[发明专利]一种磁悬浮离心式压缩机的交叉耦合刚度激励模拟装置

说明书

本发明公开了一种磁悬浮离心式压缩机的交叉耦合刚度激励模拟装置，包括T型槽台，以及横向设置在T型槽台上且依次相连的高速电机、弹性联轴器、径向磁悬浮轴承组件、柔性磁悬浮转子、激励磁悬浮轴承和测量组件；测量组件包括多个径向电涡流位移传感器；柔性磁悬浮转子的中间位置上过盈装配有大、小两个动平衡盘；径向电涡流位移传感器与数字控制器的信号输入端相连，输出端通过功率放大器后与前径向磁悬浮轴承、后径向磁悬浮轴承以及激励磁悬浮轴承均相连。本发明结构简单，使用操作方便，系统稳定性高，利用磁场力激励柔性磁悬浮转子，形成交叉耦合刚度干扰，在该试验台上可进行磁悬浮离心式压缩机交叉耦合刚度干扰抑制的控制研究。

技术领域

本发明涉及磁悬浮支承技术领域，尤其涉及一种磁悬浮离心式压缩机的交叉耦合刚度激励模拟装置。

背景技术

磁悬浮轴承是利用磁场力将转子稳定悬浮起来，使定子与转子实现无接触支承的一种新型高性能轴承。磁悬浮轴承集电磁学、机械学、电子技术、计算机技术等于一体的典型机电磁一体化产品，可工作在高温等恶劣环境下。与传统机械轴承相比，磁悬浮轴承具有如下优点：无接触、无摩擦、无需润滑系统、圆周速度高、发热少、低功耗、长寿命、刚度阻尼可在线调节，可工作在高温、低温和真空等极端环境下。此外，磁悬浮轴承具有极佳的主动振动控制功能，可以提供较低的径向刚度，允许转子在高速旋转下实现自定心以达到自动平衡效果。

通常，工业磁悬浮离心式压缩机转子都工作在一阶弯曲临界转速以上。在磁悬浮离心式压缩机中，流道中压缩流体与组件之间的耦合作用会导致转子的自激振动转子失稳。这种失稳力来源于流固耦合，并以交叉耦合刚度(CCS)干扰的形式表现出来，即转子某一方向的横向位移会导致其垂直方向上的激励。这种正反馈的机制会将旋转能量从工作流体转移到转子模态。这种被激发的模态通常低于转子运行转速从而导致次同步振动。如果该振动不能被轴承阻尼很好抑制就会发展成为无边界振动从而导致转子失稳。流固耦合的存在为磁悬浮轴承系统控制器的设计提出了很大挑战。

现有的磁悬浮轴承试验台并没有能够模拟磁悬浮压缩机中交叉耦合刚度激励干扰的功能。因此，本发明设计了一种磁悬浮离心式压缩机的交叉耦合刚度激励模拟装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有装置中没有能够模拟磁悬浮压缩机中交叉耦合刚度激励干扰的功能的缺陷，提供一种磁悬浮离心式压缩机的交叉耦合刚度激励模拟装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种磁悬浮离心式压缩机的交叉耦合刚度激励模拟装置，包括T型槽台，以及横向设置在T型槽台上且依次相连的高速电机、弹性联轴器、径向磁悬浮轴承组件、柔性磁悬浮转子、激励磁悬浮轴承和测量组件；其中：

径向磁悬浮轴承组件包括设置在柔性磁悬浮转子两端的前径向磁悬浮轴承和后径向磁悬浮轴承；

测量组件包括多个径向电涡流位移传感器，径向电涡流位移传感器安装在前径向磁悬浮轴承和后径向磁悬浮轴承上，径向电涡流位移传感器用于检测柔性磁悬浮转子的径向位移；

柔性磁悬浮转子的中间位置上过盈装配有大、小两个动平衡盘，动平衡盘的外周上均匀排布有多个螺纹通孔，通过在螺纹通孔中安装螺栓对柔性磁悬浮转子不平衡配重；

该装置还包括数字控制器，径向电涡流位移传感器与数字控制器的信号输入端相连，数字控制器的输出端通过功率放大器后与前径向磁悬浮轴承、后径向磁悬浮轴承以及激励磁悬浮轴承均相连。

进一步地，本发明的高速电机为永磁同步高速电机，高速电机上连接有变频器。