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CN113803371B - 防止磁液双悬浮轴承跌落的方法及其保护回路 - Google Patents

防止磁液双悬浮轴承跌落的方法及其保护回路 Download PDF

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CN113803371B
CN113803371B CN202111071437.0A CN202111071437A CN113803371B CN 113803371 B CN113803371 B CN 113803371B CN 202111071437 A CN202111071437 A CN 202111071437A CN 113803371 B CN113803371 B CN 113803371B
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李爽
韩放
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Abstract

本发明公开一种防止磁液双悬浮轴承跌落的方法及其保护回路，即在磁液双悬浮轴承静压支承系统的每条支承回路中，并联一条防跌落保护回路；每条防跌落保护回路由依次串联的蓄能器、二位电磁换向阀和可调节节流阀构成。当电磁悬浮系统失效时，首先关闭电磁系统，利用位移传感器检测轴心轨迹，预测轴承转子跌落时间。当跌落时间大于主动调速系统的稳定时间阈值时，仅依靠变频器调节异步电机和齿轮泵的转速，来增大静压腔的供油压力和流量，使转子短暂悬浮，关闭主机进行维修。当跌落时间小于时间阈值时，快速启动防跌落保护回路，向轴承静压腔补充供油，为主动调速环节提供缓冲时间，且缓冲时间应大于跌落时间与主动调速时间阈值的差值。

Description

防止磁液双悬浮轴承跌落的方法及其保护回路
技术领域
本发明涉及保护装置领域，具体涉及一种防止磁液双悬浮轴承跌落的方法及其保护回路。
背景技术
磁液双悬浮轴承是一种以电磁悬浮为主、静压支承为辅的新型悬浮轴承，其能够在不影响电磁悬浮力的前提下额外增加液体静压支承力，有效地提高轴承运行稳定性及其服役寿命。磁液双悬浮轴承适用于中速重载、大承载能力、高运行稳定性的场合及其工况。但是，当电磁悬浮系统失效时，由于静压支承系统响应速递较慢，易造成磁液双悬浮轴承中的转子跌落，引发危害。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种当电磁悬浮系统失效时防止磁液双悬浮轴承跌落的保护回路。
本发明的另一目的是提供一种电磁悬浮系统失效时防止磁液双悬浮轴承跌落的保护方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种防止磁液双悬浮轴承跌落的方法，其包括如下步骤：
S1、启动系统，通过压力表检测蓄能器压力是否达标，如不达标，则启动蓄能器蓄油回路中的异步电机经齿轮泵向蓄能器供油至其压力达标，蓄能器蓄油回路停止工作；
S2、检测电磁悬浮系统电磁回路的电流是否正常，判断电磁系统是否失效？
S3、当电磁悬浮系统失效的情况下，关闭电磁系统，通过位移传感器检测磁液双悬浮轴承的轴心轨迹，根据位移信号经工况机预测轴承转子的跌落时间t；
S4、当跌落时间t大于磁液双悬浮轴承的主动调速时间阈值td时，仅通过主动调速环节的变频器变频调节静压支承系统中的异步电机和齿轮泵的转速，增大轴承静压腔的供油压力P和流量Q，转子短暂悬浮，主机关闭维修；
当跌落时间t小于主动调速时间阈值td时，启动防跌落保护回路，通过防跌落保护回路中的蓄能器组向轴承静压腔快速供油，为主动调速环节供油提供缓冲时间tb，缓冲时间tb大于跌落时间t与主动调速时间阈值td的差值。
优选的，所述主动调速时间阈值td通过多次模拟转子跌落确定。
一种用于防止磁液双悬浮轴承跌落的方法的磁液双悬浮轴承防跌落保护回路，在磁液双悬浮轴承静压支承系统的每条支承回路中，并联一条防跌落保护回路；所述每条防跌落保护回路包括依次串联的蓄能器、电磁换向阀和可调节节流阀；所述蓄能器又与齿轮泵、异步电、单向阀、压力表、油箱依次相连组成蓄能器蓄油回路。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
由于本发明在磁液双悬浮轴承静压支承系统的每条工作回路中均并联一防跌落保护回路，当电磁悬浮系统失效时，立即关闭电磁系统，启动防跌落保护回路，将防跌落保护回路蓄能器内的润滑油快速供给磁液双悬浮轴承的静压腔，弥补静压支承系统响应速度较慢的缺点，故，本发明可有效地避免轴承转子跌落引发的一系列危害，提高轴承的使用寿命。
附图说明
图1为单自由度磁液双悬浮轴承受力示意图；
图2为本发明电磁悬浮系统失效时磁液双悬浮轴承防跌落保护回路图；
图3为本发明电磁悬浮支承系统失效时磁液双悬浮轴承防跌落流程图。
主要附图标记：
1、滤清器，2、溢流阀，3、齿轮泵，4、异步电机，5、液温计，6、液位计，7、单向阀，8、流量计，9、过滤器，10、位移传感器，11、磁液双悬浮轴承，12、节流阀，13、电磁换向阀，14、压力表，15、蓄能器，16、截止阀；17、下支承单元，18、下支承腔，19、上支承腔，20、上支承单元。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的结构及特征进行详细说明。需要说明的是，可以对此处公开的实施例做出各种修改，因此，说明书中公开的实施例不应该视为对本发明的限制，而仅是作为实施例的范例，其目的是使本发明的特征显而易见。
磁液双悬浮轴承是一种以电磁悬浮为主、静压支承为辅的新型悬浮轴承。磁液双悬浮轴承包括两个径向轴承和一个轴向轴承；其中径向轴承的定子设有四个径向磁极，每个磁极上都设有进油通孔，每两个磁极构成一个磁通回路，并共用一个进油口；其中轴向轴承设有两个永磁体，定子上对置分布两个进油孔。
如图2所示，磁液双悬浮轴承的静压支承系统的每条支承回路包括依次相连的齿轮泵3、异步电机4、单向阀7、压力表14和微小流量计8；每条支承回路的第一端通过油路与油箱相连，其第二端与轴承进油腔相连。磁液双悬浮轴承11的回油腔、过滤器9、冷却器、油箱依次相连组成静压支承系统回油回路。每条支承回路中的齿轮泵3与异步电机4同轴相连，异步电机4的转速受变频器调控，进而控制轴承上、下、左、右腔的压强，实现对转子的控制。
当电磁悬浮系统失效时，由于磁液双悬浮静压支承系统响应速度较慢，易造成磁液双悬浮轴承中的转子跌落，故如图2所示，本发明在静压支承系统的每条支承回路中，并联一条防跌落保护回路；每条防跌落保护回路由依次串联的蓄能器15、电磁换向阀13和可调节节流阀12构成。
蓄能器15又与齿轮泵3、异步电机4、单向阀7、压力表14、油箱依次相连组成蓄能器15的蓄油回路。
在磁液双悬浮静压支承系统供油回来中还连接有用于测量油温的液温计5和用于测量油液位的液位计6，以及滤清器1和溢流阀2。
在蓄能器15与油箱相连的管路上还连接有截止阀16。
本发明提供的一种电磁悬浮系统失效时磁液双悬浮轴承防跌落保护方法，如下：
如图3所示，系统启动前，首先，多次试验模拟转子跌落过程，测量转子跌落的时间范围值t1-t2，然后，启动防跌落保护回路，测量防跌落所需的流量范围q1-q2，根据流量q2结合压力-流量计算公式计算出防跌落保护回路的工作压力p。防跌落保护回路中蓄能器15的最大工作压力大于等于防跌落保护回路的工作压力p。
其次，检测由电磁换向阀13、蓄能器15、节流阀12组成防跌落保护回路，因电磁悬浮系统失效向静压支承系统供油(该供油量小于或等于q2)所需的时间范围t3-t4，根据时间范围t3-t4调节节流阀12适宜的阀口大小。
最后，检测由工况机中的变频器、静压支承回路中的异步电机4、齿轮泵3组成的轴承主动调速环节经调速，使磁液双悬浮轴承转子正常悬浮所需时间范围t5-t6，根据时间t6设定主动调速时间阈值td。
启动磁液双悬浮轴承转子支承系统时，首先通过压力表14的显示判断蓄能器15压力是否达标，不达标的情况下启动蓄能器蓄油回路中的异步电机4经齿轮泵3向蓄能器15供油，使其压力达标，蓄油回路停止工作。
随即磁液双悬浮调控模块工作，如图1所示，轴承转子在上支承腔19的静压支承力F液,1，0、下支承腔18的静压支承力F液,2，0、上支承单元20的电磁力F电,1,0、下支承单元17的电磁力F电,2,0耦合支承下正常悬浮。在磁液双悬浮轴承正常工作时，通过电流表实时检测电磁回路的电流判断电磁系统是否失效。
当电磁悬浮系统失效的情况下，关闭电磁系统，通过位移传感器10检测磁液双悬浮轴承的轴心轨迹s，根据位移信号经工况机预测轴承转子的跌落时间t。当跌落时间t大于主动调速时间阈值td时，仅主动调速工况机的变频器调节异步电机4和齿轮泵3的转速，增大静压腔的供油压力P和流量Q，使轴承转子短暂悬浮，主机关闭维修。
当跌落时间t小于主动调速时间阈值td时，防跌落保护回路中的电磁换向阀13迅速响应，电磁换向阀13打开，蓄能器组15快速向轴承静压腔供油，为主动调速环节供油提供缓冲时间tb，缓冲时间tb大于跌落时间t与主动调速时间阈值td的差值。
本发明的优点在于：当电磁悬浮系统失效时，本发明通过防跌落液压保护回路有效的弥补静压支承系统响应速度较慢的缺点，可有效地避免轴承转子跌落引发的一系列危害，提高轴承的使用寿命。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种防止磁液双悬浮轴承跌落的方法，其特征在于：其包括如下步骤：
S1、启动系统，通过压力表检测蓄能器压力是否达标，如不达标，则启动蓄能器蓄油回路中的异步电机经齿轮泵向蓄能器供油至其压力达标，蓄能器蓄油回路停止工作；
S2、检测电磁悬浮系统电磁回路的电流是否正常，判断电磁系统是否失效；
S3、当电磁悬浮系统失效的情况下，关闭电磁系统，通过位移传感器检测磁液双悬浮轴承的轴心轨迹，根据位移信号经工况机预测轴承转子的跌落时间t；
S4、当跌落时间t大于磁液双悬浮轴承的主动调速时间阈值td时，仅通过主动调速环节的变频器变频调节静压支承系统中的异步电机和齿轮泵的转速，增大轴承静压腔的供油压力P和流量Q，转子短暂悬浮，主机关闭维修；或者
当跌落时间t小于主动调速时间阈值td时，启动防跌落保护回路，通过防跌落保护回路中的蓄能器组向轴承静压腔快速供油，为主动调速环节供油提供缓冲时间tb，缓冲时间tb大于跌落时间t与主动调速时间阈值td的差值。
2.根据权利要求1所述的防止磁液双悬浮轴承跌落的方法，其特征在于：所述主动调速时间阈值td通过多次模拟转子跌落确定。
3.一种根据权利要求1或者2所述的防止磁液双悬浮轴承跌落的方法的磁液双悬浮轴承防跌落保护回路，其特征在于：在磁液双悬浮轴承静压支承系统的每条支承回路中，并联一条防跌落保护回路；所述每条防跌落保护回路包括依次串联的蓄能器、电磁换向阀和可调节节流阀；
所述蓄能器又与齿轮泵、异步电、单向阀、压力表、油箱依次相连组成蓄能器蓄油回路。
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