[發明專利]一種離心壓縮機軸位移故障自愈調控裝置

有效

• 申請號: 201711300715.9
• 申請日: 2017-12-10
• 公開（公告）號: CN108035906B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 王維民;劉賓賓;邵星;戶東方;節鳳麗
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: F04D29/051
• 分類號: F04D29/051;F04D27/00;F04D29/058;F04D29/056;F04D29/059
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發明公開了一種離心壓縮機軸位移故障自愈調控裝置，包括推力滑動軸承、電磁推力軸承、推力滾動軸承、軸、止推盤和控制組件。控制組件由溫度傳感器、軸位移傳感器、電流傳感器、功率放大器和控制器組成。通過推力滑動軸承與電磁推力軸承的配合使用，以推力滑動軸承軸瓦溫度和轉子軸位移為主要監控值，反饋采集信號給電磁推力軸承改變線圈電流，用來控制電磁力的大小。電磁推力軸承向止推盤提供吸力，推力滑動軸承向止推盤提供斥力，兩者共同抵消作用在推力滑動軸承上的軸向載荷，減小軸瓦溫度。本發明能夠增加推力軸承的承載能力，提高其使用壽命，降低功耗，同時可智能調控軸位移。

技術領域

本發明涉及一種離心壓縮機軸位移故障自愈調控裝置，其作用是對轉子沿軸向進行支承，增加推力軸承的承載能力，主動降低推力滑動軸承的軸瓦溫度，并實現軸向定位。

背景技術

在生產實際中，造成離心壓縮機軸位移故障的一種原因是由于軸向力計算不準確，軸向載荷過大，軸向位移隨之增大，推力滑動軸承表面的油膜被擠壓破裂，進而導致推力滑動軸承發生燒瓦。另一種原因是由于推力滑動軸承結構設計不當，造成軸瓦溫度過高，使得設備被迫聯鎖停機。無論上述哪種原因，工程師們在面對軸瓦溫度過高或軸位移過大時，經常束手無措，常規的做法是停機、拆缸檢查，因為若不及時停車維護，會引起轉子軸向竄動，使旋轉部件與靜止部件如隔板、密封等發生磨碰，然而工廠的停工會帶來巨大的經濟損失。

推力滑動軸承是機械設備中不可或缺的基礎零部件，廣泛應用于能源、動力、制造、化工、船舶等眾多行業，對國民經濟發展和國防建設具有重要影響。隨著我國工業的快速發展，人們對各類高性能、高參數設備的需求越來越大。然而由于種種原因，為之服務的高端推力滑動軸承的應用和產業化發展相對落后，遠遠不能滿足主機設備發展的需求。在能源、動力、化工、制造等領域中的重要設備的高端滑動軸承大多依賴進口。

由于推力滑動軸承已日漸無法滿足高速、重載工況的要求。電磁推力軸承作為高端的軸向支撐部件之一，是利用磁力將轉子懸浮于空間，使轉子與定子之間沒有機械接觸的一種新型高性能軸承，正獲得越來越多的應用，如真空、

超凈室以及高低溫等特殊環境，高精度機床等，特別在透平機械和離心機領域。電磁軸承的優勢是易于實現高速運行，允許轉子高速旋轉，其轉速只受材料強度的限制。同時電磁推力軸承的承載力可控，電磁軸承單位面積上的承載力(比載荷)取決于鐵磁材料和軸承磁鐵的設計，大約為20N/cm²，也可達到40N/cm²，但需避免磁飽和現象。電磁推力軸承的功耗也低，僅是傳統軸承功耗的1/20～1/5。在轉速為10000r/min時，電磁軸承大約只有流體動壓滑動軸承的6％，是滾動軸承的17％，大大降低了運行費用。與傳統的滑動軸承和滾動軸承相比，由于電磁推力軸承沒有機械磨損，不但維護費用低而且工作壽命長。但長時間工作造成的電磁軸承發熱會對可靠性產生一定的影響，當介質溫度超過其許可工作溫度時，絕緣線圈材料將急劇老化，壽命降低很快。

電磁推力系統的控制系統設計是其主要難點，還有很多理論問題沒有解決，電磁軸承的控制特性在本質上是強烈的非線性，采用兩個電磁軸承的差動控制方式施加偏置電流，可獲得線性作用區間。但萬一控制系統突然失效，轉子碰磨是瞬間的，對整個機組也會造成非常大的損壞。雖然電磁軸承已經在很多領域得到了應用，但從應用的角度看，電磁軸承的潛力尚未得到充分發揮，它本身也遠未達到替代其他軸承的水平。對于一個已經制造好的機組，如果要采用電磁軸承，就需要改變或增加軸承座的尺寸，這些改動在現場實施是很困難的，所以就需要在設計階段考慮是否使用電磁軸承。

推力滑動軸承和電磁推力軸承在使用上各有利弊，而且有時候單獨地依靠其中一種軸承很難解決問題，如果兩者能夠配合使用將會起到一加一大于二的效果，可及時緩解或消除離心壓縮機軸位移故障并降低推力軸承故障帶來的損失。

發明內容