SU1751499A1 - Способ управлени радиальными активными магнитными подшипниками роторной машины и роторна машина - Google Patents
Способ управлени радиальными активными магнитными подшипниками роторной машины и роторна машина Download PDFInfo
- Publication number
- SU1751499A1 SU1751499A1 SU904858782A SU4858782A SU1751499A1 SU 1751499 A1 SU1751499 A1 SU 1751499A1 SU 904858782 A SU904858782 A SU 904858782A SU 4858782 A SU4858782 A SU 4858782A SU 1751499 A1 SU1751499 A1 SU 1751499A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- rotor
- bearings
- machine
- stator
- gaps
- Prior art date
Links
Landscapes
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Abstract
Изобретение м.б. использовано в опорах роторных машин. Согласно предлагаемому способу измер ют величину зазоров в подшипниках и между ротором и статором машины в зоне наибольшей деформации ротора . С учетом изменени зазора в зоне наибольшей деформации ротора регулируют величину тока питани электромагнитов подшипников. Роторна машина дл осуществлени способа со держит статор, установ- ленный в радиальных активных подшипниках, ротор и систему автоматического регулировани с датчиками положени ротора в подшипниках и датчиков положени ротора в статоре. Зазоры в подшипниках выполн ют большими, чем зазоры между ротором и статором в зоне наибольшей деформации ротора. 2 с.п. ф- лы, 2 ил. (Л с
Description
Изобретение относитс к машиностроению , в частности к опорам роторных машин.
В известных технических решени х не предусмотрены средства дл повышени надежности работы роторной машины на переходных режимах, когда возможны увеличенные деформации деталей, например, при разогреве машины.
Дл предотвращени касани вращающихс и неподвижных деталей роторных машин , возможного в результате короблени корпуса или ротора при разогреве, обычно ограничивают скорость разогрева и предусматривают достаточно большой зазор между детал ми ротора и статора или примен ют разрушаемые элементы уплотнени проточной части.
Ограничение скорости разогрева снижает маневренность машины, а увеличение зазора в проточной части ухудшает экономичность , в особенности при малых высотах
проточной части, за счет увеличени протечек .
Различные разрушаемые уплотнени снижают надежность, дополнительно нагружа детали, и не обеспечивают стабильности перетечек из-за увеличени зазора на других режимах.
Известны также различные приемы компенсации изменени зазора роторной машины при разогреве. Например, способ защиты ротора паровой турбины от контакта с корпусом заключаетс в установке электронагревател вокруг кольца диафрагмы и разогрева этого кольца при пуске турбины.
Однако это техническое решение св зано с дополнительными энергозатратами и из-за большой инерционности не эффективно дл высокооборотных машин специального назначени , предъ вл ющих повышенные требовани к маневренности.
VI ел
Ј ю о
Известен также способ гашени колебаний ротора с помощью дополнительного активного магнитнбго подшипника, установленного в зоне увеличени амплитуды отклонени , при осуществлении которого создают силу, демпфирующую колебани пропорционально скорости смещени оси ротора в месте установки дополнительного подшипника.
Однако дл создани этого демпфирующего усили требуютс соответствующие энергозатраты, и более эффективным дл большого класса роторных машин оказываетс увеличение скорости прохождени зоны увеличенных (резонансных) колебаний.
Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ управлени радиальными активными магнитными подшипниками, заключающийс в измерении зазоров в подшипниках и регулировани величины тока электропитани магнитов подшипников по величине изменени зазоров и скорости изменени зазоров.
Машина дл осуществлени этого способа содержит статор и установленный в радиальных активных магнитных подшипниках ротор систему автоматического регулировани , состо щую из контуров стабилизации/включающих датчики положени ротора в подшипниках, блоки сигна- лизации,блокисравнени ,
пропорционально-дифференциальные регул торы , усилители мощности и электромагниты .
Однако не обеспечивает необходимой надежности работы на переходных режимах роторной машины, вызывающих увели- ченные деформации, При разогреве, прохождении критических оборотов и в других случа х увеличени деформаций возможно касание вращающихс и неподвижных деталей машины, что может привести к аварийной ситуации, в особенности при высоких скорост х вращени .
Цель изобретени - повышение надежности работы роторной машины путем исключени касани ротором статора машины в переходных режимах.
Дл достижени поставленной цели при осуществлении способа управлени радиальными активными магнитными подшипниками роторной машины, включающем в себ регулирование величины тока питани электромагнитов подшипников по величине и скорости изменени зазоров в подшипниках , дополнительно измер ют величину зазора между ротором и статором роторной машины в зоне наибольшей деформации ротора и с учетом изменени этого зазора
регулируют величину тока питани электромагнитов подшипников.
В роторной машине, содержащей статор , установленный в радиальных активных
магнитных подшипниках ротор, и систему автоматического регулировани , состо щую из контуров стабилизации, включающих датчики положени ротора в подшипниках и соединенные с ним блоки
0 сигнализации, блоки сравнени , пропорционально-дифференциальные регул торы, усилители мощности и электромагниты подшипников , зазоры в подшипниках выполнены большими по величине, чем зазоры
5 между ротором и статором машины в зоне наибольшей деформации ротора, а система автоматического регулировани дополнительно снабжена контурами адаптации, включающими датчики положени ротора в
0 зоне его наибольшей деформации, вычислитель на основе сумматоров и интегратора, а также делитель напр жени , сопротивлени ступеней которого пропорциональны рассто ни м между подшипниками и зоной
5 наибольшей деформации ротора, а их выходы соединены с задающими входами блоков сравнени контуров стабилизации.
Согласно предлагаемому способу удерживаютс близкими к первоначальным за0 зоры в рабочей части машины за счет перемещени осей в подшипниках и синхронно компенсирующего вли ни деформаций деталей машины на зазоры в рабочей части. Дл этого измер ют зазоры в рабочей
5 части, в зоне наибольшей деформации ротора и вырабатывают дополнительный управл ющий сигнал дл каждого электромагнита подшипников по изменению зазоров. Удержание величины зазоров рабочей части не0 смотр на деформацию деталей ротора и статора, позвол ет выполн ть эти зазоры минимальными по возможност м конкретной технологии изготовлени и сборки машины и в то же врем обеспечить
5 надежность работы на переходных режимах , когда, например, термические деформации при разогреве или упругие деформации при вибраци х достигают довольно значительных величин.
0 При деформации корпуса корректировка величины тока электромагнитов приводит к сдвигу создаваемого электромагнитного пол таким образом, что оно удерживает шейки ротора подшипни5 ков в новом положении, смещенном от геометрической оси дл компенсации деформации.
При деформации ротора соответствующа корректировка электромагнитов приведет к дополнительному вращению
электромагнитного пол вслед за вращающейс изогнутой осью ротора. Так как изменение зазоров в рабочей части стремитс к нулю, центр т жести остаетс неподвижным , поскольку зазоры в подшипниках пре- вышают описываемую наружной поверхностью цапфы окружность, энергозатраты на вращение электромагнитного пол стрем тс к нулю
В системе автоматического регулировани имеютс дополнительные контуры адаптации, подключенные к задающим входам блоков сравнени контуров стабилизации , что позвол ет осуществить необходимую корректировку величины тока питани электромагнитов подшипников.
Таким образом, предлагаемый способ не только обеспечивает надежную работу машины, но и позвол ет улучшить ее экономические показатели за счет снижени перетечек в проточной части газодинамических машин или потерь в зазоре рабочей части электрических машин,
На фиг. 1 представлена схема роторной машины; на фиг. 2 - схема системы автоматического управлени ее активными магнитными подшипниками.
Роторна машина содержит статор 1 и вращающийс ротор 2, образующий со статором рабочую часть (например, изображенный на фиг, 1 лабиринтно-винтовой нагреватель) Ротор 2 установлен на активных магнитных подшипниках с электромагнитами 3-6, размещенными в одной из плоскостей, показаны на фиг. 1.
Машина снабжена внешней системой автоматического регулировани (САР). В состав САР вход т датчики 7 и 8 зазоров д в подшипниках, датчики 9 и 10 зазоров рабочей части, установленные в наиболее опасном месте (например, на рассто ни х Li и L.2 от соответствующих опор) в зоне наибольшей деформации ротора 2
Эти места установлены расчетом деформаций и (или) измерением рассто ний и до места касани деталей ротора и статора во врем проверок и испытаний модели машины, например, макетного образца .
Сумматор 11, интегратор 12, сумматор 13, сигнализаторы 14 и 15 предельных значений и блоки сравнени 16 и 17, ПД-регу- л торы 18 и 19, усилители 20-23 и делитель 24 напр жени установлены вне роторной машины, обычно в отдельном шкафу управлени , и образуют внешнюю САР подшипников .
Величина сопротивлений R1,R2,R3,R4 ступеней делител напр жени 24 пропорциональна рассто ни м Li и L2 между подшипниками и опасным сечением, в котором установлены датчики 9 и 10.
Предлагаемый способ управлени радиальными активными магнитными подшипниками роторной машины осуществл ют следующим образом.
Перед включением подают напр жение через усилители 20-23 на соответствующие электромагниты 3-6 подшипников. Поддействием магнитного пол ротор 2 всплывает, по сигналам от датчиков 7-10 САР устанавливают такие величины токов усилителей 20-23, при которых оси ротора 2 и статора 1 совпадают, силы маг нитйбго пол уравновешивают силы, действующие на ротор.
Затем привод т во вращение ротор 2, и машина начинает осуществл ть свою рабочую функцию. Например, ротор 2 вращают с помощью высокочастотного электропривода , а лабиринтно-винтовые нарезки рабочей части, образованной статором 1 и ротором 2 с зазором, А нагнетают газ. При сжатии газ нагреваетс , что приводит к разогреву деталей машины и их температурным деформаци м, кроме того, при раскрутке ротора 2 возможно прохождение критических оборотов (в случае гибкого ро- Yopa), когда деформации ротора увеличены. Дл получени увеличенного напора нагнётател зазоры А и Д рабочей части машины выполн ют минимальными из услови изготовлени и сборки деталей. В наиболее опасных местах эти зазоры контролируют датчиками 9 и 10. При по влении разницы в
показател х преобразователей 9, 10 она вы вл етс в сумматоре 11 и подаетс на блоки 12 и 13. Если разность носит статический характер (вызвана деформацией корпуса), то на выходе интегратора 12 по вл етс посто нный сигнал, который через сумматор 13 и делитель 24 подаетс на задающие входы контуров стабилизации блоков сравнени 16,17, вызыва смещение оси ротора до тех пор, пока разность средних значений
показаний 9 и 10 не станет равной нулю.
Если разность носит динамический характер (вызвана деформацией ротора), то после инвертировани в сумматоре 13 она также поступает на задающие входы блоков
сравнени 16, 17, вызыва противофазные перемещени шеек вала в опорах, в результате чего за счет жесткости ротора уменьшаетс амплитуда его колебаний в рабочей зоне, а концы ротора будут совершать вращательные движени в опорах.
После установлени стабильных температур деталей или прохождени критических оборотов деформации деталей уменьшаютс , роторна машина переходит
в установившийс режим работы, зазоры (ЗиЛ машины возвращаютс , как правило, к первоначальным значени м, а САР подшипников приводит систему электромагнитов в состо ние совпадени осей статора 1 и ротора 2, в котором на работу системы требуютс минимальные затраты энергии,
Таким образом, предлагаемый способ управлени радиальными активными магнитными подшипниками и роторна маши- на в отличие от прототипа увеличивают надежность работы при разогреве, прохож-- дении критических оборотов и при других переходных режимах, вызывающих увеличенные деформации, путем предотвраще- ни касани вращающихс и неподвижных деталей рабочей части за счет большей величины зазоров в подшипниках, чем в рабочей части, и подачи магнитного пол следом за деформаци ми, удержива минимальной величину зазоров в рабочей части машины.
Предложенный способ повышает экономичность , так как не требует энергозатрат на силовое воздействие в исполнительных механизмах.
Claims (1)
1. Способ управлени радиальными активными магнитными подшипниками роторной машины, включающий регулирование величины тока питани элек- тромагнитов Подшипников по величине и скорости изменени зазоров в подшипниках , отличающийс тем, что, с целью повышени надежности работы роторной
машины путем исключени касани ротором статора машины в переходных режимах , дополнительно измер ют величину зазора между ротором и статором машины в зоне наибольшей деформации ротора и с учетом изменени этого зазора регулируют величину тока питани электромагнитов подшипников.
2, Роторна машина, содержаща статор , установленный в радиальных активных магнитных подшипниках, ротор и систему автоматического регулировани , состо щую из контуров стабилизации, включающих датчики положени ротора в подшипниках и соединенные с ними блоки сигнализации, блоки сравнени , пропорционально-дифференциальные регул торы, усилители мощности и электромагниты подшипников , отличающа с тем, что зазоры в подшипниках выполнены большими по величине, чем зазоры между ротором и статором машины в зоне наибольшей деформации ротора, а система автоматического регулировани дополнительно снабжена контурами адаптации, включающими датчики положени ротора в зоне его наибольшей деформации, вычислитель на основе сумматоров и интегратора, а также делитель на- пр жени , сопротивлени ступеней которого пропорциональны рассто ни м между подшипниками и зоной наибольшей деформации ротора, а их выходы соединены с задающими входами блоков сравнени контуров стабилизации
Фиг
а го
г/
19 &
23
лл L-J
3
JL
JL
Ј
Фиг 2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904858782A SU1751499A1 (ru) | 1990-08-13 | 1990-08-13 | Способ управлени радиальными активными магнитными подшипниками роторной машины и роторна машина |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904858782A SU1751499A1 (ru) | 1990-08-13 | 1990-08-13 | Способ управлени радиальными активными магнитными подшипниками роторной машины и роторна машина |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1751499A1 true SU1751499A1 (ru) | 1992-07-30 |
Family
ID=21531876
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904858782A SU1751499A1 (ru) | 1990-08-13 | 1990-08-13 | Способ управлени радиальными активными магнитными подшипниками роторной машины и роторна машина |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1751499A1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4237971A1 (de) * | 1992-11-11 | 1994-05-19 | Leybold Ag | Vakuumpumpe mit Wandler |
RU2526319C2 (ru) * | 2010-03-01 | 2014-08-20 | Сименс Акциенгезелльшафт | Модуль подшипника с сенсорным устройством |
RU2710000C1 (ru) * | 2018-01-15 | 2019-12-23 | Сименс Акциенгезелльшафт | Способ контролирования устройства магнитного подшипника |
RU2714354C1 (ru) * | 2018-01-15 | 2020-02-14 | Сименс Акциенгезелльшафт | Способ для контроля устройства магнитного подшипника |
-
1990
- 1990-08-13 SU SU904858782A patent/SU1751499A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Журавлев Ю.Н. и др. Разработка электромагнитных опор дл высокоскоростных шпинделей. (Отчет) / Псковский филиал ЛПИ им. Калинина. № ГР 0182007797, Инв. Nfe02850041350.-Псков, 1984, с. 18, рис. 2.1, с. 84, рис. 3.4. * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4237971A1 (de) * | 1992-11-11 | 1994-05-19 | Leybold Ag | Vakuumpumpe mit Wandler |
DE4237971B4 (de) * | 1992-11-11 | 2004-05-06 | Unaxis Deutschland Holding Gmbh | Vakuumpumpe mit Wandler |
RU2526319C2 (ru) * | 2010-03-01 | 2014-08-20 | Сименс Акциенгезелльшафт | Модуль подшипника с сенсорным устройством |
RU2710000C1 (ru) * | 2018-01-15 | 2019-12-23 | Сименс Акциенгезелльшафт | Способ контролирования устройства магнитного подшипника |
RU2714354C1 (ru) * | 2018-01-15 | 2020-02-14 | Сименс Акциенгезелльшафт | Способ для контроля устройства магнитного подшипника |
US10921108B2 (en) | 2018-01-15 | 2021-02-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for monitoring a magnetic bearing apparatus |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101892875B (zh) | 主动壳体对准控制系统和方法 | |
US6373156B2 (en) | Combined externally pressurized gas-magnetic bearing assembly and spindle device utilizing the same | |
US4091687A (en) | High-speed rotation system | |
WO1982003707A1 (en) | Method for attenuating oscillations of a rotating system | |
SU1751499A1 (ru) | Способ управлени радиальными активными магнитными подшипниками роторной машины и роторна машина | |
JPH0861290A (ja) | 磁気軸受を用いた摩擦ポンプ | |
CN117404389A (zh) | 一种磁悬浮径向轴承磁力参数在线辨识方法 | |
JP3463218B2 (ja) | 磁気軸受装置 | |
JPS62195481A (ja) | 無給油式スクリユ−流体機械 | |
JPS6363733B2 (ru) | ||
JP3716068B2 (ja) | ターボ分子ポンプ及び同ターボ分子ポンプを有する真空容器 | |
JPS5918207A (ja) | 蒸気タ−ビンの隙間調整装置 | |
JP3206264B2 (ja) | 磁気軸受の制御方法 | |
JPH11336759A (ja) | 磁気軸受 | |
JP3883371B2 (ja) | 反力測定装置 | |
JP4529552B2 (ja) | 磁気軸受式ターボ分子ポンプ | |
US4912834A (en) | Method of adjusting thermal balance of rotor | |
JPH09137826A (ja) | 高圧液中用磁気軸受 | |
KR100282756B1 (ko) | 가변형 자성 유체 베어링 장치 및 그 베어링 장치를 이용한 회전축 지지 장치 | |
JPH01267301A (ja) | ターボ機械の翼先端ギャップコントロール | |
Hu et al. | Research and application of displacement detection technology of magnetic bearing | |
JPH07317504A (ja) | 回転機械の軸受油量制御装置 | |
SU1710787A1 (ru) | Устройство дл регулировани осевого усили ротора турбомашины | |
Winzenz et al. | Real-Time, On-Line Balancing and Vibration Control for Power Plant Rotating Machinery | |
JPS6275001A (ja) | タ−ビンのシ−ル部間隙調整装置 |