[发明专利]一种离心压缩机轴位移故障自愈调控装置

说明书

本发明公开了一种离心压缩机轴位移故障自愈调控装置，包括推力滑动轴承、电磁推力轴承、推力滚动轴承、轴、止推盘和控制组件。控制组件由温度传感器、轴位移传感器、电流传感器、功率放大器和控制器组成。通过推力滑动轴承与电磁推力轴承的配合使用，以推力滑动轴承轴瓦温度和转子轴位移为主要监控值，反馈采集信号给电磁推力轴承改变线圈电流，用来控制电磁力的大小。电磁推力轴承向止推盘提供吸力，推力滑动轴承向止推盘提供斥力，两者共同抵消作用在推力滑动轴承上的轴向载荷，减小轴瓦温度。本发明能够增加推力轴承的承载能力，提高其使用寿命，降低功耗，同时可智能调控轴位移。

技术领域

本发明涉及一种离心压缩机轴位移故障自愈调控装置，其作用是对转子沿轴向进行支承，增加推力轴承的承载能力，主动降低推力滑动轴承的轴瓦温度，并实现轴向定位。

背景技术

在生产实际中，造成离心压缩机轴位移故障的一种原因是由于轴向力计算不准确，轴向载荷过大，轴向位移随之增大，推力滑动轴承表面的油膜被挤压破裂，进而导致推力滑动轴承发生烧瓦。另一种原因是由于推力滑动轴承结构设计不当，造成轴瓦温度过高，使得设备被迫联锁停机。无论上述哪种原因，工程师们在面对轴瓦温度过高或轴位移过大时，经常束手无措，常规的做法是停机、拆缸检查，因为若不及时停车维护，会引起转子轴向窜动，使旋转部件与静止部件如隔板、密封等发生磨碰，然而工厂的停工会带来巨大的经济损失。

推力滑动轴承是机械设备中不可或缺的基础零部件，广泛应用于能源、动力、制造、化工、船舶等众多行业，对国民经济发展和国防建设具有重要影响。随着我国工业的快速发展，人们对各类高性能、高参数设备的需求越来越大。然而由于种种原因，为之服务的高端推力滑动轴承的应用和产业化发展相对落后，远远不能满足主机设备发展的需求。在能源、动力、化工、制造等领域中的重要设备的高端滑动轴承大多依赖进口。

由于推力滑动轴承已日渐无法满足高速、重载工况的要求。电磁推力轴承作为高端的轴向支撑部件之一，是利用磁力将转子悬浮于空间，使转子与定子之间没有机械接触的一种新型高性能轴承，正获得越来越多的应用，如真空、

超净室以及高低温等特殊环境，高精度机床等，特别在透平机械和离心机领域。电磁轴承的优势是易于实现高速运行，允许转子高速旋转，其转速只受材料强度的限制。同时电磁推力轴承的承载力可控，电磁轴承单位面积上的承载力(比载荷)取决于铁磁材料和轴承磁铁的设计，大约为20N/cm²，也可达到40N/cm²，但需避免磁饱和现象。电磁推力轴承的功耗也低，仅是传统轴承功耗的1/20～1/5。在转速为10000r/min时，电磁轴承大约只有流体动压滑动轴承的6％，是滚动轴承的17％，大大降低了运行费用。与传统的滑动轴承和滚动轴承相比，由于电磁推力轴承没有机械磨损，不但维护费用低而且工作寿命长。但长时间工作造成的电磁轴承发热会对可靠性产生一定的影响，当介质温度超过其许可工作温度时，绝缘线圈材料将急剧老化，寿命降低很快。

电磁推力系统的控制系统设计是其主要难点，还有很多理论问题没有解决，电磁轴承的控制特性在本质上是强烈的非线性，采用两个电磁轴承的差动控制方式施加偏置电流，可获得线性作用区间。但万一控制系统突然失效，转子碰磨是瞬间的，对整个机组也会造成非常大的损坏。虽然电磁轴承已经在很多领域得到了应用，但从应用的角度看，电磁轴承的潜力尚未得到充分发挥，它本身也远未达到替代其他轴承的水平。对于一个已经制造好的机组，如果要采用电磁轴承，就需要改变或增加轴承座的尺寸，这些改动在现场实施是很困难的，所以就需要在设计阶段考虑是否使用电磁轴承。

推力滑动轴承和电磁推力轴承在使用上各有利弊，而且有时候单独地依靠其中一种轴承很难解决问题，如果两者能够配合使用将会起到一加一大于二的效果，可及时缓解或消除离心压缩机轴位移故障并降低推力轴承故障带来的损失。

发明内容