와 같이 샤프트의 회전의 작동중단으로서 정의된다. 비록 샤프트가 부상하지 않는한 샤프트의 회전이 일어나지 않을지라도, 샤프트의 회전과 샤프트의 부상은 독립적으로 일어난다. 회전장치에 대한 정상적인 작동중지 절차는 (1) 모터의 전원을 차단하는 단계; (2) 샤프트의 회전을 중단시키는 단계; 그리고 (3) 전자기 베어링의 전원을 차단하는 단계 - 이에 의해서 샤프트가 부상하지 않고 기계적 백업 베어링과 접촉하게 됨;로 구성된다. 다른 작동중지는 비정상적인 작동중지가 될 것이다. 한편, 작동중단은 전자기 베어링의 전원을 차단하거나 차단하지 않은 상태에서 샤프트 회전의 중단을 야기할 것이다. 작동중단 이후에, 전자기 베어링은 다음 시동절차가 개시될 때까지 재-전원인가를 필요로 하지 않는다. 작동중지 이후에, 정상적이든 비정상적이든지 간에, 전자기 베어링은 다음 시동 절차 동안에 재-전원인가를 필요로 할 것이다. 기계적 레이디얼 베어링들이 경험한 힘의 세기를 측정하기 위한 수단은 작동정지 또는 작동중단의 결과로서 측정한다. 이러한 힘을 측정하기 위한 수단은 컨트롤러와 통신하는 가속도계일 것이며, 또는 컨트롤러에 의해서 계속적으로 모니터링될 전자기 베어링 내에 중심 조정된 샤프트를 유지하기 위한 암페어 수로서 전자기 베어링에서 경험한 힘의 정확한 결정을 제공하는 전자기 베어링 그 자체일 것이다. 전자기 베어링이 전원차단된 후에, 작동중지되고, 전자기 베어링은 샤프트를 부상시키기 위해 컨트롤러에 의해서 전원 인가되어야 하며, 샤프트는 전자기 베어링 내에서 실질적으로 중심 조정되어야 한다. 위치 센서들은 샤프트의 중심이 조정되었음을 확인하기 위해서 부상된 샤프트의 위치를 결정하는데 사용될 것이다. 부상되기 위해서, 샤프트는 전자기장의 영향하에 자화될 수 있는 코발트와 같은 강자성체 또는 다른 재료로 이루어져야 한다.
회전장치가 전력 공급원, 전자기 베어링, 샤프트, 상기 샤프트의 위치조정을 제어하는 컨트롤러, 상기 컨트롤러가 상기 샤프트의 운동을 제어할 수 있도록 하는 프로그래밍 수단, 기계적 레이디얼 백업 베어링, 터보기계 내에서 샤프트의 방사상 위치들을 지정하기 위한 세트형식의 방사상 위치센서들을 포함하기 때문에, 샤프트가 전자기 베어링 내에 한번에 중심 조정된다. 전자기 베어링을 이용하는 회전장치에서 기계적 안전베어링의 간격을 자동으로 결정하기 위한 한가지 방법은 다음의 단계들을 포함한다. 전자기 베어링 내에서 샤프트의 중심 위치는 전자기 베어링 내에서 샤프트의 중심위치의 사전 기록 측정을 참조하여 임의로 결정될 것이다. 이렇게 기록된 측정값은 전자기 베어링 컨트롤러의 메모리, 장치 컨트롤러의 메모리, 회전장치과 통신하는 장치의 메모리 또는 기록 레코드(written record) 내에 저장될 것이다. 샤프트가 회전운동을 중단한 후에, 컨트롤러는 만일 그렇게 위치하지 않으면 전자기 베어링 내에서 그것의 중심위치의 사전 기록된 측정값을 기초하여 위치센서들에 의해서 결정된 바와 같이 전자기 베어링 내에서 그것의 중심위치로 샤프트를 이동시키도록 전자기 베어링으로 전력을 적용시킨다. 다음으로, 컨트롤러는 주어진 방사상 방향으로 샤프트를 중심위치로부터 멀어지게 이동시키도록 전자기 레이디얼 베어링들 중 하나로 전력을 인가한다. 몇몇 지점에서, 샤프트가 기계적 레이디얼 베어링과 접촉함에 따라서 기계적 레이디얼 베어링의 최대 간격에 도달하기 때문에, 샤프트의 방사상 운동은 제한된다. 제 1 지점의 위치는 이러한 제 1 지점의 컨트롤러로 신호를 제공하는 위치센서들에 의해서 결정된다. 기계적 레이디얼 백업 베어링의 간격은 샤프트 반경, 제 1 지점의 위치, 그리고 샤프트의 중심위치로부터 제 1 지점까지의 거리의 함수로서 결정된다. 예를 들면, 샤프트의 반경이 알려져 있고 중심위치에서 샤프트의 외경의 위치가 위치센서들에 의해서 측정될 수 있으므로, 샤프트가 기계적 안전베어링과 접촉할 때까지 그것의 중심위치로부터 이동하는 거리에서 샤프트의 반경을 빼면, 고려된 방사상 방향으로 베어링 간격을 나타낸다. 다음으로, 기계적 레이디얼 백업 베어링의 마모는 기계적 레이디얼 백업 베어링의 측정된 간격을 기계적 레이디얼 백업 베어링의 간격의 사전 기록 값과 비교하여 결정되거나 계산될 수 있다. 이러하게 기록된 값은, 메모리에서 또는 다른 방법에 의해서 베어링이 유사한 측정과 기록에 의해서 새로워지는 경우에 결정된 바와 같이, 백업 베어링 간격의 실제 측정값이 될 것이다. 이와는 달리, 기계적 백업 베어링의 간격의 사전 기록된 값은 통상적인 엔지니어링 도면으로부터 유용한 명목상의 베어링 직경일 것이다.
방사상 안전베어링들 중 하나의 제 1 측면과 접촉하는 제 1 방사상 방향으로 샤프트를 이동시키기 위해서, 전력이 컨트롤러에 의해 전자기 베어링들 중 하나에 인가된다. 위치 센서들은 이 위치에서 샤프트의 위치를 결정하고, 이 위치를 나타내는 신호를 컨트롤러에 제공하며, 이것은 컨트롤러와 연관된 메모리에 기록된다. 여기에서 사용된 바와 같이, 컨트롤러와 연관된 메모리는 컨트롤러의 일부인 메모리 또는 컨트롤러와 통신하는 장치의 일부인 메모리를 의미하며, 샤프트를 안전베어링의 반대쪽 측면과 접촉하도록 180°이동시키기 위해 컨트롤러에 의해서 전자기 베어링들에 전력이 인가된다. 위치 센서들은 이러한 제 2 위치에서 샤프트의 위치를 다시 결정하고, 이 위치를 나타내는 신호를 컨트롤러에 제공하며, 이것은 컨트롤러와 연관된 메모리에 기록된다. 이러한 2개 위치 값들 사이의 차이는 베어링의 직경상 간격을 결정하도록 이미 기록된 값들을 평가하기에 필수적인 알고리즘을 갖는 메모리와 연관된 소프트웨어 프로그램들에 의해서 결정될 수 있다. 이렇게 측정된 값들을 베어링의 초기 직경상 간격과 비교함으로써, 레이디얼 베어링이 새롭고(실제로 측정된 값들 또는 정상적인 값들이던지 간에) 메모리에 기록되고 저장된 위치들에 놓이는 경우, 마모 뿐만아니라 상기한 2개 위치들에 대응하는 직경을 따라서 베어링 간격의 제 1 값의 표시를 제공하며, 이 값들은 컨트롤러와 연관된 메모리에 기록될 것이다. 제 1의 2개 측정 위치들의 축을 따르는 레이디얼 베어링의 전체 간격의 제 1 측정은 이러한 샤프트 운동에 의해서 결정될 수 있다. 이 측정은 기계적인 안전베어링들 사이에 기하학적 중심이 놓이는 것으로서 제 1 측정을 제공한다. 전력을 인가함으로써 위치들의 주어진 순서로 샤프트를 이동시키기 위해서 전자기 베어링 컨트롤러를 프로그램한 명령들은 전자기 베어링 컨트롤러 내로 프로그래밍 될 수 있거나, 또는 전자기 베어링과 통신하는 다른 장치들로부터 전자기 베어링 컨트롤러로 보내질 수 있다. 이것은 예를 들어 회전장치가 원심형 압축기이거나 또는 원격으로 연결된 컴퓨터나 전용 펌웨어인 경우에 냉각장치와 같은 장치의 컨트롤러 운용 동작을 포함할 수 있다.
전자기 베어링 컨트롤러는 위치센서들에 의해서 결정되는 바와 같이 샤프트를 그것의 중심위치로 이동시키도록(허용가능한 오차범위 내에서) 전자기 베어링으로 전력을 인가하도록 명령받을 수 있다. 컨트롤러는 제 1 샤프트/베어링 접촉 위치와 상기한 바와 같은 제 2 샤프트/베어링 접촉 위치 사이에서 직경에 대하여 대체로 수직한 반경을 따라서 안전베어링과 접촉하도록 샤프트를 90°각도로 이동시키기 위해 전자기 베어링으로 전력을 인가할 것이다. 이러한 직경에 대하여 대체로 수직한 새로운 위치는 제 3 샤프트/베어링 접촉 위치를 제공한다. 위치 센서들은 이 접촉위치에서 샤프트의 위치를 결정하고, 이 위치를 나타내는 신호를 컨트롤러로 제공하며, 이것은 컨트롤러와 연관된 메모리에 기록된다. 그 다음, 컨트롤러는 제 3 샤프트/베어링 접촉 위치로부터 제 4 샤프트/베어링 접촉 위치로 기계적 안전베어링의 반대쪽 측면과 접촉하도록 샤프트를 180°각도로 이동시키기 위해 전자기 베어링으로 전력을 인가할 것이다. 위치 센서들은 이 접촉위치에서 샤프트의 위치를 결정하고, 이 위치를 나타내는 신호를 컨트롤러로 제공하며, 이것은 컨트롤러와 연관된 메모리에 기록된다. 그러면, 소프트웨어는 베어링을 가로지르는 직경상 거리의 제 2 값을 제공하기 위해서 제 3 샤프트/베어링 접촉 위치에서의 기록된 위치값과 제 4 샤프트/베어링 접촉 위치에서의 기록된 위치값 사이의 차이를 계산한다. 제 2 값이 또한 기록된다. 제 2 측정(기록) 직경상 거리와 베어링을 가로지르는 초기 직경상 거리를 비교함으로써, 기계적 레이디얼 베어링이 컨트롤러와 연관된 메모리에 새롭게 기록되고 저장된 위치들에 놓이는 경우, 베어링 간격의 제 2 값의 표시를 제공하며, 이값은 기록될 것이다. 레이디얼 베어링의 제 2 측정은 이러한 샤프트 운동 크기에 의해서 결정될 수 있다. 이 측정은 기계적인 안전베어링들 사이에 기하학적 중심이 놓이는 것으로서 제 2 측정을 또한 제공한다. 기계적인 베어링의 측정된 값들이 베어링 마모에 대한 소정 값을 초과하면, 이것은 위험한 상태가 존재함을 나타낸다. 마모를 결정하기 위해서 레이디얼 베어링의 각 세트에 해당 절차가 적용될 것이다. 축방향에 대하여, 샤프트가 양축 방향으로의 이동에 의해서 기계적 안전베어링과 접촉하도록 컨트롤러에 의해서 전자기 베어링으로 전력이 인가된다. 위치 표시기들은 샤프트의 위치를 나타내는 신호들을 컨트롤러로 보내고, 이것은 전자기 베어링 컨트롤러와 연관된 메모리에 저장된다. 소프트웨어에 의해서 계산될 이러한 운동에서의 차이는 기계적 스러스트 베어링의 간격을 나타내는 표시를 제공한다. 운동 크기에서의 차이는 기계적인 축방향 베어링이 새로운 경우의 운동 크기와 비교되는 경우, 축방향 베어링의 마모에 대한 표시를 제공한다.
과도한 베어링 마모 상태가 의심되는 경우, 터보기계는 그 이상의 평가를 위해서 작동 중지될 수 있다. 필요한 경우, 랜딩 베어링 간격 테스트는 기계적 안전 베어링의 과도한 마모를 나타내며, 장치 컨트롤러는 터보기계의 추가 작동을 중지시킬 수 있다. 그런데, 차이 임계값들은 설정될 수 있다. 낮은 소정의 마모 값은 점검이 필요한 초기 경고용 알람을 발생시킬 것이며, 반면에 높은 마모 값은 만일 소정의 값을 초과하는 경우에 장치 컨트롤러로 하여금 기계의 추가 작동을 자동적으로 멈추게 할 것이다. 소정의 마모가 경고를 발생시키는 경우, 경고신호는 간격 관심사항을 나타내고 이를 해소하기 위해서는 능동적 액션이 필요한 경고 메세지를 PLC상에 발생시킬 것이다. 경고는 제어패널 상에서 발생하고 해소를 위해서 능동적 액선이 필요한 특별한 가시적 경고등이 될 수 있다. 이와는 달리, 터보기계는 과도한 마모 상태가 존재하지 않는 것을 탐지할 때까지 작동정지될 수 있다. 이러한 점검은 분해를 야기하고, 그래서 가시적인 점검 및 한 차원 높은 점검이 수행될 수 있다. 다른 옵션은 베어링의 추가적인 점검없이 기계적 안전베어링을 한번에 분해할 수 있는 시스템적인 교체를 포함할 것이다.
안전 베어링들의 마모를 측정하는 이러한 방법에서 발표한 것은 통합 작동정지 또는 시동 절차로서 시스템적 방식으로 샤프트 축 방향과 방사상 방향으로 이동 및 위치시키도록 전자기 베어링으로 전력을 인가하는 전자기 베어링 컨트롤러의 능력이다. 상기 방법은 전자기 베어링 컨트롤러에 의해서 전자기 베어링에 전력을 인가하는 단계를 포함한다. 전자기 베어링 컨트롤러는 제 5 제어 축들의 각각을 따르는 참조위치 또는 그에 가깝게 샤프트의 위치를 유지하기 위해서 코일들에 인가되는 전류들을 변조하는 내부 제어 알고리즘을 갖는다. 작동의 정상적인 모드에 있어서, 참조위치는 5개 축들의 각각을 따라서 실질적으로 집중된다. 본 발명에 따른 방법에 있어서, 전자기 베어링 컨트롤러의 제어 알고리즘은 정상적으로 작동하도록 계속 유지되나, 참조위치들은 바뀐다. 터보기계의 제어패널의 일부로서 장치 컨트롤러에서 또는 전자기 베어링 컨트롤러와 통신하는 다른 원격장치에서, 다른 연속적인 참조 위치들은 전자기 베어링 컨트롤러에 저장된 프로그래밍된 순서에 따른 베어링 컨트롤러에 주어진다. 프로그램 순서는 기계적 안전베어링과 접촉하도록 샤프트를 이동시키기 위해 전자기 베어링에 전력이 인가되게 하고, 이때 대체로 방사상 방향으로 소정 패턴으로 샤프트를 이동시키고, 그래서 샤프트는 방사상 기계적 안전베어링과 접촉하고, 방사상 기계적 안전베어링에 대한 샤프트의 교차지점은 방사상 기계적 안전베어링의 상태를 결정하는 것을 지원하도록 기록된다. 프로그램된 순서는 방사상 기계적 안전베어링의 상태를 결정하는 것을 지원하도록 샤프트를 축방향 안전베어링과 접촉할 수 있게 방사상 방향으로 이동시키기 위해 전자기 베어링에 전력이 또한 인가되는 것이다. 기계적 안전베어링과 접촉하기 위한 샤프트의 부수적인 운동은 유사한 방식으로 달성된다. 위치표시 장치 또는 위치표시 센서들은 샤프트과 기계적 안전베어링의 동축도를 결정하도록 사용되는데, 이것은 베어링 마모의 표시를 제공하도록 사용될 수 있는 정보이다. 프로그래밍으로서 대안적으로 서술되는 로직은 샤프트의 참조 위치들을 소정 순서로 변화시키는 것에 관한 것이며, 이것은 기계적 안전베어링에 대한 샤프트의 운동을 야기한다. 로직은 기계적 안전베어링과 샤프트의 접촉을 야기하는 소정 경로를 따르는 샤프트의 운동을 제어한다. 위치 센서들은 컨트롤러와 통신하는 또는 다른 장비가 상기 컨트롤러와 통신하는 접촉 위치들에 대한 신호를 발생시킨다. 이 신호들은 위치를 나타내며, 메모리에 저장된다.
전자기 베어링 컨트롤러는 제 1의 소정 축을 따라서 샤프트 중심을 이동시키도록 전자기 베어링의 권선들에 전력을 인가한다. 일반적으로 이러한 축은 정지시에 샤프트의 중심을 통새서 보통의 중심위치를 따르고, 제 1의 소정 축은 제 1 및 제 2 샤프트/베어링 접촉 위치들 사이에 놓이고, 이때 제 2 위치는 제 1 위치가 결정된 후에 결정된다. 수직 배향 축을 갖는 기계장치에 있어서, 전자기 베어링을 기계적 안전베어링과 접촉시키도록 샤프트를 먼저 이동시키는 것이 필요하고, 그 다음에는 수평 배향된 축을 갖는 기계장치와 동일한 방식으로 측정을 수행하게 된다. 그러면, 제 1 축 및 제 1 및 제 2 샤프트/베어링 접촉 위치들을 기초하여 제 2 축이 결정된다. 또한, 소정의 축은 단순히 서로 수직한 제 1 및 제 2 소정 축으로 제한되지 않는다. 제 2 축은 원하는 각도를 기초하여 선택될 것이며, 단지 예시적으로 제 1 축에 대하여 수직하다. 참조 위치들과 운동의 순서는 원통형 좌표계, 즉 중앙축으로부터 방사상 방향을 사용하여 설명된다. 이것은 프로그래밍과 이해를 단순화시킨다. 그러나, 다양한 패턴의 운동이 유사한 결과들을 야기할 수 있다. 예를 들면, 프로그래밍은 기계적인 백업 베어링의 정상적인 간격보다 큰 반경으로 샤프트에게 중앙축을 중심으로한 원형 운동을 제공할 수 있다. 백업 베어링의 간격에 의해서 제한되면, 샤프트 중심의 운동은 프로그램된 작은 반경으로 원을 나타내게 되는데, 이 반경은 기계적 백업 베어링의 간격과 같다. 또한, 상기한 설명에 있어서, 단순함을 위하여, 기계적 백업 베어링과 그 지지부는 완전히 강체인것으로 상정하였다. 그러나, 해당 기술분야의 숙련된 당업자가 알 수 있듯이, 이러한 부품들은 어느 정도 유연성을 가질 수 있다. 베어링 지지부는 유연성을 갖도록 설계될 수 있다. 또한, 백업 베어링을 위한 장착부는 샤프트가 백업 베어링과 접촉할 때 가해지는 충격을 완화시키는데 필요하므로 유연성을 가질 수 있다. 이것은 백업 베어링과 그 지지부 사이에 탄성 링들을 삽입함으로써 달성될 것이다. 이러한 상황에서, 샤프트가 베어링과 접촉하는 경우, 그것에 힘이 가해지고, 가해진 힘에 대항하는 힘이 존재한다. 어느 것이 먼저이던지 간에 탄성 장착부가 완전히 압착되거나 또는 베어링의 최대 용량에 도달할 때까지, 전자기 베어링은 참조위치에 도달하도록 시도될 것이다. 고유한 유연성으로 인한 이러한 작은 변화는 마모를 계산하는데 사용되는 프로그래밍 및 알고리즘에 쉽게 포함된다. 어느 경우에 있어서, 샤프트가 간격 내에서 자유롭게 움직일 수 있는 한, 전자기 베어링은 단지 샤프트의 하중을 지지하고, 베어링 전자부품들에 의해서 각각의 코일로 운반된 전류는 샤프트의 위치와는 독립적이다. 샤프트가 먼저 기계적 백업 베어링과 접촉하면, 전류는 변하기 시작한다. 코일에 인가된 전류가 베어링 부하의 표시를 제공하므로, 코일에 인가된 전류에서의 변화는 샤프트와 백업 베어링 사이의 접촉의 표시로서 기능한다. 베어링 전자부품들이 기계적 백업 베어링들과 샤프트 사이의 접촉으로 인하여 도달될 수 없는 위치로 샤프트를 이동시키려는 시도를 계속하는 경우에, 전류가 증가하고,위치센서들은 샤프트의 위치변화를 나타내지 않는다. 그러므로, 샤프트의 위치와 전자기 베어링의 코일로 인가되는 전류가 모두 모니터링된다. 코일로 인가되는 전류가 미미하게 증가하거나 샤프트 위치의 변화가 없는 경우, 샤프트는 기계적 베어링과 접촉하게 된다. 전류가 증가하기 시작하는 경우에 작동이 중단되도록 프로그램되고, 전류가 작동중지 안전수준에 도달하기 전에 작동이 멈춘다.
본 장치 및 방법의 장점은 신뢰성이 떨어지는 소정의 카운트 보다 실제적인 마모를 기초한 기계적 베어링 교체를 포함한다. 베어링 수명은 실제적인 베어링 마모를 기초하기 때문에, 교체 사이의 베어링 수명을 더 이상 기대하기는 어려우며, 베어링 교체는 보다 정확한 마모 데이터를 기초하게될 것이다. 베어링 수명이 연장되기 때문에, 베어링 교체 사이의 평균 수명은 기계의 작동중지 시간을 단축하게 되고, 그 결과 높은 신뢰성이 얻어진다.
여기에서 설명한 실시 예들의 장점들은 상기 프로세스가 장비의 추가없이 현존하는 터보기계에 통합될 수 있다는 것이다. 상기 프로세스는 랜딩 베어링의 마모를 탐지할 것이며, 기계적 베어링의 보수, 점검 및 교체와 관련하여 보다 정확한 결정을 가능하게 할 것이고, 그에 따라서 그러한 터보기계의 작동중지를 최소화할 수 있고 손상 가능성을 줄일 수 있다.
대안적인 실시 예들은 특허청구범위에서 다시 언급하게될 다른 특징들 및 다른 특징들의 조합에 관련된다.
도 1은 지하실에 위치한 터보기계, 원심형 압축기 및 옥상 냉각탑을 포함하는 가열 및 냉각장치를 갖는 건물을 나타낸 도면이다.
도 2는 전자기 베어링들을 이용하는 도 1의 원심형 압축기의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 원심형 압축기의 상세 부분도이다.
도 4A 및 4B는 2개의 직경방향 반대 위치에서 접촉한 샤프트와 기계적 레이디얼 베어링의 단면도들이다.
도 5A 및 5B는 2개의 직경방향 반대 위치와 도 4에 도시된 위치들을 가로지르는 위치에서 접촉한 샤프트와 기계적 레이디얼 베어링의 단면도들이다.
도 6은 샤프트, 회전자, 전자기 베어링, 기계적 레이디얼 베어링 및 위치 센서들을 나타내는 터보기계의 부분 단면도이다.
도 7은 샤프트, 회전자, 전자기 베어링, 기계적 축방향 베어링 및 위치 센서들을 나타내는 터보기계의 부분 단면도이다.
도 8은 샤프트가 2개의 극단적인 축방향 위치에 있는 샤프트와 기계적 축방향 베어링의 부분 단면도이다.
도 9는 레이디얼 베어링에 대하여 방사상 위치센서들의 위치를 나타낸 도면이다.
도 10은 제 2 레이디얼 베어링에 대하여 축방향 위치센서들의 위치를 나타낸 도면이다.
도 1은 통상적인 난방 및 냉방 시스템을 갖춘 건물(10)을 나타낸다. 난방 및 냉방 시스템은 증발기 및 응축기(15)와 함께 지하층에 보일러(12) 및 원심형 압축기(14)를 포함한다. 원심형 압축기(14)는 전자기 베어링을 구비하고 있다. 응축기(15)는 옥상에 위치한 것으로 도시된 냉각탑(16)과 유체 연결되는데, 이때 냉각탑의 위치는 그렇게 제한되지는 않는다. 건물(10)의 각 층은 건물의 각 층으로 공기를 분배하기 위해서 에어 핸들링장치(18)를 구비한다.
도 2는 도 1의 원심형 압축기(14)의 단면도이다. 원심형 압축기(14)는 임펠러(26)를 구동하는 고속 모터(24)와 샤프트(22)의 단부를 에워싸는 전자기 베어링(20)을 구비한 것을 제외하고는, 다른 종래의 원심형 압축기와 유사하다. 전력 공급원은 압축기를 구동하고 전자기 베어링을 구동하기 위한 전력을 공급한다. 전력 공급원으로부터 공급되는 전력을 증폭하고 조절하며 전자석의 자기 코일로 전력을 제공하기 위해서 전력 증폭기가 제공된다. 전자기 베어링은 도 2에서 원격으로 위치한 전자기 베어링 컨트롤러와 연결되고, 압축기의 내부와 연결되며, 터보기계의 제어패널에 위치할 것이지만, 그 위치는 제한적이지 않다. 전력 공급원으로부터 공급되는 전력을 증폭하고 조절하며 전자석의 자기 코일로 전력을 제공하기 위해서 제공된 전력 증폭기에는 전자기 베어링 컨트롤러가 포함된다. 전자기 베어링 컨트롤러는 위치센서들과 같은 센서들 및 전자기 베어링과 편리한 방식으로 연결될 수 있다. 컨트롤러와 위치센서들 사이의 연결은 전자기 베어링과 센서들에 대한 하드와이어링에 의해서 또는 송신기와 수신기를 포함하는 무선 주파수(RF) 연결에 의해서 달성될 것이다. 전자기 베어링과 장치 컨트롤러(또는 다른 장치) 사이의 연결방법은 본 발명의 중요한 점이 아니다. 또한, 전자기 베어링 컨트롤러는 전자기 베어링 내에 중심 조정된 샤프트를 유지하기 위해서 전력 증폭기로부터 나오는 전류를 변조한다. 샤프트를 완벽하게 중심조정하여 유지하는 것은 물리적으로 불가능하므로, 전자기 베어링 컨트롤러는 회전 샤프트(22)의 위치를 나타내는 위치센서들(132)에 의해서 제공된 신호들을 끊임없이 모니터링함으로써, 위치 엔벨로프(location envelope) 내에 회전 샤프트를 유지하거나 또는 전자기 베어링(20) 내에 허용오차 엔벨로프(tolerance envelope)를 유지하기 위해서 전류를 변조한다. 전력이 공급되는 경우, 전자기 베어링(20)은 베어링(20) 내에서 샤프트(22)를 서스펜드(suspend) 상태가 되게 하고, 그래서 샤프트(22)는 최소 마찰손실로 회전할 수 있게 된다. 샤프트는 기계장치의 본질에 따른 다양한 효용과 관련될 수 있다. 예를 들면, 임펠러(26)를 구동시키기 위해서 모터(24)를 포함할 수 있다. 만약 기계장치가 압축기이면, 샤프트(22)와 하우징(30) 사이의 간격을 통한 유체의 누설을 방지하기 위해서 샤프트(22)와 하우징(30) 사이에 제공된다. 도시된 바와 같은 실시 예에 있어서, 안전 기계적 백업 베어링(46)은 롤러 요소 베어링이고, 샤프트(22)의 단부에 위치한다.
도 3은 하우징(30)의 일단부에서 원심형 압축기(14)의 상세도이다. 샤프트의 일단부에 있는 안전 베어링(46)은 도 3에서 볼 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 한편으로는 터보기계장치의 미로 밀봉(28)과 임펠러(26) 사이 그리고 다른 한편으로는 미로 밀봉(28)과 샤프트(22) 사이의 방사상 간격들은 샤프트(22)와 기계적 안전 베어링(46) 사이의 간격과 같거나 크다. 원심형 압축기(14)로부터 보통의 작동중단 또는 전력 실패 동안에 발생하는 것과 같이 전력이 제거된 경우에, 전자기 베어링(20)을 갖는 터보기계장치의 회전 샤프트(22), 압축기, 특히 공기조화 또는 냉방용으로 사용되는 원심형 압축기(14), 그리고 압축기 샤프트(22)와 기계적 안전 베어링(46) 사이의 관계가 도 4에 도시되어 있다. 도 4A는 전자기 베어링(20)으로부터 전력이 제거되는 경우에 샤프트와 기계적 안전베어링의 위치를 나타낸다. 기계적 안전 백업 베어링(46), 일반적으로 롤링 요소 베어링은 전자기 베어링(20)으로부터 전력을 제거한 후에도 여전히 회전하는 샤프트(22)가 스톱(stop)으로 안전하게 접근할 수 있게 하기 위해서 전력 손실시에 샤프트(22)를 수용하도록 종래의 방식으로 360°각도로 샤프트(22) 주위로 연장된다. 샤프트가 스톱으로 접근함에 따라서, 샤프트(22)와 기계적 안전베어링(46) 사이에 마모가 발생한다. 각각의 시간 전력은 샤프트가 여전히 회전하는 동안에 전자기 베어링으로부터 제거되고, 샤프트(22)와 기계적 안전베어링(46) 사이에서 접촉이 일어나며, 그 결과 마모가 발생한다. 마모가 기계장치의 작동과정 동안에 다른 이유로 인하여 일어날 것이다. 예를 들면, 지진, 서지(surge) 또는 다른 비정상적인 과부하와 같은 외부적 충격의 결과로서 마모가 일어날 것이다. 기계장치는 심지어 그러한 경우가 보통의 경우를 벗어나서 발생할지라도 그러한 경우 동안에 일시적으로 작동하게될 것이며, 견딜 수 있을 것으로 기대된다. 그러나, 소정의 시간동안에 전자기 베어링의 용량을 초과하는 실제적 부하가 야기되는 경우에, 그러한 상태들은 탐지되는 경우에 자동적인 작동중지의 개시를 야기하게될 것이다. 기계적 안전베어링에서 발생하는 마모는 시간이 지남에 따라서 누적된다. 그러나, 기계적 안전베어링들이 밀봉된 압축기 내에 있으므로, 이들은 가시적이어도 검사를 위해서 쉽게 접근할 수 없고, 그러므로 이러한 누적된 마모는 심지어 규칙적인 보수 사이에서도 시간이 지남에 따라서 과도한 마모로 바뀌게 된다.
절차는 기계장치가 정지하는 시간에, 즉 샤프트(22)가 회전하지 않는 경우에 기계적 안전 베어링(46)에 의해서 수반되는 마모를 자동적으로 결정하도록 실행될 수 있다. 이러한 간단한 절차는 기계적인 베어링(46)에 대한 손상을 평가 또는 점검하거나 베어링(46)을 교체할 필요가 있는지 여부를 결정한다. 터보기계장치가 닳은 베어링을 구비한 상태로 작동하면, 터보기계장치의 손상이 커지는 결과를 초래하고, 몇몇 상황에서 그 손상은 비극적인 실패를 야기하게 된다. 이러한 손상은 수리가 이루어지는 동안에 과도한 작동중지를 필요로 하기에 충분한 손상을 야기하며, 그 결과 터보기계장치를 서비스센터에 맡겨야한다. 기계적 안전 베어링에 의해서 입는 마모를 결정하기 위한 절차는 작동중지후에 터보기계장치를 다시 작동시키기 전에 도 4A 및 B 그리고 도 5A 및 B를 참조하여 설명된다.
도 6 및 7은 원심형 압축기와 같은 터보기계장치의 통상적인 샤프트의 일단부의 부분 단면도이다. 샤프트(22)는 전자기 베어링들(20) 사이에서 연장된다. 도 6에는 라미네이션(laminations)이 또한 도시되어 있다. 샤프트(22)는 제 1의 축 위치에 제 1 샤프트 직경(127) 및 도 6과 7에 도시된 샤프트를 위한 제 2 축방향 위치에 제 2 샤프트 직경(129)을 구비한다. 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 샤프트(220가 그것의 축을 따라서 균등한 직경 및 일련의 직경을 가질 것이다. 제 1 샤프트 직경(127)은 전자기 베어링(20)을 지나서 연장되고, 이 예에서는 제 2 직경(129) 보다 크다. 라미네이션(125)은 샤프트(22)로부터 연장되고, 전자기 베어링(20)에 부합한다. 축방향 위치 센서들(130)이 샤프트(22)에 인접하게 위치한다. 방사상 방향으로 방사상 위치 센서들(132)이 각각의 기계적 방사상 자기 베어링과 공통으로 정렬하여 포함될 것이다. 안전 베어링(46)은 샤프트(22)에 인접하여 위치한다. 샤프트(22)를 회전시키도록 회전자를 활성화하기 전에, 전자기 베어링(20)은 전자기 베어링(20)에서 샤프트(22)를 부상시키고 중심 조정하도록 활성화된다. 전자기 베어링(20)에서 샤프트(22)를 중심 조정하는 것은 안전베어링(46)에서 샤프트(22)의 중심을 조정하는 것이다. 방사상 위치센서들(132)은 샤프트(22)의 위치를 측정하고, 이 위치를 나타내는 신호를 컨트롤러로 제공한다. 컨트롤러가 샤프트(22)가 전자기 베어링(20) 내에 중심조정되는지를 결정하는 경우에, 축방향 위치센서(130)가 샤프트 등의 축방향 위치를 측정함에 따라서, 회전장치의 작동이 개시될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 기계적 안전베어링(46)이 제 2 샤프트 직경(129)에 인접하여 위치한다. 그러나, 기계적 안전 베어링의 위치는 기계적 방사상 안전베어링을 나타내는 도 6에 도시된 구성으로 제한되지 않으며, 샤프트(22)의 축을 따라서 소정위치에 위치한다. 도 7은 전자기 베어링(20)과 방사상 기계적 안전베어링(46) 사이에서 축방향 전자기 베어링과 기계적 축방향 안전베어링(150) 및 축방향 위치센서(130)를 나타낸다.
압축기 터보기계에 대한 혹독한 서지 조건하에서 전자기 베어링(20)에 대한 전력 손실 또는 그러한 가능성과 같은 마모 상황에 있어서, 샤프트(22)는 전자기 베어링(20)에서 더이상 중심조정된 상태로 유지될 수 없을 것이다. 그러나, 기계적 안전베어링(46)은 샤프트(22), 전자기 베어링(20) 그리고 터보기계의 다른 임계적 부품들 사이의 접촉을 방지하기 위해서 그러한 조건하에서 샤프트(22)와 접촉하도록 위치한다. 터보기계가 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이 수평으로 위치하는 경우, 샤프트(22)가 방사상 기계적 안전베어링(46)과 접촉하도록 중력이 샤프트(22)를 하방향으로 가압하게 될 것이다. 터보기계가 수직으로 위치하는 경우, 기계적 안전베어링(46)의 내부 레이스를 임의로 따라서 샤프트(22)가 방사상 기계적 안전베어링(46)과 접촉하게될 것이다. 그러나, 기계적 안전베어링은 전자기 베어링이나 다른 임계적인 기계적 부품들에 대한 뜻하지않은 손상을 방지한다. 그러한 상황에서, 샤프트(22)는 기계적 안전베어링(46)과 접촉하게될 것이다. 기계적 안전베어링(46)의 실패는 최소한으로 샤프트(22)나 다른 장치 부품들에 대한 손상 또는 전자기 베어링(20)에 대한 손상을 야기하거나, 최악의 시나리오로는 터보기계의 비극적인 실패를 야기할 수 있다.
기계적 방사상 안전베어링(46)이 경험하는 마모는 계획되거나 계획되지 않은 유지보수 여부를 결정하고 점검을 유도하기 위해서 실패를 방지하기 위해 모니터링될 수 있다. 터보기계가 시동되거나 터보기계가 작동중지되는 경우에 이 절차는 매번 순서대로 수행될 수 있다. 도 4는 수평을 향하는 샤프트를 갖는 회전장치나 터보기계에 대하여 지점(60)에서 축을 따라서 기계적 안전베어링(46)과 접촉하는 샤프트(22)를 나타낸다. 수직을 향하는 샤프트를 갖는 회전장치나 터보기계에 대하여, 컨트롤러가 전자기 베어링(20)을 활성화시키고 지점(60)에서 기계적 안전베어링(46)과 접촉할때까지 샤프트(22)를 이동시키는 경우에, 샤프트(22)는 지점(60)에서 기계적 안전베어링(46)과 접촉할 수 있다. 이것은 샤프트를 대응하는 자극으로 끌어들이도록 고전류를 전자기 코일들 중 하나에 제공함으로써 달성될 수 있다. 이와는 달리, 전자기 베어링 컨트롤러는, 순서가 샤프트로 하여금 기계적 백업 베어링과 접촉하게 할 때까지 참조 위치들의 순서에 따라서 베어링으로 전력을 제공함으로써, 샤프트를 조정할 수 있다. 이러한 접촉은 위치센서들에 의해서 결정되는 바와 같이 실제 측정위치를 참조위치와 비교함으로써 결정되고, 그 편차는 전자기 베어링 전자부품들에 의해서 결정된다. 참조위치들의 순서는 장치 컨트롤러, 전자기 제어 컨트롤러 또는 전자기 베어링 컨트롤러와 연결된 몇몇 원격 기계의 제어 소프트웨어에 포함된 소프트웨어 루틴에 의해서 결정된다. 샤프트의 배향에 관계없이, 방사상 위치센서들(132)은 샤프트(22)의 방사상 위치를 결정할 수 있고, 위치의 신호를 전자기 베어링 컨트롤러로 전달한다. 컨트롤러는 상기한 방법들을 사용하여 도 4B에 나타낸 바와 같이 지점(74)에서 방사상 기계적 안전베어링(46)과 접촉할 때까지 지점(60)으로부터 직경 대향 위치로 180°각도로 이동시키도록 전자기 베어링(20)으로 전력을 공급할 수 있다. 이와는 달리, 샤프트(22)를 지점(60)에서 방사상 기계적 안전베어링(46)과 접촉하는 제 1 접촉위치로부터 베어링(46)의 직경을 가로질러서 샤프트가 방사상 접촉 안전베어링과 접촉하는 지점(74)에서 제 2의 대향하는 접촉위치로 이동시키기 위해서 컨트롤러는 전자기 베어링(20)으로 명령을 전달한다. 방사상 위치센서들(132)은 지점(74)에서 샤프트(22)의 위치를 결정하고, 샤프트 위치를 나타내는 신호를 전자기 베어링 컨트롤러로 제공하며, 여기에서 신호는 기록되어 메모리에 저장된다. 이와는 달리, 관련정보는 앞서 설명한 바와 같이 장치 컨트롤러와 같은 다른 메모리에서 저장 및 처리될 수 있다. 관련 컨트롤러는 2개의 측정 위치들 사이에서 다른 값을 결정할 것이며, 이 값은 기록 및 저장된다. 새롭게 결정된 값은 이미 기록된 값 및 기계적 안전베어링(46)이 새로워진 경우에 기록된 값과 비교된다. 가장 최근에 측정된 값과 기계적 안전베어링(46)이 새로워진 경우에 메모리에 저장된 측정값 사이의 비교는, 지점(60)과 (74)에 의해서 한정되는 직경(라인)에 걸쳐서 기계적 안전베어링(46)의 전체 간격 또는 마모를 나타내는 표시를 제공한다. 베어링(46)을 교체해야하거나 또는 서비스받아야 하는지의 여부에 대한 결정이 이루어질 것이다. 이것은 만일 마모가 소정 값에 도달하거나 그 값을 초과하는지를 결정함에 의해서 수행될 수 있다. 필요한 경우, 가장 최근 시동시에 기록된 값은 소정의 시간간격 동안의 마모율 뿐만아니라 증대하는 마모를 추적하도록 소정의 시간간격 동안에 마모를 결정하기 위해서 사전 시동 또는 소정의 종래 시동으로부터 얻어진 값에 비교될 수 있다. 이것은 전자기 베어링 컨트롤러(20), 장치 컨트롤러 또는 베어링 컨트롤러(20)와 연결된 장치 내로 프로그램된 소프트웨어의 알고리즘으로서 포함될 수 있다. 이 마모율은 사전 기록된 시간 간격동안에 마모의 사전 측정을 기초한 마모율과 비교될 수 있다. 만약 소정의 시간간격 동안에 사전 기록된 마모값들의 비교로부터 결정되는 바와 같이 심지어 마모가 수용가능한 소정 수준 내에 있는 경우 또는 소정의 마모율을 초과하는 마모율이 증가하거나 점증하는 것을 나타내면, PLC 상에서 또는 제어패널상에서 경고등을 활성화시킴에 의해서 경고신호가 발생될 것이다. 그러한 경고등은 앞서 설명한 바와 같이 경고신호를 없애기 위해서 능동적인 작용을 필요로 한다.
샤프트가 수평을 향하는 터보기계에 대하여 낮은 지점으로서 초기 지점(60)을 나타낼 목적으로 도면들이 제공되었지만, 지점(60)과 (74)에 의해서 한정된 직경은 이렇게 낮은 지점(60)을 포함하지 않는다. 2개 지점에서 임의방향으로 한정된 직경이 선택될 것이다. 일반적으로, 방사상 베어링들의 자극들은 베어링에 걸쳐서 수평직경이나 수직직경으로부터 일정각도, 보통 이 각도는 수평방향과 수직방향으로 45도 각도로 배치된다. 이 자극들에 위치한 지점들을 선택하는 것이 쉽고 바람직할 것이며, 그래서 직경들은 소정각도, 예를 들어 수평 배향축에 대하여 수직한 직경으로부터 45도 각도로 배향된다. 그러므로, 도 6에 도시된 바와 같은 라인들(W1-W3) 및 (V1-V3)을 따라서 위치한 직경들이 바람직할 것이다. 컨트롤러가 프로그래밍 가능하므로, 프로그래밍에 임의의 선택 특징을 포함함으로써 임의의 베이스에 따라서 각각의 테스트에 대하여 동일한 지점과 동일한 직경 뿐만아니라 지점들을 선택하도록 프로그램될 것이다.
임의로, 마모측정은 시동 절차 또는 바람직하게는 작동중지 후에 부분적으로 반복될 수 있다. 도 5A 및 5B를 다시 참조하면, 컨트롤러는 샤프트(22)를 각각 도 4A 및 4B의 지점(60) 또는 지점(74)으로부터 위치로 90도 각도로 이동시키도록 전자기 베어링(20)으로 전력을 제공한다. 다른 각운동 간격이 선택되므로, 도 4의 지점(60) 또는 지점(74)으로부터 기계적 베어링의 내부 원주를 따라서 90도 각도의 운동이 예로서 사용된다. 도 5A에 있어서, 샤프트(22)는 지점(78)에서 기계적 방사상 안전베어링(46)과 접촉한다. 방사상 위치센서들(132)은 샤프트(22)의 위치를 측정하고, 위치의 신호를 컨트롤러로 제공하고, 이에 의해서 위치가 기록된다. 도 5B에 도시된 바와 같이 샤프트(22)가 지점(80)에서 기계적 방사상 안전베어링(46)과 접촉할 때까지 샤프트(22)를 180도 각도로 이동시키도록 전자기 베어링(20)으로 전력을 제공한다. 새로운 위치가 기록된 경우의 앞서 설명한 바와 같이, 방사상 위치센서들(132)은 지점(80)에서 샤프트(22)의 위치를 결정하고 컨트롤러로 신호를 제공한다. 간격는 상기한 바와 같이 계산된다. 추가적인 측정이 유사한 방식으로 수행될 것이다. 간격는 최악의 경우 측정을 기초한 절대값 계산으로서 컨트롤러에 의해서 결정되거나, 측정의 평균값 계산을 기초하거나 또는 다른 정적인 기능에 기초하여 결정될 것이다. 결정하거나 측정한 간격는 연속적인 용도로 기계적 안전베어링의 수용가능성을 평가하는데 사용된 소정의 값과 비교된다. 예를 들면, 기계적 안전베어링이 약 20%의 소정 마모를 경험한 것의 결정은 서비스나 추가적인 점검이 필요함을 나타내는 경고를 발생시키게 될 것이다. 기계적인 안전베어링(46)은 약 50%의 소정 마모를 경함한 것의 결정은 컨트롤러에 의해서 터보기계의 자동 폐쇄를 결정할 것이며, 이것은 추가적인 작동이 안전하지 않고 추가적인 작동 전에 기계적 안전베어링(46)의 교체가 필요하다는 것을 나타낸다.
기계적 안전베어링에 대한 간격 측정은 유사한 방식으로 이루어질 수 있다. 축방향 베어링은 축방향으로 샤프트(22)의 운동에 대응하도록 사용된다. 전자기 베어링에 대한 전력이 제거되는 경우, 샤프트(22)는 기계적인 축방향 안전베어링에 의해서 축방향으로 과도하게 이동하는 것이 방지된다. 기계적인 축방향 안전베어링은 일단 전력이 제거되면 샤프트(22)의 축방향 이동으로 인한 부하를 견딜 것이다. 기계적인 축방향 안전베어링을 구비함으로써, 기계적인 축방향 안전베어링이 겪은 마모는 계획되거나 계획되지 않은 유지보수를 결정하거나 점검을 유도하기 위해서 쉽게 모니터링될 수 있다. 바람직하게는, 기계적인 축방향 안전베어링에 대한 간격 측정이 작동중지 후에, 즉 샤프트(22)가 회전을 멈춘후에 수행된다. 도 8은 기계적인 축방향 안전베어링(150)에 대한 간격 측정을 수행하기 위한 방법을 나타낸다. 컨트롤러는 도 A에 도시된 제 1 축방향으로 샤프트(22)를 이동시키도록 방사상 전자기 베어링(20)을 활성화시키는데, 기계적인 축방향 안전베어링의 내부 레이스가 그것의 운동이 방해를 받을때가지 샤프트(22)를 따라서 활주한다. 축방향 위치센서들(130)은 기계적인 축방향 안전베어링에 대하여 샤프트(22)의 제 1 위치를 측정하여 위치를 나타내는 신호를 컨트롤러로 제공하고 그 결과가 기록된다. 그러면, 컨트롤러는 도 B에 도시된 제 2 축방향으로 샤프트(22)를 이동시키도록 방사상 전자기 베어링(20)에 전력을 제공하는데, 기계적인 축방향 안전베어링의 내부 레이스가 그것의 운동이 방해를 받을때가지 샤프트(22)를 따라서 활주한다. 축방향 위치센서들(130)은 기계적인 축방향 안전베어링에 대하여 샤프트(22)의 위치를 다시 측정하여 위치를 나타내는 신호를 컨트롤러로 제공하고 그 결과가 기록된다. 측정하여 기록된 위치들 사이의 차이는 컨트롤러에 의해서 다시 계산되어 기록되고 축방향 베어링의 간격을 부여한다. 이렇게 기록된 값은 베어링이 새로워진 경우에 이루어진 측정값에 대하여 비교된다. 최근의 시동시에 취해진 위치 측정값 및 베어링들이 새로워진 경우에 이루어진 위치 측정값 사이의 차이는 전체 베어링 마모에 대한 데이터를 제공한다. 증대하는 마모는 가장 최근의 측정값을 하나 또는 그 이상의 이미 기록된 측정값과 비교하여 결정할 수 있다. 기계적인 방사상 안전 베어링을 구비하므로, 기계적인 방사상 안전 베어링에 대한 측정된 마모는 연속적인 사용을 위하여 베어링의 수용가능성을 평가하기 위해서 사용된 소정 값과 비교된다.
기계적인 방사상 안전 베어링(46)을 평가하도록 사용된 소정의 값들은 장치로부터 장치로 변할 것이며, 많은 변수들에 의존할 것이다. 예를 들면, 기계적인 방사상 안전 베어링(46)에 사용된 재료, 안전베어링의 크기, 샤프트의 크기, 샤프트의 속도, 샤프트에 사용된 재료 등은 연속적인 사용을 위해서 기계적인 방사상 안전 베어링(46)을 평가하는데 사용된 소정 값들의 선택에 영향을 끼칠 것이다. 기계적인 방사상 안전 베어링의 마모를 측정하기 위한 자동 테스트 순서는 도 6에 도시된 바와 같은 방사상 기계적인 안전 베어링, 그리고 터보기계가 구비한 도 7에 도시된 것과 같은 축방향 기계적 안전베어링들의 작동중지 후에 또는 시동 전에 별도로 수행될 것이다.
도 9 및 10은 샤프트 및 레이디얼 베어링에 대한 축방향 위치센서들(130) 및 방사상 위치센서들(132)의 상대 위치들을 보여주도록 간단히 제공된 것이다. 본 발명의 응용은 상세한 설명 또는 다음의 명세서나 도면에서 설명하는 방법론으로 제한되지 않음을 이해할 수 있을 것이다. 여기에서 채용된 어법과 전문용어는 단지 설명을 목적으로 제공된 것으로서 그것으로 제한되지는 않는다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
첨부도면과 명세서에서는 바람직한 실시 예들이 설명되었지만, 이러한 실시예들은 단지 예로서 주어진 것임을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 출원은 특별한 실시예로 제한되지 않으며, 첨부된 특허청구의 범위 내에서 다양하게 변경될 수 있다. 본 발명의 공정이나 방법의 순서는 다른 실시 예들에 따라서 변하거나 순서가 바뀔 수 있다.
본 출원은 샤프트의 작동을 달성하기 위해서 기계로 판독가능한 매체에 샤프트의 필요 운동을 달성하는 방법, 장치 및 프로그램 제품들을 고려한 것이다. 본 출원의 실시예들은 현존하는 컴퓨터 프로세서나 컨트롤러를 사용하여 실행되거나, 또는 이러한 목적이나 다른 목적을 위해서 통합된 적절한 장치를 위한 특정 목적의 컴퓨터 프로세서에 의해서 또는 하드와이어 장치에 의해서 실행될 것이다.
도면 및 상세한 설명란에서 설명한 바람직한 실시예들이 바람직하지만, 이러한 실시예들은 단지 예로서 주어진 것임을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 출원은 특별한 실시예로 제한되지 않으며, 첨부된 특허청구의 범위 내에서 다양하게 변경될 수 있다. 본 발명의 공정이나 방법의 순서는 다른 실시 예들에 따라서 변하거나 순서가 바뀔 수 있다.
다양한 바람직한 실시예들에서 나타낸 바와 같은 장치의 구성 및 배열은 단지 설명을 위한 것임을 아는 것이 중요하다. 본 명세서에서 비록 단지 적은 수의 실시예들이 설명되었지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는, 특허청구범위에 기재한 기술적 사항의 새로운 교훈과 장점으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 많은 변경들(다양한 요소들의 크기, 치수, 구조, 형상 및 비율, 매개변수들의 값, 장착 배열, 재료의 사용, 색깔, 배향 등)이 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들면, 일체로 형성된 것으로 보여지는 요소들은 다수의 부품이나 요소로 구성될 것이며, 요소들의 위치는 뒤바뀌거나 변할 수 있고, 불균일한 요소나 위치들의 특징이나 갯수가 변할 수 있다. 따라서, 모든 그러한 변경들은 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도된다. 본 발명의 공정이나 방법의 순서는 다른 실시 예들에 따라서 변하거나 순서가 바뀔 수 있다. 특허청구범위에 있어서, 수단 및 기능 절은, 재인용된 기능을 수행하는 것으로서 여기에서 설명한 구조물들 및 구조적인 등가물 뿐만아니라 등가 구조물들을 포괄하도록 의도된 것이다. 본 출원의 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 다른 대체, 변경, 수정 및 생략이 바람직한 실시예들의 설계, 작동조건 및 배열에서 이루어질 수 있다.

Claims (21)

  1. 전자기 베어링을 이용하는 회전장치에서 기계적 안전베어링의 간격을 자동으로 결정하기 위한 방법으로서,
    (a) 전기공급원, 전자기 베어링, 샤프트, 상기 샤프트의 위치를 제어하는 컨트롤러, 상기 컨트롤러로 하여금 상기 샤프트의 운동을 제어할 수 있게 하기 위한 프로그래밍 수단, 적어도 2개의 기계적 레이디얼 백업 베어링, 터보기계 내에서 상기 샤프트의 위치를 위치시키기 위해서 각각의 레이디얼 백업 베어링에 인접한 방사상 위치센서를 포함하는 회전장치를 제공하는 단계;
    (b) 상기 전자기 베어링 내에서 상기 샤프트의 중심 위치(centered position)를 결정하는 단계;
    (c) 상기 샤프트의 회전운동이 대체적으로 중단된 후에, 제 1 지점에서 상기 샤프트가 제 1 기계적 레이디얼 백업 베어링과 접촉하는 제 1 위치로 상기 샤프트를 이동시키기 위해서 상기 컨트롤러로부터 상기 전자기 베어링으로 전력을 인가하는 단계;
    (d) 상기 제 1 지점의 위치를 결정하는 단계;
    (e) 상기 제 1 지점의 위치를 나타내는 신호를 상기 컨트롤러로 제공하는 단계;
    (f) 샤프트 반경, 상기 제 1 지점의 위치 및 상기 제 1 기계적 레이디얼 백업 베어링 내에서 상기 샤프트의 중심 위치로부터 상기 제 1 지점까지의 거리의 함수로서 상기 기계적 레이디얼 백업 베어링의 간격을 결정하는 단계;
    (g) 추가적인 레이디얼 백업 베어링에 대하여 상기 단계(b) 내지 (f)를 반복하는 단계; 그리고
    (h) 상기 기계적 레이디얼 백업 베어링의 측정된 간격을 각각의 기계적 레이디얼 백업 베어링의 간격의 사전 결정값들과 비교함으로써 각각의 기계적 레이디얼 백업 베어링의 마모를 결정하는 단계;를
    포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전자기 베어링들은 상기 샤프트의 주위로 방사상으로 위치하여 이격된 다수의 코일들을 포함하며, 상기 샤프트의 운동은 상기 샤프트를 자극을 향하여 끌어당기도록 충분한 전력을 상기 다수의 코일들 중 하나의 코일로 인가함으로써 달성되는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 간격 측정치들, 마모 측정치들 및 상기 측정의 시간이 기록되는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 단계(b)전에, 작동중지나 작동중단 과정동안에 상기 컨트롤러로 측정 및 전송된 힘들에 기초하거나 예전 마모 히스토리의 컨트롤러 평가를 기초하여 추가적인 단계들의 수행이 보장되는지를 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 간격 측정 및 마모 측정을 평가하는 단계, 상기 간격 측정과 마모 측정이 소정 한계를 초과하는지의 여부를 결정하는 단계, 상기 마모 측정이 소정 한계의 50% 내에서 이루어지는 경우에 가시적 경고를 제공하는 단계, 그리고 상기 소정 한계가 초과되는 경우에 정상적인 작동을 방지하는 단계의 추가적인 단계들을 더 포함하는 방법.
  6. 전자기 베어링을 이용하는 회전장치에서 기계적 안전베어링의 간격을 자동으로 결정하기 위한 방법으로서,
    (a) 전기공급원, 전자기 베어링, 샤프트, 상기 샤프트의 작동을 제어하는 컨트롤러, 상기 컨트롤러로 하여금 상기 샤프트의 운동을 제어할 수 있게 하기 위한 프로그래밍 수단, 적어도 2개의 기계적 레이디얼 백업 베어링, 터보기계 내에서 상기 샤프트의 위치를 놓이게 하기 위한 방사상 위치센서를 포함하는 회전장치를 제공하는 단계;
    (b) 상기 샤프트의 회전운동이 대체적으로 중단된 후에, 상기 컨트롤러로부터 상기 전자기 베어링으로 전력의 적용을 유도함으로써 상기 샤프트를 제 1 레이디얼 베어링 내에서 중심 위치에 유지하는 동안에, 제 1 지점에서 상기 샤프트가 제 2 기계적 레이디얼 백업 베어링과 접촉하는 제 1 위치로 상기 샤프트를 이동시키기 위해서 상기 컨트롤러로부터 상기 전자기 베어링으로 전력을 인가하는 단계;
    (c) 상기 제 1 지점의 위치를 결정하는 단계;
    (d) 상기 제 1 지점의 위치를 나타내는 신호를 상기 컨트롤러로 제공하는 단계;
    (e) 상기 컨트롤러와 연관된 메모리 저장장치에 상기 제 1 지점의 위치를 기록하는 단계;
    (f) 상기 제 1 지점에 대하여 직경방향 반대쪽에 있는 제 2 지점에서 상기 샤프트가 상기 제 2 기계적 레이디얼 백업 베어링과 접촉하는 상기 제 1 위치로부터 180°각도로 상기 샤프트를 제 2 위치로 이동시키기 위해서 상기 컨트롤러로부터 상기 전자기 베어링으로 전력의 적용을 유도하는 단계;
    (g) 상기 제 2 지점의 위치를 결정하는 단계;
    (h) 상기 제 2 지점의 위치를 나타내는 신호를 상기 컨트롤러로 제공하는 단계;
    (i) 상기 컨트롤러와 연관된 메모리 저장장치에 상기 제 2 지점의 위치를 기록하는 단계;
    (j) 제 3 지점에서 상기 샤프트가 상기 제 2 기계적 레이디얼 백업 베어링과 접촉하는 제 2 위치로부터 소정의 각 거리만큼 떨어진 제 3 위치로 상기 샤프트를 이동시키기 위해서 상기 컨트롤러로부터 상기 전자기 베어링으로 전력의 적용을 유도하는 단계;
    (k) 상기 제 3 지점의 위치를 결정하는 단계;
    (l) 상기 제 3 지점의 위치를 나타내는 신호를 상기 컨트롤러로 제공하는 단계;
    (m) 상기 컨트롤러와 연관된 메모리 저장장치에 상기 제 3 지점의 위치를 기록하는 단계;
    (n) 상기 제 3 지점에 대하여 직경방향 반대쪽에 있는 제 4 지점에서 상기 샤프트가 상기 제 2 기계적 레이디얼 백업 베어링과 접촉하는 상기 제 3 위치로부터 180°각도로 상기 샤프트를 제 4 위치로 이동시키기 위해서 상기 컨트롤러로부터 상기 전자기 베어링으로 전력의 적용을 유도하는 단계;
    (o) 상기 제 4 지점의 위치를 결정하는 단계;
    (p) 상기 제 4 지점의 위치를 나타내는 신호를 상기 컨트롤러로 제공하는 단계;
    (q) 상기 컨트롤러와 연관된 메모리 저장장치에 상기 제 4 지점의 위치를 기록하는 단계;
    (r) 상기 제 1 지점과 상기 제 2 지점에 의해서 결정된 제 1 직경, 및 상기 제 3 지점과 상기 제 4 지점에 의해서 결정된 제 2 직경의 함수로서 상기 제 2 기계적 레이디얼 백업 베어링의 간격을 결정하는 단계; 그리고
    (s) 상기 제 1 백업 베어링의 간격을 결정하기 위해서 상기 제 2 레이디얼 백업 베어링 내에서 중심 위치에서 상기 샤프트를 유지하는 동안에 상기 제 1 레이디얼 백업 베어링에 대하여 상기 단계(b) 내지 (r)을 반복하는 단계;를
    포함하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 단계(m)에서 결정된 상기 기계적 레이디얼 백업 베어링의 간격을 기록하는 단계를 더 포함하는 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 단계(m)에서 결정된 상기 기계적 레이디얼 백업 베어링의 간격과 상기 기계적 레이디얼 백업 베어링의 마모를 결정하기 위해서 사전 기록 및 결정된 간격을 비교하는 단계를 더 포함하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 기계적 레이디얼 백업 베어링의 사전 기록 및 결정된 간격는 상기 기계적 백업 베어링이 새로워진 경우에 측정 및 결정된 간격인 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 사전 결정된 간격는 상기 샤프트의 회전의 사전 중단으로부터 측정 및 결정된 상기 기계적 레이디얼 백업 베어링의 간격이고, 마모 결정은 상기 샤프트의 회전의 사전 중단으로부터 현존 측정까지의 시간간격 동안에 측정된 간격들 사이에서의 차이를 나타내는 방법.
  11. 제 6 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 프로그래밍 가능하고, 상기 샤프트가 대체로 회전운동을 중단한 후에, 상기 프로그래밍 수단에 의해서 명령을 받아서 상기 컨트롤러에 의해서 소정의 순서에 따라서 상기 단계들이 수행되는 방법.
  12. 제 6 항에 있어서, 상기 단계(k)에서 소정의 각 거리는 90°인 방법.
  13. 제 10 항에 있어서, 결정된 마모를 상기 컨트롤러에 저장된 소정의 마모값과 비교하는 단계를 더 포함하며, 상기 컨트롤러는 상기 소정의 마모값이 초과되는 경우에 상기 샤프트의 회전을 방지하는 방법.
  14. 제 10 항에 있어서, 결정된 마모를 상기 컨트롤러에 저장된 소정의 마모값과 비교하는 단계를 더 포함하며, 상기 컨트롤러는 상기 소정의 마모값이 초과되는 경우에 경고를 제공하기 위한 신호를 발생시키는 방법.
  15. 제 10 항에 있어서, 사전 결정된 간격는 상기 샤프트의 회전의 사전 중단으로부터 측정 및 결정된 상기 기계적 레이디얼 백업 베어링의 간격이고, 마모 결정은 상기 샤프트의 회전의 사전 중단으로부터 현존 측정까지의 시간간격 동안에 측정된 간격들 사이에서의 차이를 나타내며, 상기 시간간격 동안에 마모값들에서의 차이는 마모율의 표시를 제공하고, 상기 마모율은 소정의 마모율과 비교되고, 상기 마모율이 상기 소정의 마모율을 초과하는 경우에, 상기 컨트롤러는 상기 소정의 마모율이 초과되는 것을 나타내는 경고를 제공하기 위한 신호를 발생시키는 방법.
  16. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 샤프트가 더이상 움직이지 않는 제 5 지점으로 제 1 축방향으로 상시 샤프트를 이동시키기 위해서 상기 컨트롤러로부터 상기 전자기 베어링으로 전력의 적용을 유도하는 단계;
    상기 제 5 지점의 위치를 결정하는 단계;
    상기 제 5 지점의 위치를 나타내는 신호를 상기 컨트롤러로 제공하는 단계;
    상기 컨트롤러와 연관된 메모리 저장장치에 상기 제 5 지점의 위치를 기록하는 단계;
    상기 샤프트가 더이상 움직이지 않는 제 6 지점으로 제 1 축방향의 반대인 제 2 축방향으로 상시 샤프트를 이동시키기 위해서 상기 컨트롤러로부터 상기 전자기 베어링으로 전력을 인가하는 단계;
    상기 제 6 지점의 위치를 결정하는 단계;
    상기 제 6 지점의 위치를 나타내는 신호를 상기 컨트롤러로 제공하는 단계;
    상기 컨트롤러와 연관된 메모리 저장장치에 상기 제 6 지점의 위치를 기록하는 단계;
    상기 제 5 지점과 상기 제 6 지점 사이의 거리를 결정함으로써 상기 기계적 레이디얼 백업 베어링의 간격을 결정하는 단계; 그리고
    상기 기계적 축방향 백업 베어링의 마모를 결정하기 위해서 상기 컨트롤러와 연관된 상기 메모리 저장장치에 저장된 사전 결정된 간격과 상기 축방향 베어링의 간격을 비교하는 단계;를 포함하는 방법.
  17. 회전장치로서,
    강자성체로 이루어진 샤프트;
    상기 샤프트를 지지하는 능동 전자기 베어링 - 상기 전자기 베어링은 상기 전자기 베어링 내의 원하는 위치에서 상기 샤프트를 유지하도록 전류의 적용을 제어하기 위하여 상기 샤프트 및 베어링 전자부품들 주위로 배치된 적어도 2쌍의 자기 코일들을 더 포함함 -;
    전력을 제공하기 위한 전력 공급원;
    상기 전자기 베어링으로부터 전력이 제거되는 경우에 상기 샤프트를 지지하기 위한 다수의 기계적 백업 베어링;
    상기 샤프트의 위치를 결정하고 상기 샤프트 위치를 나타내는 신호를 제공하기 위해서 각각의 기계적 백업 베어링에 인접하게 위치한 위치센서들;
    상기 전력공급원으로부터 나오는 전력을 증폭 및 조절하고 상기 자기 코일들로 전력을 제공하는 전력 증폭기; 그리고
    상기 샤프트가 회전하는 동안에 상기 전자기 베어링 내에서 미리정한 위치 엔벨로프(locatiion envelope) 내에 상기 샤프트를 유지하기 위해서 상기 전력 증폭기로부터 나오는 전류를 변조하는 프로그래밍 가능한 컨트롤러 - 상기 컨트롤러는, 적어도 하나의 다른 기계적 백업 베어링과 연관된 상기 전자기 베어링 내에서 상기 샤프트를 중심조정된 상태로 유지하는 동안에, 적어도 하나의 기계적 백업 베어링과 접촉하도록 소정 순서로 상기 샤프트를 이동시키도록 상기 전자기 베어링으로 전력을 공급하도록 프로그램되고, 상기 샤프트 위치를 나타내는 신호를 수용하고, 상기 적어도 하나의 기계적 백업 베어링과 상기 샤프트의 접촉 지점들의 위치를 결정하며, 상기 적어도 하나의 기계적 백업 베어링의 간격을 결정함 -;
    를 포함하는 회전장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 프로그래밍 가능한 컨트롤러는 상기 기계적 백업 베어링과 상기 샤프트의 접촉 지점들의 위치를과 상기 기계적 백업 베어링의 간격을 저장하기 위한 메모리 저장소를 더 포함하는 회전장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 프로그래밍 가능한 컨트롤러는 측정된 간격과 저장된 간격의 비교를 기초하여 상기 기계적 백업 베어링의 마모를 결정하고, 소정의 마모를 초과하는 경우에 상기 회전장치의 작동을 중단시키는 회전장치.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 회전장치는 원심형 압축기인 회전장치.
  21. 원심형 압축기로서,
    강자성체로 이루어진 샤프트;
    상기 샤프트를 지지하는 능동 전자기 베어링 - 상기 전자기 베어링은 상기 전자기 베어링 내의 원하는 위치에서 상기 샤프트를 유지하도록 전류의 적용을 제어하기 위하여 상기 샤프트 및 베어링 전자부품들 주위로 배치된 적어도 2쌍의 자기 코일들을 더 포함함 -;
    전력을 제공하기 위한 전력 공급원;
    상기 전자기 베어링으로부터 전력이 제거되는 경우에 상기 샤프트를 지지하기 위한 기계적 백업 베어링;
    상기 샤프트의 위치를 결정하고 상기 샤프트 위치를 나타내는 신호를 제공하기 위한 위치센서들;
    상기 전력공급원으로부터 나오는 전력을 증폭 및 조절하고 상기 자기 코일들로 전력을 제공하는 전력 증폭기; 그리고
    상기 샤프트가 회전하는 동안에 상기 전자기 베어링 내에서 미리정한 위치 엔벨로프 내에 상기 샤프트를 유지하기 위해서 상기 전력 증폭기로부터 나오는 전류를 변조하도록 상기 전자기 베어링과 연결된 프로그래밍 가능한 컨트롤러 - 상기 샤프트가 회전하지 않는 경우에, 상기 컨트롤러는, 상기 기계적 백업 베어링과 접촉하도록 소정 순서로 상기 샤프트를 이동시키기 위해 상기 전자기 베어링으로 전력을 공급하도록 프로그램되고, 상기 샤프트 위치를 나타내는 신호를 수용하고, 상기 기계적 백업 베어링과 상기 샤프트의 접촉 지점들의 위치를 결정하며, 상기 기계적 백업 베어링의 간격을 결정함 -;를 포함하며,
    상기 프로그래밍 가능한 컨트롤러는 전력이 상기 전자기 베어링으로 다시 공급된 후에 상기 제 1 항에 기재한 작동의 순서를 수행하는 소프트웨어를 포함하는 원심형 압축기.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180011689A (ko) * 2016-07-25 2018-02-02 엘지전자 주식회사 베어링 중심오차 측정방법
KR20200017086A (ko) * 2018-08-08 2020-02-18 엘지전자 주식회사 원심압축기

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2710272B1 (en) * 2011-05-17 2019-01-23 Dresser-Rand Company Coast down bushing for magnetic bearing systems
US10161406B2 (en) * 2011-07-15 2018-12-25 Carrier Corporation Compressor clearance control
DE102011087341A1 (de) * 2011-11-29 2013-05-29 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur Überwachung des Zustands eines einen Elektromotor auf einer Welle führenden Lagers
DE102011087342A1 (de) * 2011-11-29 2013-05-29 Leibniz-Institut Für Festkörper- Und Werkstoffforschung Dresden E.V. Verwendung von flexiblen magnetischen dünnschichtsensorelementen
CN102829748B (zh) * 2012-08-22 2014-10-22 清华大学 一种立式转子磁力轴承间隙自动检测方法
JP6155573B2 (ja) 2012-08-28 2017-07-05 株式会社Ihi 遠心圧縮機
GB2507501B (en) 2012-10-30 2015-07-15 Edwards Ltd Vacuum pump
GB2507500B (en) * 2012-10-30 2015-06-17 Edwards Ltd Vacuum pump
EP2808573B1 (en) * 2013-05-29 2019-03-13 Skf Magnetic Mechatronics Auxiliary bearing for magnetically suspended rotor system
JP6059620B2 (ja) * 2013-09-12 2017-01-11 Ntn株式会社 トルクセンサユニット
GB2523474A (en) * 2014-02-19 2015-08-26 Vibrosystm Inc Real time monitoring of rotor or stator shape change for rotating machines
CN104019048B (zh) * 2014-05-29 2017-06-06 华为技术有限公司 一种散热装置、平衡控制方法以及控制器
US10626878B2 (en) 2015-03-31 2020-04-21 Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corporation Method for inspecting rotary machine, and rotary machine
ITUB20154122A1 (it) * 2015-10-01 2017-04-01 Thermodyn Sas Sistema ausiliario di supporto di un albero di una turbomacchina e turbomacchina dotata di tale sistema
CN105689160B (zh) * 2016-01-20 2019-01-08 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 一种用于磁悬浮离心机的停机方法及装置
JP2017172770A (ja) * 2016-03-25 2017-09-28 三菱重工業株式会社 回転機械の停止方法及び回転機械の制御装置
JP6672056B2 (ja) * 2016-04-22 2020-03-25 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 ターボ圧縮機、これを備えたターボ冷凍装置
DE102016207775A1 (de) * 2016-05-04 2017-11-09 Ksb Aktiengesellschaft Kreiselpumpe mit einer Anordnung zur Abdichtung
KR101835338B1 (ko) * 2016-08-30 2018-03-07 엘지전자 주식회사 압축기 및 그것을 포함하는 칠러 시스템
EP3652456B1 (en) 2017-07-12 2021-06-09 Johnson Controls Technology Company Self-centering auxiliary bearings in a magnetic bearing cartridge
US10174762B1 (en) * 2017-09-20 2019-01-08 Upwing Energy, LLC Sealless downhole system with magnetically supported rotor
EP3511584B1 (de) * 2018-01-15 2020-07-22 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur überwachung einer magnetlagervorrichtung
EP3511585B1 (de) * 2018-01-15 2020-07-08 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur überwachung einer magnetlagervorrichtung
FI20180097A1 (en) * 2018-08-29 2020-03-01 Ponsse Oyj Determination of a state of a structural part in a work machine
CN109026652B (zh) * 2018-09-13 2024-02-23 宁波恒帅股份有限公司 一种洗涤泵检测设备
CN109540518B (zh) * 2018-11-13 2024-03-15 广东石油化工学院 石化机组轴承故障诊断与剩余寿命预测装置及其控制电路
CN111379702B (zh) * 2018-12-29 2021-08-27 广东美的暖通设备有限公司 磁轴承压缩机、空调器和保护气隙值设定方法
EP3683464B1 (en) * 2019-01-21 2022-03-02 Ingersoll-Rand Industrial U.S., Inc. Active magnetic bearing apparatus
CN110849622B (zh) * 2019-10-14 2021-07-16 中国北方发动机研究所(天津) 一种涡轮增压器止推轴承承载性能测试装置
CN112033275B (zh) * 2020-07-27 2022-04-12 北京航天控制仪器研究所 一种基于质心加载的马达轴向间隙测量装置与测量方法
EP3832141B1 (de) * 2020-11-05 2023-01-04 Pfeiffer Vacuum Technology AG Verfahren zum betreiben einer vakuumpumpe
CN113267113B (zh) * 2021-05-18 2022-11-29 重庆齿轮箱有限责任公司 一种径向滑动轴承装配精度的检验方法
CN113532337B (zh) * 2021-06-25 2023-07-07 中国航发沈阳发动机研究所 一种篦齿蜂窝结构工作状态封严间隙确定方法
CN113375937B (zh) * 2021-08-16 2021-11-05 天津飞旋科技股份有限公司 一种磁悬浮轴承的保护轴承的检测方法和装置
CN113700746A (zh) * 2021-09-23 2021-11-26 珠海格力电器股份有限公司 磁悬浮轴承、压缩机和空调器
WO2023224972A1 (en) * 2022-05-16 2023-11-23 Johnson Controls Tyco IP Holdings LLP System and method for adjusting position of a compressor

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4107603A (en) * 1976-11-26 1978-08-15 Texaco Inc. Electromagnetic means and method for detecting propeller shaft bearing wear
GB2291139B (en) * 1994-07-07 1997-07-23 Glacier Metal Co Ltd Back-up bearing arrangement for a magnetic bearing
US6058767A (en) * 1998-02-27 2000-05-09 The Timken Company Measurement of wheel bearing end play
US6100809A (en) * 1998-11-24 2000-08-08 Alliedsignal Inc. Bearing wear detection system
JP2006022914A (ja) * 2004-07-09 2006-01-26 Koyo Seiko Co Ltd 磁気軸受装置
NO331484B1 (no) * 2005-12-07 2012-01-16 Statoil Petroleum As Fremgangsmate og anordning for nodbremsing av en kompressor
CN101000239A (zh) * 2006-12-31 2007-07-18 瓦房店轴承集团有限责任公司 一种全自动游隙检测方法及装置
CN101303261B (zh) * 2007-05-11 2011-02-09 洛阳轴研科技股份有限公司 一种非接触式轴承启动摩擦力矩测量方法及测量仪
CN100533059C (zh) * 2007-11-30 2009-08-26 洛阳轴研科技股份有限公司 一种大型精密轴承轴向游隙的多功能自动测量仪
DE102009022835B3 (de) * 2009-05-27 2011-03-03 Schaeffler Kg Verfahren zur Überwachung des Zustands eines Fanglagers einer Maschine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180011689A (ko) * 2016-07-25 2018-02-02 엘지전자 주식회사 베어링 중심오차 측정방법
KR20200017086A (ko) * 2018-08-08 2020-02-18 엘지전자 주식회사 원심압축기

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