RU2714354C1 - Способ для контроля устройства магнитного подшипника - Google Patents

Способ для контроля устройства магнитного подшипника Download PDF

Info

Publication number
RU2714354C1
RU2714354C1 RU2019100035A RU2019100035A RU2714354C1 RU 2714354 C1 RU2714354 C1 RU 2714354C1 RU 2019100035 A RU2019100035 A RU 2019100035A RU 2019100035 A RU2019100035 A RU 2019100035A RU 2714354 C1 RU2714354 C1 RU 2714354C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sensors
distance
pair
sensor
magnetic bearing
Prior art date
Application number
RU2019100035A
Other languages
English (en)
Inventor
Йоахим ДЕНК
Берт-Уве КЕЛЕР
Дитмар ШТОЙБЕР
Франк ФИРИНГ
Original Assignee
Сименс Акциенгезелльшафт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сименс Акциенгезелльшафт filed Critical Сименс Акциенгезелльшафт
Application granted granted Critical
Publication of RU2714354C1 publication Critical patent/RU2714354C1/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/044—Active magnetic bearings
    • F16C32/0442—Active magnetic bearings with devices affected by abnormal, undesired or non-standard conditions such as shock-load, power outage, start-up or touchdown
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/044—Active magnetic bearings
    • F16C32/0444—Details of devices to control the actuation of the electromagnets
    • F16C32/0446—Determination of the actual position of the moving member, e.g. details of sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/044—Active magnetic bearings
    • F16C32/0444—Details of devices to control the actuation of the electromagnets
    • F16C32/0451—Details of controllers, i.e. the units determining the power to be supplied, e.g. comparing elements, feedback arrangements with P.I.D. control
    • F16C32/0453—Details of controllers, i.e. the units determining the power to be supplied, e.g. comparing elements, feedback arrangements with P.I.D. control for controlling two axes, i.e. combined control of x-axis and y-axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/044—Active magnetic bearings
    • F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/003—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring position, not involving coordinate determination
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/14—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
    • G01B7/144—Measuring play on bearings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/08—Structural association with bearings
    • H02K7/09—Structural association with bearings with magnetic bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2233/00—Monitoring condition, e.g. temperature, load, vibration

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

Группа изобретений относится к магнитным подшипникам. Способ для контроля устройства магнитного подшипника для электрической вращающейся машины, содержащего первую пару по существу диаметрально противолежащих датчиков и вторую пару по существу диаметрально противолежащих датчиков, которые расположены со смещением относительно первой пары датчиков на угол (α), заключается в следующем. Измеряют расстояние от датчиков до тела вращения, которое расположено в пределах пар датчиков. Определяют первое среднее расстояние из значений расстояния первой пары датчиков и второе среднее расстояние из значений расстояния второй пары датчиков. Регистрируют первое изменение первого среднего расстояния и второе изменение второго среднего расстояния. Изменения средних расстояний сравнивают, при этом, как только разность средних изменений расстояния превышает предельное значение, выдают предупредительный сигнал. Также заявлены блок управления и сенсорное утсройство для осуществления способа, устройство магнитного подшипника и электрическая вращающаяся машина с устройсвтом подшипника. Технический результат заключается в усовершенствовании контроля определения положения тела вращения в активном магнитном подшипнике. 5 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к способу для контроля устройства магнитного подшипника.
Кроме того, изобретение относится к блоку управления со средствами для выполнения подобного способа.
Кроме того, изобретение относится к компьютерной программе для выполнения подобного способа при исполнении в блоке управления.
Изобретение также относится к компьютерному программному продукту с компьютерной программой.
Кроме того, изобретение относится к сенсорному устройству для выполнения подобного способа.
К тому же изобретение относится к устройству магнитного подшипника по меньшей мере с одним магнитным подшипником и по меньшей мере с одним сенсорным устройством.
Изобретение также относится к электрической вращающейся машине по меньшей мере с одним устройством магнитного подшипника.
Подобный способ используется, в частности, в активном магнитном подшипнике быстро вращающейся электрической вращающейся машины, например двигателя, генератора, компрессора или турбины. Например, быстро вращающаяся электрическая вращающаяся машина может приводиться в действие с мощностью по меньшей мере 1 мегаватт и с числом оборотов по меньшей мере 5000 об/мин, однако изобретение не ограничено подобными машинами.
Регулирование положения активного магнитного подшипника осуществляется с помощью измеренных значений положения относительно положения тела вращения. Тело вращения представляет собой, например, ротор электрической вращающейся машины. Измеренные значения положения регистрируются с помощью датчиков расстояния. Регулирование положения получает в качестве входного сигнала положение ротора на основе зарегистрированных датчиками измеренных сигналов. Если датчики расстояния вырабатывают ложные сигналы, то ротор, на основе регулирования положения, удаляется от желательного положения. Необходимо обязательно своевременно распознавать ошибку датчика положения, которая приводит к ложному измерению, например, из-за теплового дрейфа датчика, чтобы исключать зависание в неверном местоположении. Наряду с дрейфом датчика, необходимо компенсировать ошибки измерения на основе расширения тела вращения, например, из-за центробежных сил или температуры, при определении положения тела вращения в активном магнитном подшипнике.
Патент DE 10 2009 039 485 B4 описывает систему регулирования и способ для регулирования магнитного подшипника.
Выложенная заявка DE 42 15 381 A1 описывает устройство с двумя блоками датчиков для регистрации радиального и/или осевого положения вала, которые, соответственно, состоят из по меньшей мере одной пары примерно диаметрально противолежащих датчиков.
Выложенная заявка EP 3 203 191 A1 описывает сенсорное устройство для устройства магнитного подшипника, которое имеет датчик сдвига и сенсорное кольцо.
В основе изобретения лежит задача, усовершенствовать контроль определения положения тела вращения в активном магнитном подшипнике.
Эта задача в соответствии с изобретением решается способом для контроля устройства магнитного подшипника для электрической вращающейся машины, которое имеет первую пару по меньшей мере по существу диаметрально противолежащих датчиков и вторую пару по меньшей мере по существу диаметрально противолежащих датчиков, которые расположены со смещением на угол по отношению к первой паре датчиков, причем, соответственно, измеряется расстояние от датчика до тела вращения, которое расположено в пределах пары датчиков, причем определяется первое среднее расстояние из значений расстояния первой пары датчиков и второе среднее расстояние из значений расстояния второй пары датчиков, причем регистрируются первое изменение первого среднего расстояния и второе изменение второго среднего расстояния, причем изменения средних расстояний сравниваются, при этом, как только разница средних изменений расстояния превышает предельное значение, выдается предупредительный сигнал.
Кроме того, указанная задача в соответствии с изобретением решается посредством блока управления, компьютерной программы, компьютерного программного продукта, сенсорного устройства, устройства магнитного подшипника и электрической вращающейся машины с признаками, указанными в пунктах 9-14 формулы изобретения.
Преимущества и предпочтительные варианты осуществления, приведенные далее в отношении способа, могут быть перенесены, с необходимыми изменениями, на блок управления, компьютерную программу, компьютерный программный продукт, сенсорное устройство, устройство магнитного подшипника и электрическую вращающуюся машину.
В основе изобретения лежит идея, состоящая в том, чтобы в активном магнитном подшипнике, который, в частности, выполнен как радиальный подшипник и/или как осевой подшипник, связывать оценку датчиков двух независимо регулируемых осей датчиков, которые расположены со смещением на угол относительно друг друга, чтобы тем самым как при вращающемся, так и при неподвижном роторе распознавать, вырабатывают ли датчики расстояния ошибочные значения. В случае ошибки, могут вводиться необходимые меры безопасности. Ошибочные значения вырабатываются датчиками, например, в случае, в частности, теплового дрейфа по меньшей мере одного датчика. Из определенных значений расстояния расположенных противоположно друг другу датчиков определяется среднее изменение расстояния по сравнению с сохраненным блоком данных, причем среднее изменение расстояния соответствует полусумме изменений расстояния обоих противолежащих датчиков. Изменение расстояния соответствует разности определенных расстояний измерения и расстояниям блока данных. Предыдущий блок данных основывается, например, на моделировании. Если разность изменений Δd1, Δd2 расстояния превышает предельное значение, то имеет место по меньшей мере одна ошибка датчика. Подобная ошибка датчика определяется, например, посредством сигнала ошибки. Предельное значение следует выбирать таким образом, чтобы избегать ложного срабатывания, но все же надежно предотвращать столкновение тела вращения, например, с улавливающим подшипником.
Термическое или вызванное центробежной силой расширение ротора не создает проблем, так как расширение происходит по меньшей мере по существу равномерно в радиальном направлении. Так как при обнаружении ошибки сравниваются изменения средних расстояний, а не абсолютные значения, способ является простым и устойчивым по отношению к внешним влияниям. За счет комбинированной оценки обеих осей датчиков обеспечивается возможность контроля датчиков без дополнительных сенсорных средств. Поэтому контроль данных с датчиков может быть реализован экономичным и эффективным образом.
С помощью блока управления осуществляется управление осуществлением способа. Средства для осуществления подобного способа включают в себя компьютерную программу и, например, микроконтроллер или другой программируемый логический компонент. Блок управления расположен, например, в сенсорном устройстве.
Выдаваемый предупредительный сигнал реализуется, например, как акустический, оптический и/или электрический сигнал. Электрическая вращающаяся машина представляет собой, например, двигатель, генератор, компрессор или турбину. В частности, может эксплуатироваться электрическая вращающаяся машина с мощностью по меньшей мере 1 мегаватт и числом оборотов по меньшей мере 5000 об/мин.
В предпочтительном варианте осуществления, изменения относятся к предыдущему измерению. Измеренные данные предыдущего измерения являются, особенно по сравнению с моделированием, очень точными, так как при измерении учитываются по меньшей мере постоянные во времени краевые условия и влияния окружающей среды, вследствие чего обеспечивается возможность надежного обнаружения ошибок.
В другом предпочтительном варианте осуществления, предыдущее измерение представляет собой калибровочное измерение. При таком калибровочном измерении тело вращения располагается в опорном положении. За счет этого может выбираться более высокое предельное значение, благодаря чему улучшается надежность обнаружения ошибок.
В предпочтительной форме выполнения, положение тела вращения при калибровочном измерении регулируется таким образом, что расстояния от датчиков до тела вращения равны и соответствуют нормальному расстоянию. За счет позиционирования тела вращения посредине снижается вероятность столкновения, и надежность обнаружения ошибок улучшается.
Особенно предпочтительными являются датчики, выполненные как индуктивные датчики смещения, с помощью которых расстояния регистрируются бесконтактным способом. Индуктивный датчик смещения также упоминается как датчик вихревых токов. Подобные датчики являются очень точными, экономичными и надежными.
В другом предпочтительном варианте осуществления, вторая пара диаметрально противолежащих датчиков расположена с поворотом на угол от 60° до 120° по отношению к первой паре диаметрально противолежащих датчиков. За счет подобного расположения осей датчиков облегчается оценка измерений.
Особенно предпочтительным образом, вторая пара диаметрально противолежащих датчиков расположена по меньшей мере по существу перпендикулярно к первой паре диаметрально противолежащих датчиков. За счет подобного расположения осей датчиков облегчается оценка измерений.
В другой предпочтительной форме выполнения, по меньшей мере один избыточный датчик расположен в области одного из датчиков, причем определяется расстояние по меньшей мере от одного избыточного датчика до тела вращения. С помощью по меньшей мере одного дополнительного датчика, на основе несогласованности сенсорных средств, может обнаруживаться дефектный датчик.
Особенно предпочтительным образом, дефектный датчик обнаруживается посредством сравнения определенных расстояний. Так как для датчиков соответствующих осей и ближайшего соседнего избыточного датчика в отношении удаления от тела вращения справедливы по существу идентичные краевые условия, с помощью сравнения расстояний ближайших соседних датчиков, в частности, может распознаваться ось с дефектным датчиком, и путем переключения регулирования от датчика, соседнего с избыточным датчиком, на избыточный датчик может обнаруживаться сам дефектный датчик. За счет подобной непосредственной идентификации дефектного датчика без дополнительных измерений время простоя электрической вращающейся машины снижается, и тем самым эксплуатационная готовность машины улучшается.
Далее изобретение более подробно описывается и поясняется с помощью изображенных на чертежах примеров выполнения.
На чертежах показано следующее:
Фиг. 1 - продольное сечение электрической вращающейся машины,
Фиг. 2 - поперечное сечение устройства магнитного подшипника с первой формой выполнения сенсорного устройства,
Фиг. 3 - поперечное сечение устройства магнитного подшипника с первой формой выполнения сенсорного устройства со смещением тела вращения относительно калибровочного измерения и
Фиг. 4 - поперечное сечение устройства магнитного подшипника со второй формой выполнения сенсорного устройства.
Фиг. 1 показывает электрическую вращающуюся машину 2, которая установлена на основании 4. Электрическая вращающаяся машина 2 выполнена как двигатель или генератор и имеет ротор 8, вращающийся вокруг оси 6 вращения, и статор 10, окружающий ротор 8. Вал 12 ротора 8 на обоих осевых концах установлен бесконтактным способом в опорах с помощью соответствующего активного устройства 14 магнитного подшипника. В качестве альтернативы, электрическая вращающаяся машина 2 выполнена как турбина с валом 12, который на осевых концах установлен бесконтактным способом в опорах с помощью соответствующего активного устройства 14 магнитного подшипника.
С помощью сенсорного устройства 18 определяется положение тела вращения 20, причем тело вращения 20 окружает ротор 8 с валом 12. Опционально тело вращения 20 в области сенсорного устройства 18 имеет сенсорное кольцо 22, которое соединено с валом 12. Например, сенсорное кольцо 22 неразъемно соединено с валом 12 или запрессовано на вал 12 в горячем состоянии. Тело вращения 20 имеет по меньшей мере по существу круговое поперечное сечение.
Сенсорное устройство включает в себя расположенные вокруг вала 12 датчики S1, S2, которые выполнены как индуктивные датчики смещения и предназначены для того, чтобы бесконтактным образом регистрировать расстояния от тела вращения 20 до соответствующих датчиков S1, S2. Индуктивные датчики смещения используются, например, для того, чтобы через воздушный зазор измерять импеданс и предпочтительно изменение импеданса.
Устройство 14 магнитного подшипника выполнено в качестве примера как радиальный подшипник. Применение сенсорного устройства 18 для осевого подшипника также является предметом патентной заявки, причем в случае осевого подшипника сенсорное устройство 18 предусмотрено для того, чтобы определять положение тела вращения 20 в осевом направлении.
Фиг. 2 показывает поперечное сечение устройства 14 магнитного подшипника с первой формой выполнения сенсорного устройства 18, причем тело вращения 20 установлено бесконтактным способом в опорах с помощью устройства 14 магнитного подшипника. Сенсорное устройство 18 включает в себя две пары диаметрально противолежащих датчиков S1, S2, S3, S4, которые образуют, соответственно, ось a1, a2, причем вторая ось a2 второй пары S3, S4 расположена повернутой на угол α, примерно равный 90° относительно первой оси a1 первой пары S1, S2. Датчики S1, S2, S3, S4 соединены с центральным блоком 24, который включает в себя блок 26 оценки и блок 28 управления. Передача измеренных данных датчиков на центральный блок 24 осуществляется, например, электрически, в частности, по кабелю или оптически по световоду. Датчики S1, S2, S3, S4 выполнены как индуктивные датчики смещения, с помощью которых бесконтактным способом регистрируются, соответственно, расстояния d1, d2, d3, d4 от соответствующего датчика S1, S2, S3, S4 до тела вращения 20. Определенные данные преобразуются в цифровую форму и по меньшей мере частично отправляются на IT-инфраструктуру 30. IT-инфраструктура 30 представляет собой, например, по меньшей мере одну локальную компьютерную систему или облако и предоставляет место хранения, вычислительную мощность и прикладное программное обеспечение. В облаке, место хранения, вычислительная мощность и прикладное программное обеспечение предоставляются в качестве услуг через Интернет. Цифровая передача данных на IT-инфраструктуру 30 осуществляется беспроводным способом, проводным способом или оптическим способом. Например, данные передаются через Bluetooth или WLAN.
Для проверки того, выдает ли датчик ложное значение, определяется первое среднее расстояние из значений расстояния первой пары датчиков S1, S2 и второе среднее расстояние из значений расстояния второй пары датчиков S3, S4, причем регистрируется первое изменение Δd1 первого среднего расстояния и второе изменение Δd2 второго среднего расстояния по сравнению с предыдущим измерением. Затем изменения Δd1, Δd2 средних расстояний сравниваются, при этом, как только разность изменений расстояния Δd1, Δd2 превышает предельное значение, выдается предупредительный сигнал. Предельное значение следует выбирать таким образом, чтобы избегать ложного срабатывания, но все же надежным образом препятствовать столкновению тела вращения 20, например, с улавливающим подшипником.
Предупредительный сигнал реализуется, например, как акустический, оптический и/или электрический сигнал, причем при выдаче предупредительного сигнала, например электрическая вращающаяся машина 2 переводится в безопасное состояние.
Возникающее во время работы электрической вращающейся машины термическое расширение Δth, т.е. обусловленное нагреванием ротора 8 небольшое, но равномерное увеличение поперечного размера тела вращения, не создает проблем для вышеописанного контроля, потому что сравниваются изменения Δd1, Δd2 средних расстояний, но не осуществляется сравнение абсолютных значений. Возможно применение к осевому подшипнику. В остальном выполнение устройства 14 магнитного подшипника согласно фиг. 2 соответствует таковому согласно фиг. 1.
Фиг. 3 показывает поперечное сечение устройства 14 магнитного подшипника с первой формой выполнения сенсорного устройства 18 и со смещением V тела вращения 20 относительно калибровочного измерения. Смещение V тела вращения 20 очень мало по сравнению с кривизной по существу круговой формы поверхности тела вращения 20 в окружном направлении, так что поверхность тела вращения 20 в области смещения V можно принимать в качестве по существу прямой.
Положение тела вращения 20 при калибровочном измерении регулировалось таким образом, что расстояния d1, d2, d3, d4 от датчиков S1, S2, S3, S4 до тела вращения 20 равны и соответствуют нормальному расстоянию d0. Ось 6 вращения тела вращения 20 сдвинута относительно первой оси a1 на x в направлении первого датчика S1 и относительно второй оси a2 на y в направлении четвертого датчика S4. Кроме того, с момента калибровочного измерения произошло расширение Δth ротора. Примерная ошибка измерения в первом датчике S1 моделируется значением ε ошибки.
Датчики S1, S2, S3, S4 выдают следующие расстояния d1, d2, d3, d4 по сравнению с нормальным расстоянием d0:
Figure 00000001
Отсюда получаются следующие средние изменения расстояния Δd1, Δd2:
Figure 00000002
Сравнение средних расстояний Δd1, Δd2 показывает, что имеет место ошибка датчика, так как первое среднее расстояние Δd1 отличается от второго среднего расстояния Δd2 на ±ε/2.
Кроме того, расчет показывает, что способ нечувствителен к, возможно, даже желательному смещению V тела вращения 20. Термическое расширение Δth ротора при обнаружении ошибки датчика посредством сравнения изменений Δd1, Δd2 средних расстояний не создает проблем, потому что расширение Δth ротора происходит во всех направлениях равномерно. Если бы опорное измерение не было вышеописанным калибровочным измерением, то есть расстояния d1, d2, d3, d4 от датчиков S1, S2, S3, S4 до тела вращения 20 к моменту времени калибровки не равны d0, то способ все равно функционировал бы, так как сравниваются изменения средних расстояний Δd1, Δd2. В остальном выполнение устройства 14 магнитного подшипника согласно фиг. 3 соответствует таковому согласно фиг. 1.
Фиг. 4 показывает поперечное сечение устройства 14 магнитного подшипника со второй формой выполнения сенсорного устройства 18. С датчиками S1, S2, S3, S4 сопоставлен, соответственно, избыточный датчик R1, R2, R3, R4, чтобы на основе возможной несогласованности сенсорных средств непосредственно обнаруживать некорректно работающий датчик. Избыточные датчики R1, R2, R3, R4 расположены попарно диаметрально противоположно, причем пары образуют, соответственно, ось. Оси a3, a4 избыточных датчиков R1, R2, R3, R4 расположены с поворотом на угол смещения β в области до 10° относительно осей a1, a2 датчиков S1, S2, S3, S4. Для датчиков S1, S2, S3 S4 и их ближайших соседних избыточных датчиков R1, R2, R3, R4 относительно удаления от тела вращения 20 справедливы по существу идентичные краевые условия.
Расстояния e1, e2, e3, e4 от избыточных датчиков R1, R2, R3, R4 до тела вращения 20 определяются, причем обнаруживается дефектный датчик S1, S2, S3, S4, R1, R2, R3, R4 путем сравнения определенных расстояний d1, d2, d3, d4, e1, e2, e3, e4. В остальном выполнение устройства 14 магнитного подшипника согласно фиг. 4 соответствует таковому согласно фиг. 2.
Таким образом, изобретение относится к способу для контроля устройства 14 магнитного подшипника для электрической вращающейся машины 2. Для того чтобы улучшить контроль определения положения тела вращения в активном магнитном подшипнике, предлагается, что устройство 14 магнитного подшипника имеет первую пару по меньшей мере по существу диаметрально противолежащих датчиков S1, S2 и вторую пару по меньшей мере по существу диаметрально противолежащих датчиков S3, S4, которые расположены со смещением на угол α относительно первой пары датчиков S1, S2, причем измеряется, соответственно, расстояние d1, d2, d3, d4 от датчика S1, S2, S3, S4 до тела вращения 20, которое расположено в пределах пары датчиков S1, S2, S3, S4, причем определяется первое среднее расстояние из значений расстояния первой пары датчиков S1, S2 и второе среднее расстояние из значений расстояния второй пары датчиков S3, S4, причем регистрируется первое изменение Δd1 первого среднего расстояния и второе изменение Δd2 второго среднего расстояния, причем изменения Δd1, Δd2 средних расстояний сравниваются, при этом, как только разность средних изменений Δd1, Δd2 расстояния превышает предельное значение, выдается предупредительный сигнал.

Claims (31)

1. Способ для контроля устройства (14) магнитного подшипника для электрической вращающейся машины (2),
содержащего первую пару по меньшей мере по существу диаметрально противолежащих датчиков (S1, S2) и
вторую пару по меньшей мере по существу диаметрально противолежащих датчиков (S3, S4),
которые расположены со смещением относительно первой пары датчиков (S1, S2) на угол (α),
причем измеряют, соответственно, расстояние (d1, d2, d3, d4) от датчика (S1, S2, S3, S4) до тела вращения (20), которое расположено в пределах пар датчиков (S1, S2, S3, S4),
причем определяют первое среднее расстояние из значений расстояния первой пары датчиков (S1, S2) и второе среднее расстояние из значений расстояния второй пары датчиков (S3, S4),
причем регистрируют первое изменение (Δd1) первого среднего расстояния и второе изменение (Δd2) второго среднего расстояния,
причем изменения (Δd1, Δd2) средних расстояний сравнивают,
при этом, как только разность средних изменений расстояния (Δd1, Δd2) превышает предельное значение, выдают предупредительный сигнал.
2. Способ по п. 1,
причем изменения (Δd1, Δd2) относят к предыдущему измерению.
3. Способ по п. 2,
причем предыдущее измерение является калибровочным измерением.
4. Способ по п. 3,
причем положение тела вращения (20) при калибровочном измерении регулируют таким образом, что расстояния (d1, d2, d3, d4) от датчиков (S1, S2, S3, S4) до тела вращения (20) равны и соответствуют нормальному расстоянию (d0).
5. Способ по одному из предыдущих пунктов,
причем датчики (S1, S2, S3, S4) выполнены как индуктивные датчики смещения, с помощью которых бесконтактным способом регистрируются расстояния (d1, d2, d3, d4).
6. Способ по одному из предыдущих пунктов,
причем вторую пару диаметрально противолежащих датчиков (S3, S4) располагают под углом (α) от 60° до 120° к первой паре диаметрально противолежащих датчиков (S1, S2).
7. Способ по одному из предыдущих пунктов,
причем по меньшей мере один избыточный датчик (R1, R2, R3, R4) располагают в области одного из датчиков (S1, S2, S3, S4),
причем определяют расстояние (e1, e2, e3, e4) от по меньшей мере одного избыточного датчика (R1, R2, R3, R4) до тела вращения (20).
8. Способ по п. 7,
причем обнаруживают дефектный датчик (S1, S2, S3, S4, R1, R2, R3, R4) путем сравнения определенных расстояний (d1, d2, d3, d4, e1, e2, e3, e4).
9. Способ по одному из предыдущих пунктов,
причем посредством выдачи предупредительного сигнала переводят электрическую вращающуюся машину (2) в безопасное состояние.
10. Блок (26) управления со средствами для осуществления способа по одному из пп. 1-9.
11. Сенсорное устройство (18) для осуществления способа по одному из пп. 1-9,
которое содержит по меньшей мере четыре датчика (S1, S2, S3, S4) и блок (26) управления по п. 10.
12. Устройство (14) магнитного подшипника с по меньшей мере одним магнитным подшипником (16) и по меньшей мере одним сенсорным устройством (18) по п. 11.
13. Электрическая вращающаяся машина (2) с по меньшей мере одним устройством (14) магнитного подшипника по п. 13.
RU2019100035A 2018-01-15 2019-01-09 Способ для контроля устройства магнитного подшипника RU2714354C1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EPEP18151629 2018-01-15
EP18151629.5A EP3511584B1 (de) 2018-01-15 2018-01-15 Verfahren zur überwachung einer magnetlagervorrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2714354C1 true RU2714354C1 (ru) 2020-02-14

Family

ID=60990697

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019100035A RU2714354C1 (ru) 2018-01-15 2019-01-09 Способ для контроля устройства магнитного подшипника

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10921108B2 (ru)
EP (1) EP3511584B1 (ru)
CN (1) CN110048554B (ru)
RU (1) RU2714354C1 (ru)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3511585B1 (de) * 2018-01-15 2020-07-08 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur überwachung einer magnetlagervorrichtung
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
EP4070040A4 (en) 2019-12-03 2023-06-14 Fluid Handling LLC WORKING STATUS MONITORING SYSTEM
CN114427571B (zh) * 2022-01-06 2023-11-03 广东美的暖通设备有限公司 磁轴承组件及其控制方法、控制装置、压缩机和空调器
DE102022128511B4 (de) 2022-10-27 2024-08-08 Baumer Electric Ag Herstellungs-, Kalibrierungs- und Messwertkorrekturverfahren sowie induktiver Distanzsensor

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59187113A (ja) * 1983-04-06 1984-10-24 Yaskawa Electric Mfg Co Ltd 磁気軸受の制御装置
SU1751499A1 (ru) * 1990-08-13 1992-07-30 Институт ядерной энергетики АН БССР Способ управлени радиальными активными магнитными подшипниками роторной машины и роторна машина
JP2007263251A (ja) * 2006-03-29 2007-10-11 Jtekt Corp 磁気軸受装置
EP2644917A1 (en) * 2010-11-24 2013-10-02 Edwards Japan Limited Magnetic bearing control device, and exhaust pump provided with the device
EP2781774A1 (en) * 2013-03-22 2014-09-24 Rieter CZ s.r.o. Method for correcting variations of parameters of components and/or of assembly of active magnetic bearing and active magnetic bearing for bearing rotating working means
RU2545146C1 (ru) * 2013-09-17 2015-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ") Способ работы управляемого газомагнитного подшипникового узла и подшипниковый узел

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2213513C2 (de) * 1972-03-20 1982-04-29 Padana AG, Zug Steuerschaltung für die magnetische Lagerung eines Körpers
US4065189A (en) * 1975-10-14 1977-12-27 Honeywell Inc. Magnetically suspended angular momentum wheel
DE4215381A1 (de) 1992-05-11 1993-11-18 Siemens Ag Anordnung zur radialen und/oder axialen Positionserfassung einer Welle
JPH1166533A (ja) 1997-08-13 1999-03-09 Showa Denko Kk 磁気記録媒体
JP3845756B2 (ja) * 1997-12-02 2006-11-15 株式会社ジェイテクト 磁気軸受装置
JP4353017B2 (ja) * 2004-07-16 2009-10-28 株式会社ジェイテクト 磁気軸受装置
US20060055259A1 (en) * 2004-09-14 2006-03-16 Casey Hanlon Fault-tolerant magnetic bearing position sensing and control system
DE102005032184A1 (de) * 2005-07-09 2007-01-18 Saurer Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Betreiben eines elektromotorischen Antriebs
CA2763218A1 (en) * 2009-07-22 2011-01-27 Johnson Controls Technology Company Apparatus and method for determining clearance of mechanical back-up bearings of turbomachinery utilizing electromagnetic bearings
DE102009039485B4 (de) 2009-08-31 2012-02-02 Siemens Aktiengesellschaft Regelungssystem und Verfahren zur Regelung eines Magnetlagers
US10125814B2 (en) * 2013-10-24 2018-11-13 Raymond James Walsh Passive magnetic bearing
EP3023655A1 (en) * 2014-11-24 2016-05-25 ABB Technology AG Active magnetic bearing arrangement and method
EP3203191A1 (de) 2016-02-03 2017-08-09 Siemens Aktiengesellschaft Sensor für ein magnetlager
CN108386449A (zh) * 2018-03-30 2018-08-10 苏州容浦机电科技有限公司 一种用于开关磁阻电机的磁悬浮轴承

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59187113A (ja) * 1983-04-06 1984-10-24 Yaskawa Electric Mfg Co Ltd 磁気軸受の制御装置
SU1751499A1 (ru) * 1990-08-13 1992-07-30 Институт ядерной энергетики АН БССР Способ управлени радиальными активными магнитными подшипниками роторной машины и роторна машина
JP2007263251A (ja) * 2006-03-29 2007-10-11 Jtekt Corp 磁気軸受装置
EP2644917A1 (en) * 2010-11-24 2013-10-02 Edwards Japan Limited Magnetic bearing control device, and exhaust pump provided with the device
EP2781774A1 (en) * 2013-03-22 2014-09-24 Rieter CZ s.r.o. Method for correcting variations of parameters of components and/or of assembly of active magnetic bearing and active magnetic bearing for bearing rotating working means
RU2545146C1 (ru) * 2013-09-17 2015-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ФГБОУ ВПО "КнАГТУ") Способ работы управляемого газомагнитного подшипникового узла и подшипниковый узел

Also Published As

Publication number Publication date
EP3511584B1 (de) 2020-07-22
US20190219377A1 (en) 2019-07-18
CN110048554A (zh) 2019-07-23
CN110048554B (zh) 2021-12-28
US10921108B2 (en) 2021-02-16
EP3511584A1 (de) 2019-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2714354C1 (ru) Способ для контроля устройства магнитного подшипника
RU2465562C2 (ru) Устройство и способ бесконтактного измерения вибрации лопаток
CN101907486B (zh) 转子动力系统的横向振动、角振动和扭转振动的监测
US8606541B2 (en) Combined amplitude and frequency measurements for non-contacting turbomachinery blade vibration
CN110546463B (zh) 用于确定旋转构件的角位置的方法
US20110213569A1 (en) Method and device for detecting cracks in compressor blades
BR112013033553B1 (pt) Método para identificar uma falha em uma máquina elétrica, sistema de monitoramento para identificar uma falha em uma máquina elétrica e motor de indução
GB2419674A (en) Measuring angular position and radial position of a rotor
US20030164699A1 (en) Method and apparatus for separating electrical runout from mechanical runout
CN103115726A (zh) 一种基于应变的旋转零部件动平衡方法
RU2710000C1 (ru) Способ контролирования устройства магнитного подшипника
CN107869949B (zh) 轴向位移检测方法、装置和轴向位移传感器
CZ2011588A3 (cs) Zpusob urcení aktuální excentricity rotujícího rotoru a diagnostika excentricity rotujícího rotoru
US20100282002A1 (en) Measuring device for detecting the operating state of a shaft, method and shaft arrangement comprising said measuring device
JP6036654B2 (ja) 回転軸のたわみ量測定方法および測定装置
JP2019065828A (ja) ポンプ監視装置、及びポンプ監視方法
JP6053414B2 (ja) 軸受監視システム、回転機械、及び軸受の監視方法
JP5170517B2 (ja) 回転体の回転バランス修正装置及び方法
JP2008280998A (ja) タービンロータの軸曲がり算出システム
CN209131828U (zh) 发动机转子、静子径向振动测量装置
CN108858272A (zh) 一种机器人关节结构
CN112880811A (zh) 一种移动直线拟合的无键相叶尖定时测振方法
KR100837359B1 (ko) 회전체 진동 측정용 인덕티브센서의 제어 장치 및 방법
JPH11325858A (ja) 回転軸線を中心として回転可能又は旋回可能なエレメントの角度位置を検出する方法
CN110608673B (zh) 一种转子轴向位移、径向振动位移及转速的集成测量方法