[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

SE530523C2 - Roterande maskin, raffinör och förfarande för vibrationsstyrning av en roterande maskin - Google Patents

Roterande maskin, raffinör och förfarande för vibrationsstyrning av en roterande maskin

Info

Publication number
SE530523C2
SE530523C2 SE0602101A SE0602101A SE530523C2 SE 530523 C2 SE530523 C2 SE 530523C2 SE 0602101 A SE0602101 A SE 0602101A SE 0602101 A SE0602101 A SE 0602101A SE 530523 C2 SE530523 C2 SE 530523C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
thermal energy
rotor
rotating machine
bearing
stator
Prior art date
Application number
SE0602101A
Other languages
English (en)
Other versions
SE0602101L (sv
Inventor
Jan Laredius
Original Assignee
Metso Panelboard Ab
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Metso Panelboard Ab filed Critical Metso Panelboard Ab
Priority to SE0602101A priority Critical patent/SE530523C2/sv
Priority to PCT/SE2007/050619 priority patent/WO2008041919A1/en
Priority to CN2007800364400A priority patent/CN101523066B/zh
Priority to US12/443,206 priority patent/US8303185B2/en
Priority to CA002664981A priority patent/CA2664981A1/en
Priority to EP07808856A priority patent/EP2069650A4/en
Publication of SE0602101L publication Critical patent/SE0602101L/sv
Publication of SE530523C2 publication Critical patent/SE530523C2/sv

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21DTREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D1/00Methods of beating or refining; Beaters of the Hollander type
    • D21D1/20Methods of refining
    • D21D1/30Disc mills
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21GCALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00Calenders; Smoothing apparatus
    • D21G1/02Rolls; Their bearings
    • D21G1/0226Bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/24Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for radial load mainly
    • F16C19/26Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for radial load mainly with a single row of rollers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/52Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
    • F16C19/525Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions related to temperature and heat, e.g. insulation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C25/00Bearings for exclusively rotary movement adjustable for wear or play
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C25/00Bearings for exclusively rotary movement adjustable for wear or play
    • F16C25/06Ball or roller bearings
    • F16C25/08Ball or roller bearings self-adjusting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C37/00Cooling of bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C37/00Cooling of bearings
    • F16C37/007Cooling of bearings of rolling bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2233/00Monitoring condition, e.g. temperature, load, vibration
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2300/00Application independent of particular apparatuses
    • F16C2300/10Application independent of particular apparatuses related to size
    • F16C2300/14Large applications, e.g. bearings having an inner diameter exceeding 500 mm
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C41/00Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • F16C41/004Electro-dynamic machines, e.g. motors, generators, actuators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Description

UI 530 523 2 bärs upp av ett lager också att uppleva olika styvhet beroende på glappet.
Generellt sett är ett litet glapp att föredra. Vid tillstånd väsentligen utan glapp kan rotorns resonansfrekvenser uppskattas bra och kan därmed undvikas. Vid små glapp är vibrationsbeteendet något annorlunda och svårt att beräkna i förväg. Vid mycket stora glapp kan rotoms vridmoment och externa krafter som verkar på rotorn få rotorn att komma in i ett mer eller mindre kaotiskt tillstånd.
Inverkan av lagerglappen blir ännu viktigare för stora maskiner. I synnerhet, stora maskiner som har en stor massa placerad vid en stor rotordiameter är föremål för stora bekymmer. En typisk sådan roterande maskin är en raffinör, som används för raffinering av fibermaterial, där malskivor med väsentlig radiell utsträckning roteras runt en axel.
Det finns angreppssätt inom känd teknik för att kompensera för temperaturinducerade glappändringar. I US 3,4l8,809, US 3,459,46O och US 4,626,1l1, visas lagerarrangemang med rullar anordnade vid avsmalnande ytor fram, vilka med hjälp av hydrostatiskt tryck, expansion orsakad av elektrisk uppvärmning eller värmeexpanderande stänger förorsakar en förflyttning av rullarna. Detta orsakar ett ändrat glapp.
Sådana arrangemang har nackdelen att inbegripa tillkommande delar runt och inuti lagret och därigenom öka risken för skador under drift.
I US 6,261,003 visas en apparat för styrning av radiellt glapp för ett rullager fram. En smörjmedelavtappníngskrets på utsidan av ett rullager är avpassat så att en urtappning genom en avtappad ring styrs genom att tillhandahålla avtappningskanaler som korsar ringen och som har olika lutningar i en omkretsriktning av den avtappade ringen. Smörjmedlet används därigenom för att minska den yttre ringens temperatur, vilket ger ett kontrollerat glapp.
Smörjmedlets temperatur bestäms i sin tur av friktion alstrad i lagret. Det finns emellertid ett antal nackdelar med en sådan lösning.
Temperaturstyrningen är kopplad till smörjmedlets flöde och temperatur. Ett flöde och en temperatur som är fördelaktig för temperaturstyrningsaspekten 530 523 behöver inte alltid vara fördelaktig även för smörjändamålen. Vidare, möjligheterna att styra temperaturen är begränsade av det maximala smörjmedelsflödet och temperaturerna vid andra delar av lagret, vilka i sin tur är beroende på t.ex. belastning och friktion. Vidare, det föreslagna angreppssättet kan endast styra temperaturen i en riktning, typiskt sett en kylning av den yttre ringen och därigenom öka glappet.
När man startar en kall roterande maskin som normalt verkar vid en viss förhöjd temperatur, är glappet typiskt sett större än vid kontinuerlig drift. En glappminskning under uppstartningsfasen kan inte åstadkommas genom angreppssättet som presenterades i US 6,261,003. Det finns alltså en kvarvarande risk för skadande drift, t.ex. pä grund av Okmltmïlefade vibrationstillständ innan någon jämviktsdrift har nåtts. Vidare fordrar lösningen tillkommande öppningar i lagrets stödytor, vilket reducerar den mekaniska styrkan och ökar nötningen.
Lösningar enligt känd teknik för lagerglappskompensering har olika nackdelar. Ett allmänt problem är, emellertid, införandet av försvagande eller störande delar inuti lagret.
SAMMANFATTNING Ett syfte med den föreliggande uppfinningen är att tillhandahålla ett lagersystem, vilket förbättrar möjligheterna att styra lagerglappet utan att väsentligen inverka på driften av lagret själv. Ett vidare syfte är att tillhandahålla ett styrsystem för lagerglapp som klarar av att både öka och minska glappet. Ytterligare ett syfte är att tillåta en förbättrad styrning av roterande maskiners vibrationsbeteenden.
De ovanstående syftena ästadkoms genom anordningar och förfaranden enligt de bilagda kraven. I allmänna ordalag, enligt en första aspekt, har en roterande maskin en rotor, en stator, ett radiallager anordnat för att stödja radiella krafter mellan rotorn och statorn genom mekaniska kontakter samt 530 523 4 ett lagerhus. Lagerhuset tillhandahålls i statorn eller rotorn i direkt mekanisk kontakt med radiallagret. Den roterande maskinen innefattar vidare en växlare av termiskt energi, anordnad i lagerhuset, samt ett organ för termisk styrning. Växlaren av termisk energi klarar av att tillhandahålla både värme och kyla. Organet för termisk styrning är anordnat för att styra det termiska energiutbytet för växlaren av termisk energi under den roterande maskinens drift. Den roterande maskinen är typiskt sett en stor maskin, såsom en raffinör. l en andra aspekt innefattar ett förfarande för vibrationsstyrning av en roterande maskin mätning av egenskaper relaterade till vibrations- egenskaper för en stator och/ eller en rotor i den roterande maskinen.
Förfarandet innefattar vidare styrning av en växlare av termisk energi i ett lagerhus i statorn eller rotorn som svar på de uppmätta egenskaperna.
Växlaren av termisk energi möjliggör tillförsel av både värme och kyla.
En fördel med den föreliggande uppfinningen är att den möjliggör en lätt styrning av lagerglappet, vilket i sin tur möjliggör Lex. vibrationsstyrning av i synnerhet stora roterande maskiner.
KORT FIGURBESKRIVNING Uppfinningen, tillsammans med dess ytterligare syften och fördelar, kan bäst förstås genom hänvisning till den följande beskrivningen gjord tillsammans med de medföljande ritningarna, i vilka: i FIG. 1 är ett schematiskt blockdiagram i tvärsnitt av en utföringsform av en roterande maskin enligt den föreliggande uppfinningen; FIG. 2 är ett schematiskt blockdiagram i tvärsnitt av en annan utföringsform av en roterande maskin enligt den föreliggande uppfinningen; FIG. 3 är en tvärsnittsillustration av en del av en utföringsform av en roterande maskin enligt den föreliggande uppfinningen; FIG. 4 är en schematisk ritning av ett arrangemang för styrning av lagerglapp; 530 523 5 FIGURER 5A-D är diagram som illustrerar utvecklingen av glapp, vibration och värmeutbyte med tiden; samt FIG. 6 illustrerar huvudsteg av en utföringsform av ett förfarande enligt den föreliggande uppfinningen.
DETALJERAD BESKRIVNING Alltigenom ritningarna används samma referensnummer för liknande eller motsvarande element.
Genom att ha analyserat beteenden för raffinörer i pappersmassa- anläggningar har man funnit att lagerglapp inte bara bestämmer friktions- och nötningsegenskaper, utan är även nära kopplat till olika typer av vibrationsegenskaper. Genom att kombinera kännedom om föredragna driftsparametrar vid olika driftsvillkor har en allmän förståelse utvecklats som är av vikt för att kunna styra lagerglapp på olika sätt i olika situationer.
Lösningar som endast syftar till att hålla lagerglappet konstant är alltså av mindre betydelse.
Fig. 1 är ett schematiskt blockdiagram i tvärsnitt av en utföringsform av en roterande maskin 1 enligt den föreliggande uppfinningen. En rotor 10 är anordnad för relativ roterande rörelse gentemot en stator 20. Rotorn 10 roterar en belastning 11, t.ex. raffinörskivor. Ett radiallager 30 är anordnat för att stödja radiella krafter mellan rotorn 10 och statorn 20 med hjälp av mekaniska kontakter. Radiallagret 30 tillhandahåller därigenom ett mekaniskt stöd av rotorn 10 t.ex. via yttre och inre ringar, rullar eller kulor.
I den föreliggande utföringsformen är radiallagret 30 ett rullager. Typiskt sett bär de rullar som vid varje moment ñnns i den nedre delen av lagret mekaniskt upp rotorns 10 vikt. I andra utföringsformer, beroende på tillämpningen kan emellertid rullagret vara vilken sort som helst av lager som stödjer radiella krafter mellan rotorn 10 och statorn 20 med hjälp av mekaniska kontakter, tex. kullager eller till och med ett glidlager. Ett lagerhus 21 i statorn 20 och ett lagerhus 12 i rotorn är i direkt mekanisk 530 523 6 kontakt med radiallagret 30. En växlare av termisk energi 40 är anordnad i lagerhuset 21 i statorn 20. Växlaren av termisk energi 40 utgörs i denna utföringsform av ett hålrum 41 i lagerhuset 21 nåra radiallagrets 30 yttre del. Hålrummet bör företrädesvis ha en stor yta mot lagerhuset 21 för att gynna ett effektivt utbyte av termisk energi. Hålrummet 41 är anordnat att tillåta en fluid att flöda genom hålrummet. Beroende på temperaturen för den fluid som transporteras genom hålrummet 41 kan växlaren av termisk energi 40 tillhandahålla både värme och kyla till lagerhuset 21, och därmed även till radiallagrets 30 yttre del. I den föreliggande utföringsformen används vatten som fluiden, men såväl andra vätskor, såsom olja, som gaser kan i andra utföringsformer också användas för att transportera värme och kyla till växlaren av termisk energi 40.
I den föreliggande framställningen används termen "lagerhus" för vilken struktur som helst som är i direkt mekanisk kontakt med radiallagret.
Lagerhuset kan vara en separat artikel, som t.ex. indikeras i Fig. l.
Lagerhuset kan emellertid också vara en del av statorn eller rotorn själv, vilken har samma huvudsyfte som ett lagerhus och som tillhandahålls i radiallagrets absoluta närhet. Med andra ord, lagerhuset kan vara en separat enhet eller en integrerad del av statorn eller rotorn.
Ett organ för termisk styrning 50 är anordnat för att styra det termíska energíutbytet till/ från växlaren av termisk energi 40 under drift av den roterande maskinen 1. I denna utföringsform innefattar Organet för termisk styrning 50 ledningar 51 för att transportera fluiden till och från hälrummet 41, till en fluidreservoar 52. Fluidreservoaren 52 förses vidare med en värmare 54 och en kylare 55 för att möjliggöra en temperaturstyrning av fluiden som inryms i fluidreservoaren 52. Organet för termisk styrning 50 innefattar även en styrenhet 53, anordnad för att såväl styra temperaturen på fluiden i fluidreservoaren 52 som styra fluidflödet till och från hålrummet 41. 530 523 7 I den föreliggande utföringsformen är en sensor 60 anordnad för att mäta driftsegenskaper för den roterande maskinen 1. I den föreliggande utförings- formen är sensorn 60 en temperatursensor 22 anordnad i lagerhuset 21 för övervakning av en temperatur i närheten av radiallagrets 30 yttre del.
Temperatursensorn 22 kan vara av vilken typ som helst, t.ex. ett termoelement. Sensorn 60 är ansluten med en anslutning 23 till styrenheten 53 för organet för termisk styrning 50 för att tillhandahålla signaler förknippade med den uppmätta temperaturen. Om sensorn är ett termoelement består signalen helt enkelt av en spänningsdifferens mellan två trådar. Styrenheten 53 för Organet för termisk styrning 50 är därigenom anordnat för att styra det termiska energiutbytet för växlaren av termisk energi 40 som svar på de uppmätta egenskaperna. I den föreliggande utföringsformen är Styrenheten 53 anordnad för att styra flödet och temperaturen för fluiden genom hålrummet 41 för att åstadkomma en förutbestämd temperatur vid temperatursensorn 22.
Fig. 2 illustrerar en annan utföringsform av en roterande maskin 1 enligt den föreliggande uppfinningen. I denna utföringsform är växlaren av termiskt energi 40 anordnad i lagerhuset 12 i rotorn l0. I den föreliggande utföringsformen utgörs växlaren av termisk energi 40 av ett Peltierelement 42, vilket klarar av att tillhandahålla både värme och kyla, beroende på riktningen av en ström som leds genom Peltierelementet 42. Organet för termisk styrning 50 innefattar i denna utföringsform en styrenhet 58 och elektriska anslutningar 57 till Peltierelementet 42. Tillförseln av elektrisk energi till Styrenheten 58 tillhandahålls företrädesvis internt på rotorn 10.
En generator 56 är anordnad på rotorn 10 för att omvandla den relativa rörelsen mellan statorn 20 och rotorn 10 till elektrisk energi. Sådana generatortekniker är som sådana välkända och diskuteras inte vidare här.
Ett liknande system för att tillhandahålla värme och kyla såsom i Fig. l skulle också kunna vara möjligt i den föreliggande utföringsformen. Om emellertid fluidflödet skulle korsa gränssnittet mellan rotorn 10 och statorn 20 måste fluidanslutningar som tillåter relativ rörelse tillhandahållas. 530 523 Utföringsformen i Fig. 2 innefattar också en sensor 60, i detta fall en vibrationssensor 13. Vibrationssensorn 13 är ansluten till styrenheten 58 genom en anslutning 14. Vibrationssensorn 13 mäter total vibrationsenergi inom det hörbara frekvensområdet för rotorn 10, och förser styrenheten 58 med spänning som är proportionell mot denna totala vibrationsenergi.
Styrenheten 58 bestämmer när den mottagna spänningen blir för hög, vilket betyder att det hörbara bullret från den roterande maskinen 1, indikativt på ofördelaktiga driftsvillkor, har ökat till en oacceptabel nivå, och styr Peltierelementets 42 termiska energiomvandling för att undvika en sådan ökad bullernivå, dvs. för att hålla vibrationerna under en förutbestämd víbrationsnivà.
Fig. 3 är en tvärsnittsillustration av en del av en utföringsform av en roterande maskin enligt den föreliggande uppfinningen. I denna utförings- form innefattar växlaren av termisk energi 40 ett hålrum 41 anordnat i statorns 20 lagerhus 21. En yttre ring 31 av radiallagret 30 stöder mot lagerhuset 21, och en inre ring 33 av radiallagret 30 stöder mot lagerhuset 12. En rulle 32 är anordnad mellan den inre ringen 33 och den yttre ringen 31. Radiallagret 30 fyller därigenom väsentligen ett gap 34 mellan rotorn 10 och statorn 20. Termisk energi från hålrummet 41 leds enkelt till den yttre ringen 31.
I den föreliggande utföringsformen, tillhandahålls en sensor 60, i detta fall en avståndssensor 24, i statorn 20. Avståndssensorn 24 är anordnad för att mäta ett avstånd till ett ytparti 16 på en axel 15 till rotorn 10. En ändring av detta avstånd motsvarar en ändring av det tillgängliga gapet 34. När avståndet blir för stort finns ett utökat glapp för radiallagret 30. När avståndet blir för litet reduceras glappet och det finns en ökad risk för lagerskador. På detta sätt kan ett organ för termisk styrning använda avståndsmätningar som ingångsinformation med syftet att styra det termiska utbytet från hålrummet 41. 530 523 9 Ett typiskt system i vilket en roterande maskin enligt utföringsformen i Fig. 3 kan implementeras är en raffinör. En raffinör är en apparat för raffinering av fibermaterial. Ett exempel på en sådan utrustning framvisas t.ex. i den publicerade internationella patentansökningen WO 93 / 23166. I en skivraffinör förflyttas två motställda raffineringsskivor i förhållande till varandra. Skivorna har en väsentlig utsträckning vinkelrätt mot axeln, och tunga såväl radiella som longitudinella krafter måste bäras upp av lagerarrangemangen. Krafterna kan uppgå till flera tiotals ton och lagerutformningen är därför av avgörande vikt för rafñnörer. Lagerarrange- mången som presenteras i den föreliggande framställningen tillämpas därför med fördel på raffinörer.
Fig. 4 är en schematisk ritning av ett arrangemang för styrning av lagerglapp och därför av vibrationsbeteende. En eller flera sensorer 60 mäter egenskaper hos statorn och / eller rotorn, vilka är förknippade med lagerglapp och/ eller vibrationsbeteenden. Ett exempel på en sådan egenskap kan vara temperatur, i synnerhet lokal temperatur i närheten av radiallagret. Ett annat exempel är ett fysiskt mått som motsvarar ett avstånd mellan statorn och rotorn, dvs. ett avståndsmått som är möjligt att förknippa med ett gapavstånd för radiallagret. Ytterligare ett annat exempel på en egenskap av intresse är vissa mått som har att göra med vibrationer. Ett sådant mått kan vara ett totalt vibrationsenergimått, som i den andra utföringsformen ovan, eller t.ex. ett amplitudmått för en viss frekvenskomponent. Även andra víbrationskvantiteter kan vara av intresse. Signaler som är indikativa på de uppmätta egenskaperna tillhandahålls till organet för termisk styrning 50.
Att ha tillgång till information av denna typ ökar möjligheterna att styra den roterande maskinens drift på ett bättre sätt under drift. l en allmän roterande maskin reduceras typiskt sett de obalanserade vibrationerna genom ett minskat glapp i lagret. Ett sådant beteende kan också påverkas av olika inneboende resonansfrekvenser för rotorsystemet. Glappet i lagret påverkar den upplevda lagerstyvheten och därigenom även resonans- beteendet. Naturliga frekvensvibratíonsmoder uppträder i alla rotor- 530 523 lO dynamiska system på grund av obalans och andra störande krafter som verkar på roterande delar. Om den roterande motorn kan användas vid olika hastigheter kan resonansbeteenden undvikas genom att helt enkelt ändra rotationshastigheten. Normalt sett, är det bara en fråga om att ändra hastigheten med 1-2 Hz för att undvika sådana problem. I system där tillämpningen fordrar en viss väsentligen konstant hastighet kan det emellertid vara svårt att undvika resonanser. En möjlighet visas då av den föreliggande uppfinningen på så sätt att lagerglappet, och därigenom lagrets styvhet kan avpassas, i vilken riktning som helst, för att ändra resonansbeteendet tillräckligt. Organet för termisk styrning 50 är därför anordnat för att styra utbytet av termisk energi i växlaren av termisk energi 40. Detta utförs företrädesvis även under drift av den roterande maskinen.
I system av roterande maskiner, i synnerhet sådana som har en stor massa vid en stor diameter på rotorn, blir en tillkommande faktor, den ickelinjära dynamiken, på grund av ett visst spelrum i rotordynamiska system, viktig.
Rotordynamiken samverkar med lagrets styvhet och eventuella störande krafter, och kan orsaka mycket oförutsägbara egenskaper vid olika lager- glapp. Detta kan vara bekymmersamt, i synnerhet under uppstartningsfasen av en motor. I Fig. 5A illustreras ett möjligt scenario genom ett tidsdiagram.
Vid tiden tO startas en roterande maskin. Lagret har en temperatur som är lika med den omgivande temperaturen. På grund av den termiska expansionen är den roterande maskinen utformad med ett större glapp Pam and det optimala Pgråns. Den roterande maskinens vibrationer, representerade av kurvan 102 är alltså typiskt sett högre än för ett jämviktstillstånd. Under den initiala driften ökar temperaturen och glappet minskar på ett motsvarande sätt, såsom kan ses från kurvan 100.
Vibrationerna ändras också. I detta exempel har emellertid rotorsystemet en inneboende resonansfrekvens nära en överton till driftshastigheten. När glappet antar värdet PX flyttar lagrets tillhandahållna styvhet resonansfrekvensen så att den väsentligen överensstämmer med en överton till rotationshastigheten. Vibrationsnivån ökar därför väsentligt runt tid tl.
När den roterande maskinen värms upp ytterligare minskas glappet 530 523 11 ytterligare och resonansfrekvensen ändras ytterligare och exciteras inte längre. Vibrationsnivån minskar. Efter ett tag når den roterande motorn ett jämviktstillstånd, vilket har ett jämviktstillståndsglapp Pjámvikt OCh en ffiïatiVlï låg vibrationsnivå.
En sådan situation är uppenbarligen inte fördelaktig. Figurerna 513 OCh 5C illustrerar en situation där kylning av lagret tillhandahålls. Det designade glappet vid omgivande temperatur kan då reduceras till P1, vilket är mindre än det glapp som orsakar vibrationsresonansen. När maskinen startar börjar lagret att kylas ner. Detta illustreras av kurvan 108 i Fig. 5G, vilken illustrerar kyleffekten för en fluid som tillförs till ett hålrum i lagerhuset.
Denna kylning förhindrar minskningen av glappet, och glappet, som illustreras av kurva 104 når snart jämviktstillståndsglappet Pjårnvikf- På liknande sätt minskas vibrationerna, som illustreras av kurva 106, snällt till jämviktstillständsnivån.
En nackdel är emellertid att kontinuerlig kylning behövs under hela driften.
En kylenergi motsvarar den streckade arean i Fig. SC. Vidare, om kylningen inte fungerar kommer glappet att minskas ytterligare, vilket när gräns- glappet Pgräns, under vilket lagret utsätts för skaderisk.
Fig. 5D illustrerar ett möjligt scenario, om både kylning och värmning finns tillgängligt. Här förses det designade glappet för den omgivande temperaturen återigen med en stor marginal. Emellertid, innan, eller åtminstone i samband med starten av den roterande maskinen värms lagret upp till en temperatur som väsentligen motsvarar temperaturen vid jämviktstillståndsdrift. Glappet reduceras därigenom före start av den roterande maskinen, vilket därigenom återigen undviker resonansglappet.
Glappet och vibrationerna kan återigen följa kurvorna i diagrammet i Fig. 5B. När den roterande maskinen närmar sig temperaturen för järnviktstillståndsdrift minskas värmningseffekten till lagren successivt, såsom ses genom kurvan 110, tills uppvärmning inte längre är nödvändig.
Mängden värmeenergi som tillhandahålls till systemet motsvarar den 530 523 12 streckade ytan och begränsas därmed till en initial fas av driften, och under normal jämviktstillståndsdrift fordras ingen effekt för kylning eller värmning.
Genom att dessutom tillhandahålla möjligheten även för att kyla lagret kan abnormt höga driftstemperaturer, t.ex. orsakade av höga omgivande temperaturer eller extraordinära driftsvillkor som orsakar en högre produktion av värme hanteras, väsentligen enligt idéerna från Fig. SC. Från de ovanstående scenarierna kan man lätt förstå att tillhandahållandet av både värme och kyla i närheten av lagret är av stor fördel. Genom att ha tillgång till mätningar av de olika egenskaperna som nämnts vidare ovan, kan styrningen av vibrationsbeteendet förbättras ytterligare. Mer sofistikerade system kan också använda information från olika sorters sensorer, vilket möjliggör en mer intelligent styrning av den roterande maskinen.
Uppträdandet av oförutsagda resonansegenskaper, såsom resonans- beteendet i Fig. 5A inträffar typiskt sett vid den initiala användningen av en ny maskin. Eftersom resonansegenskaper på ett komplext sätt är beroende av många parametrar, kan man emellertid träffa på sådana problem även vid senare skeden. Nötning av lagret själv eller objekt anslutna till rotorn kan ändra resonansbeteendet avsevärt. Också ifall rotorn drivs vid olika driftsvillkor, kan resonansegenskaperna vara olika från tid till tid. Det är alltså till stor fördel om lagerglappet kan avpassas i endera riktningen vid vilken tidpunkt som helst under en roterande maskins liv.
Fig. 6 illustrerar huvudsteg för en utföringsform av ett förfarande enligt den föreliggande uppfinningen. Proceduren för vibrationsstyrníng av en roterande maskin börjar i steg 200. I steg 210 mäts egenskaper för den roterande maskinens stator och/eller rotor. Egenskaperna är åtminstone relaterade till vibrationsegenskaper. I steg 212 styrs ett termiskt energi- utbyte i ett lagerhus i statorn och/ eller rotorn som svar på de uppmätta egenskaperna. Det termíska energiutbytet tillåter tillhandahållande av både 530 523 13 värme och kyla. Mätnings- och styrningsstegen utförs företrädesvis under drift av den roterande maskinen. Proceduren avslutas i steg 299.
Utföringsformerna beskrivna ovan ska förstås som några illustrativa exempel på den föreliggande uppfinningen. Fackmannen inser att olika modifieringar, kombinationer och ändringar kan göras på utföríngsformerna utan att avlägsna sig från den föreliggande uppfinningens omfång. I synnerhet kan olika dellösningar i de olika utföringsformerna kombineras i andra konfigurationer, där så år tekniskt möjligt. Icke-exklusiva exempel år kombinationerna av olika sensorer med termiskt energíutbyte antingen vid rotor- eller statorsidan. Vidare kan alla de olika typerna av termisk energitillförsel också tillhandahållas vid antingen rotorn eller statorn, och även kombineras med vilken som helst av sensorlösningarna. Den föreliggande uppfinningens omfång definieras emellertid av de medföljande patentkraven.

Claims (14)

UI 538 523 14 PATENTKRAV
1. Roterande maskin (2), innefattande: en rotor (10); en stator (20); ett radiallager (30) anordnat för att stödja radiella krafter mellan rotorn (10) och statorn (20) genom mekaniska kontakter; och ett lagerhus (21, 12) i åtminstone en av nämnda stator (20) och nämnda rotor (10), vilket är i direkt mekanisk kontakt med radiallagret (30), kännetecknad av en växlare av termisk energi (40), anordnad i lagerhuset (21, 12); vilken växlare av termisk energi (40) klarar av att tillhandahålla både värme och kyla; samt organ för termisk styrning (50) anordnat för att styra det terrniska energiutbytet för växlaren av termisk energi (40) under drift av den roterande maskinen (1).
2. Roterande maskin enligt krav 1, kännetecknad av att vidare innefatta: en sensor (60) anordnad för att mäta egenskaper för åtminstone en av nämnda stator (20) och nämnda rotor (10); vilken sensor (60) är ansluten till organet för termisk styrning (50) för tillhandahållande av signaler förknippade med de uppmätta egenskaperna; varvid organet för termisk styrning (50) är anordnat för att styra det termiska energiutbytet för växlaren av termisk energi (40) som svar på de uppmätta egenskaperna.
3. Roterande maskin enligt krav 2, kännetecknad av att de uppmätta egenskaperna för åtminstone en av nämnda stator (20) och nämnda rotor (10) är förknippade med åtminstone ett av lagerglapp och vibrations- beteende. 01 530 523 15
4. Roterande maskin enligt krav 3, kännetecknad av att sensorn (60) är en temperatursensor (22), anordnad i närheten av radiallagret (30), varvid organet för termisk styrning (50) är anordnat för att styra det termiska energiutbytet för växlaren av termisk energi (40) för att åstadkomma en förutbestämd temperatur vid temperatursensorn (22).
5. Roterande maskin enligt krav 3, kännetecknad av att sensorn (60) är en vibrationssensor (13), anordnad att övervaka rotorns (10) vibrationer, varvid organet för termisk styrning (50) är anordnat för att styra det termiska energiutbytet för växlaren av termisk energi (40) för att hålla vibrationerna under en förutbestämd víbrationsnivå.
6. Roterande maskin enligt något av kraven 1 till 5, kännetecknad av att växlaren av termisk energi (40) i sin tur innefattar ett hålrum (41) i lagerhuset (12, 21), varvid organet för termisk styrning (50) är anordnat för att orsaka ett fluidflöde genom hålrummet (40) och för att styra en temperatur för fluiden.
7. Roterande maskin enligt krav 6, kännetecknad av att fluiden är vald från vatten och olja.
8. Roterande maskin enligt något av kraven 1 till 4, kännetecknad av att växlaren av termisk energi (40) i sin tur innefattar ett Peltier-element (42), varvid organet för termisk styrning (50) är anordnat för att styra Peltierelementets (42)drift.
9. Roterande maskin enligt något av kraven l till 8, kännetecknad av att lagerhuset (21) är tillhandahållet i statom (20).
10. Roterande maskin enligt något av kraven 1 till 9, kännetecknar! av att den roterande maskinen (1) är en roterande maskin med konstant hastighet. 530 523 16
11. Roterande maskin enligt något av kraven 1 till 10, kännetecknad av att den roterande maskinen (1) uppvisar en stor massa vid en stor diameter av rotorn (10).
12. Raffinör, kännetecknad av att innefatta en roterande maskin (1) enligt något av kraven 1 till 11.
13. Förfarande för vibrationsstyrning av en roterande maskin (1), innefattande steget: mätning (210) av egenskaper för åtminstone en av en stator (20) och en rotor (10) av den roterande maskinen ( 1), vilka egenskaper är relaterade till åtminstone ett av lagerglapp och vibrationsbeteende, kännetecknat av det ytterligare steget: styrning (212) av ett termiskt energiutbyte i ett lagerhus (12, 21) för åtminstone en av nämnda stator (20) och nämnda rotor (10) som svar på de uppmätta egenskaperna; vilket termiskt energiutbyte tillåter tillhandahållande av både värme och kyla.
14. Förfarande enligt krav 13, kännetecknat av att mätnings- (210) och styrnings-stegen (212) utförs under drift av den roterande maskinen (1).
SE0602101A 2006-10-02 2006-10-02 Roterande maskin, raffinör och förfarande för vibrationsstyrning av en roterande maskin SE530523C2 (sv)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0602101A SE530523C2 (sv) 2006-10-02 2006-10-02 Roterande maskin, raffinör och förfarande för vibrationsstyrning av en roterande maskin
PCT/SE2007/050619 WO2008041919A1 (en) 2006-10-02 2007-09-05 Bearing play adjustment
CN2007800364400A CN101523066B (zh) 2006-10-02 2007-09-05 一种用于精磨机的旋转机械
US12/443,206 US8303185B2 (en) 2006-10-02 2007-09-05 Bearing play adjustment
CA002664981A CA2664981A1 (en) 2006-10-02 2007-09-05 Bearing play adjustment
EP07808856A EP2069650A4 (en) 2006-10-02 2007-09-05 STOCK CLEARANCE ADJUSTMENT

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0602101A SE530523C2 (sv) 2006-10-02 2006-10-02 Roterande maskin, raffinör och förfarande för vibrationsstyrning av en roterande maskin

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE0602101L SE0602101L (sv) 2008-04-03
SE530523C2 true SE530523C2 (sv) 2008-07-01

Family

ID=39268693

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0602101A SE530523C2 (sv) 2006-10-02 2006-10-02 Roterande maskin, raffinör och förfarande för vibrationsstyrning av en roterande maskin

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8303185B2 (sv)
EP (1) EP2069650A4 (sv)
CN (1) CN101523066B (sv)
CA (1) CA2664981A1 (sv)
SE (1) SE530523C2 (sv)
WO (1) WO2008041919A1 (sv)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8469597B2 (en) * 2008-04-16 2013-06-25 Honeywell International Inc. Active preload control for rolling element bearings
US10119419B2 (en) 2009-10-16 2018-11-06 Borgwarner Inc. Method for determining bearing play of exhaust-gas-turbocharger friction bearings
BR112012016868A2 (pt) * 2010-01-11 2018-05-15 Siemens Ag turbina eólica de acionamento direto com um sistema de resfriamento.
EP2520797B1 (en) * 2011-05-03 2015-10-21 Siemens Aktiengesellschaft Direct drive wind turbine with a thermal control system
SE1151033A1 (sv) * 2011-11-03 2013-04-30 Metso Paper Sweden Ab Förfarande och anordning för justerbart spel i en roterande maskin
ITMI20121395A1 (it) * 2012-08-06 2014-02-07 Wilic Sarl Metodo, programma, e sistema di controllo per controllare il precarico di un cuscinetto di un aerogeneratore e aerogeneratore comprendente tale sistema di controllo
EP2964907B1 (en) * 2013-03-07 2019-10-30 Rolls-Royce Corporation Gas turbine engine clearance control
CN103196410B (zh) * 2013-04-03 2016-08-03 广东富华机械装备制造有限公司 一种汽车轮毂轴承轴向游隙测量仪及其使用方法
JP6856403B2 (ja) * 2017-02-24 2021-04-07 本田技研工業株式会社 スクイズフィルムダンパベアリング装置
RU180841U1 (ru) * 2017-11-10 2018-06-28 Общество с ограниченной ответственностью "Уралэнергосервис" Электрическая машина
RU182990U1 (ru) * 2018-02-02 2018-09-07 Общество с ограниченной ответственностью "Уралэнергосервис" Электрическая машина
FI128873B (sv) * 2019-12-17 2021-02-15 Valmet Technologies Oy Arrangemang och förfarande för reglering av skärbettens bettmellanrum i en raffinör
RU2750182C1 (ru) 2020-12-09 2021-06-23 Николай Юрьевич Овчаренко Способ управления характеристиками подшипника скольжения при помощи температуры и подшипник скольжения для его реализации

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2352206A (en) * 1942-02-07 1944-06-27 George H Kendall Controlled temperature bearing
US3317258A (en) * 1964-10-06 1967-05-02 Leblond Mach Tool Co R K Compensation for spindle creep due to bearing temperature
DE1274450B (de) * 1966-06-27 1968-08-01 Entwicklungsring Sued G M B H Waelzlagerpaar, insbesondere fuer verdrehbare Rohrabschnitte von Strahlrohren bei Flugzeugen
DE1272732B (de) * 1966-06-07 1968-07-11 Entwicklungsring Sued G M B H Waelzlagerpaar mit selbsttaetigem Ausgleich des Lagerspieles, insbesondere fuer Strahlablenkeinrichtungen an Flugzeugtriebwerken
JPS5776320A (en) * 1980-10-30 1982-05-13 Nakamuratome Seimitsu Kogyo Kk Cooling device for bearing part
US4514123A (en) * 1981-10-29 1985-04-30 Kearney & Trecker Corporation Adaptive control system for machine tool or the like
US4626111A (en) * 1985-07-25 1986-12-02 Farrel Corporation Self-compensating anti-friction bearing clearance device
DE3826945A1 (de) 1988-08-09 1990-02-15 Skf Gmbh Verfahren und anordnung zur beeinflussung der luft oder vorspannung von waelzlagern
JP2510758B2 (ja) 1990-05-21 1996-06-26 株式会社 牧野フライス製作所 機械の主軸用軸受の冷却方法
SE509392C2 (sv) * 1997-05-27 1999-01-18 Abb Stal Ab Anordning för en rotormaskin
FR2775035B1 (fr) * 1998-02-18 2000-03-10 Snecma Pilotage du jeu radial d'un roulement
DE60226148T2 (de) * 2001-08-13 2009-07-02 Makino Milling Machine Co. Ltd. Vorrichtung mit drehender welle

Also Published As

Publication number Publication date
EP2069650A1 (en) 2009-06-17
EP2069650A4 (en) 2010-11-10
CN101523066A (zh) 2009-09-02
US20100226602A1 (en) 2010-09-09
WO2008041919A1 (en) 2008-04-10
US8303185B2 (en) 2012-11-06
SE0602101L (sv) 2008-04-03
CA2664981A1 (en) 2008-04-10
CN101523066B (zh) 2011-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE530523C2 (sv) Roterande maskin, raffinör och förfarande för vibrationsstyrning av en roterande maskin
EP2796740B1 (en) Direct driven wind turbine with a sliding bearing arrangement
Zhang et al. Experimental study on pad temperature and film thickness of tilting-pad journal bearings with an elastic-pivot pad
US10508710B2 (en) Cooled flywheel apparatus having a stationary cooling member to cool a flywheel annular drive shaft
US8579608B2 (en) Fluid energy machine
Kim et al. Start-stop characteristics and thermal behavior of a large hybrid airfoil bearing for aero-propulsion applications
KR100826994B1 (ko) 발전기용 축봉장치
Ryu et al. On the failure of a gas foil bearing: high temperature operation without cooling flow
Martowicz et al. Experimental and numerical study on the thermal control strategy for a gas foil bearing enhanced with thermoelectric modules
Bagiński et al. The effect of cooling the foil bearing on dynamics of the rotor-bearings system
Tong et al. Double Overhung Disk and Parameter Effect on Rotordynamic Synchronous Instability—Morton Effect—Part II: Occurrence and Prevention
Yang et al. Experimental study on the characteristics of pad fluttering in a tilting pad journal bearing
Żywica et al. Investigation of unconventional bearing systems for microturbines
CN110345165A (zh) 一种可以主动温度调节的轴承座
Ye et al. Experimental Research of Journal Orbit for Water‐Lubricated Bearing
Irving et al. High-speed bearing technologies for wastewater treatment applications
JP2006138353A (ja) すべり軸受及びすべり軸受を備えた回転電機
Lu et al. Cage speed of hydrodynamic rolling hybrid bearings
Gebler et al. Investigating the diagnostic capabilities of monitored system parameters to support improvements in conveyor operation and maintenance
Oakes et al. Motor primer-part IV
Finley et al. Sleeve versus antifriction bearings: selection of the optimal bearing for induction motors
JP4826088B2 (ja) 油圧浮揚式電気動力計
Khatri et al. Design and prototype test data for a 300 kW active magnetic bearings-supported turbine generator for natural gas pressure letdown
Walton et al. Measurements of static loading versus eccentricity in a flexure-pivot tilting pad journal bearing
JP2012140984A (ja) 立軸回転電機の軸受装置

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed