[發(fā)明專利]一種磁懸浮離心式壓縮機(jī)的交叉耦合剛度激勵(lì)模擬裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710631916.0
• 申請(qǐng)日: 2017-07-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107339251B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡業(yè)發(fā);冉少林;吳華春;關(guān)炎培;程鑫;宋春生;張錦光;丁國(guó)平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F04D27/00
• 分類號(hào): F04D27/00;F04D17/10
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王丹;劉琰

本發(fā)明公開(kāi)了一種磁懸浮離心式壓縮機(jī)的交叉耦合剛度激勵(lì)模擬裝置，包括T型槽臺(tái)，以及橫向設(shè)置在T型槽臺(tái)上且依次相連的高速電機(jī)、彈性聯(lián)軸器、徑向磁懸浮軸承組件、柔性磁懸浮轉(zhuǎn)子、激勵(lì)磁懸浮軸承和測(cè)量組件；測(cè)量組件包括多個(gè)徑向電渦流位移傳感器；柔性磁懸浮轉(zhuǎn)子的中間位置上過(guò)盈裝配有大、小兩個(gè)動(dòng)平衡盤；徑向電渦流位移傳感器與數(shù)字控制器的信號(hào)輸入端相連，輸出端通過(guò)功率放大器后與前徑向磁懸浮軸承、后徑向磁懸浮軸承以及激勵(lì)磁懸浮軸承均相連。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用操作方便，系統(tǒng)穩(wěn)定性高，利用磁場(chǎng)力激勵(lì)柔性磁懸浮轉(zhuǎn)子，形成交叉耦合剛度干擾，在該試驗(yàn)臺(tái)上可進(jìn)行磁懸浮離心式壓縮機(jī)交叉耦合剛度干擾抑制的控制研究。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁懸浮支承技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種磁懸浮離心式壓縮機(jī)的交叉耦合剛度激勵(lì)模擬裝置。

背景技術(shù)

磁懸浮軸承是利用磁場(chǎng)力將轉(zhuǎn)子穩(wěn)定懸浮起來(lái)，使定子與轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸支承的一種新型高性能軸承。磁懸浮軸承集電磁學(xué)、機(jī)械學(xué)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等于一體的典型機(jī)電磁一體化產(chǎn)品，可工作在高溫等惡劣環(huán)境下。與傳統(tǒng)機(jī)械軸承相比，磁懸浮軸承具有如下優(yōu)點(diǎn)：無(wú)接觸、無(wú)摩擦、無(wú)需潤(rùn)滑系統(tǒng)、圓周速度高、發(fā)熱少、低功耗、長(zhǎng)壽命、剛度阻尼可在線調(diào)節(jié)，可工作在高溫、低溫和真空等極端環(huán)境下。此外，磁懸浮軸承具有極佳的主動(dòng)振動(dòng)控制功能，可以提供較低的徑向剛度，允許轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)下實(shí)現(xiàn)自定心以達(dá)到自動(dòng)平衡效果。

通常，工業(yè)磁懸浮離心式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子都工作在一階彎曲臨界轉(zhuǎn)速以上。在磁懸浮離心式壓縮機(jī)中，流道中壓縮流體與組件之間的耦合作用會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的自激振動(dòng)轉(zhuǎn)子失穩(wěn)。這種失穩(wěn)力來(lái)源于流固耦合，并以交叉耦合剛度(CCS)干擾的形式表現(xiàn)出來(lái)，即轉(zhuǎn)子某一方向的橫向位移會(huì)導(dǎo)致其垂直方向上的激勵(lì)。這種正反饋的機(jī)制會(huì)將旋轉(zhuǎn)能量從工作流體轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)子模態(tài)。這種被激發(fā)的模態(tài)通常低于轉(zhuǎn)子運(yùn)行轉(zhuǎn)速?gòu)亩鴮?dǎo)致次同步振動(dòng)。如果該振動(dòng)不能被軸承阻尼很好抑制就會(huì)發(fā)展成為無(wú)邊界振動(dòng)從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子失穩(wěn)。流固耦合的存在為磁懸浮軸承系統(tǒng)控制器的設(shè)計(jì)提出了很大挑戰(zhàn)。

現(xiàn)有的磁懸浮軸承試驗(yàn)臺(tái)并沒(méi)有能夠模擬磁懸浮壓縮機(jī)中交叉耦合剛度激勵(lì)干擾的功能。因此，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種磁懸浮離心式壓縮機(jī)的交叉耦合剛度激勵(lì)模擬裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)現(xiàn)有裝置中沒(méi)有能夠模擬磁懸浮壓縮機(jī)中交叉耦合剛度激勵(lì)干擾的功能的缺陷，提供一種磁懸浮離心式壓縮機(jī)的交叉耦合剛度激勵(lì)模擬裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提供一種磁懸浮離心式壓縮機(jī)的交叉耦合剛度激勵(lì)模擬裝置，包括T型槽臺(tái)，以及橫向設(shè)置在T型槽臺(tái)上且依次相連的高速電機(jī)、彈性聯(lián)軸器、徑向磁懸浮軸承組件、柔性磁懸浮轉(zhuǎn)子、激勵(lì)磁懸浮軸承和測(cè)量組件；其中：

徑向磁懸浮軸承組件包括設(shè)置在柔性磁懸浮轉(zhuǎn)子兩端的前徑向磁懸浮軸承和后徑向磁懸浮軸承；

測(cè)量組件包括多個(gè)徑向電渦流位移傳感器，徑向電渦流位移傳感器安裝在前徑向磁懸浮軸承和后徑向磁懸浮軸承上，徑向電渦流位移傳感器用于檢測(cè)柔性磁懸浮轉(zhuǎn)子的徑向位移；

柔性磁懸浮轉(zhuǎn)子的中間位置上過(guò)盈裝配有大、小兩個(gè)動(dòng)平衡盤，動(dòng)平衡盤的外周上均勻排布有多個(gè)螺紋通孔，通過(guò)在螺紋通孔中安裝螺栓對(duì)柔性磁懸浮轉(zhuǎn)子不平衡配重；

該裝置還包括數(shù)字控制器，徑向電渦流位移傳感器與數(shù)字控制器的信號(hào)輸入端相連，數(shù)字控制器的輸出端通過(guò)功率放大器后與前徑向磁懸浮軸承、后徑向磁懸浮軸承以及激勵(lì)磁懸浮軸承均相連。

進(jìn)一步地，本發(fā)明的高速電機(jī)為永磁同步高速電機(jī)，高速電機(jī)上連接有變頻器。