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主动磁轴承

优化系统效率,增强可靠性和可持续性

雷电竞下载appCalnetix技术专业从事高速旋转机械支持的专利主动磁轴承(AMBs),这有助于优化系统效率,提高可靠性和可持续性。

我们已经开发了许多磁轴承系统,用于各种各样的商业系统,包括高效率鼓风机,高速压缩机,有机朗金循环(ORC)系统和更多。通过改进磁轴承组件的制造流程和进一步优化控制器,我们降低了与磁轴承集成相关的成本,这在整个系统成本中占了相当大的比例。

优势

我们提供的Powerflux™磁轴承在径向和并排组合配置和Xcelflux™磁轴承与一个独特的线圈结构。Calnetix主动磁轴承的独特优势包括以下:

非接触式的支持

在设计高速旋转机械时,Calnetix的主动磁轴承比传统的滚子轴承或液膜轴承具有独特的优势。与传统的轴承不同,电磁轴承将目标转子悬浮在磁场中。结果是一个非接触转子支持系统极低的摩擦和没有接触磨损。非接触式磁力轴承的一些好处包括:

  • 低功耗,低发热
  • 更高的可实现的速度
  • 低可听噪音

低振动传递率

Calnetix利用一种自适应同步力抑制算法来最小化从转子到壳体的振动传递。低传输振动在与食品、医疗和国防工业相关的高精度应用中非常重要。低振动传递率的好处包括:

      • 最大限度减小磁轴承结构振动
      • 减少磁轴承的动态载荷
      • 减少MBC能耗
      • 显著降低可听噪音

      运行状况监视和诊断

      Calnetix的主动磁轴承产品设置简单,它允许用户监测磁轴承系统的健康。Calnetix的AMBs包括一个位置传感器、一个磁致动器和一个微控制器,使机器的健康监测和诊断易于访问。通过连接到外部计算机,通过高级诊断,可以识别、分析和归档机器的运行状况和历史性能。通过添加Calnetix的高频数据捕获硬件和接口,可以增强运行状况监视。

      一些健康监控功能包括:

      • 易于监测与活振动
      • 能够监测轴承负荷在所有轴
      • 能够记录高级数据和故障日志
      • 可选的数据采集附加组件,提供更高质量和更高分辨率的数据
      Calnetix运行状况监视和诊断

      先进的方法集成机器设计

      在大多数情况下,Calnetix利用广泛的多学科的内部专业知识,与客户合作设计整个机器的磁轴承,而不是简单地提供磁轴承部件。这实现了机器作为一个集成系统的最佳性能,充分发挥了磁轴承系统的潜力。Calnetix的竞争优势包括:

      • 广泛的内部专业领域,包括机械,电磁,旋翼动力学,热学和电子设计和分析
      • 改进的专利设计和优化代码,允许更快的一代优化磁轴承几何与更少的迭代
      • 分析解决方案源自内部和第三方FEA模块的结合

      高级图形用户界面

      Calnetix开发了一个新颖的图形用户界面(GUI),为用户和专家提供了一种直观的方式来使用磁轴承系统的固有优点。这个GUI已经根据内部和外部客户的反馈不断改进和升级。GUI提供了磁轴承和机器性能的所有方面的见解。它是用于系统设置、监控和诊断的平台:

      • 自动机械间隙检查
      • 自动电气连接试验
      • 为了操作或测试的需要,将转子悬浮到任何想要的位置
      • 内置传递函数和频率响应工具使调试更加简单

        ray电竞竞技

        Powerflux™AMBs使用同极永磁偏置磁场和电磁场,而Xcellflux™AMBs使用异极电磁偏置磁场和电磁控制场。两种产品都ray电竞竞技是低成本和易于组装,如下所示和描述。

        PowerFlux™

        XcelFlux™


        PowerFlux™

        • 永磁偏压
        • 同极的设计
        • 径向轴承和轴向轴承的组合
        • 具有低功耗和低冷却要求的高性能
        • 适用于高性能和精密应用,包括国防、机床、发电和小于1mw的油气压缩机和膨胀器
        功率通量

        组件

        磁力轴承不能自己工作;它们需要多个组件作为一个独特的系统一起工作。Calnetix已经设计和开发了构成主动磁轴承系统的所有组件,这些组件如下所示和描述。

        致动器

        位置传感器

        速度传感器

        备用轴承

        磁轴承控制器

        图形用户界面

        致动器

        主动磁轴承中的致动器是将受控力应用于机器轴以控制其位置的电磁铁。一种径向执行机构由层叠堆叠控制线圈和极点安排,以提供两个正交的控制轴。在Calnetix致动器中还使用永磁体的排列来产生线性化偏置磁通。其他AMB制造商生产线性化磁通与直流在控制线圈。另外两种常见的执行机构配置是径向/轴向的组合执行机构和独立的轴向执行机构。

        AMB驱动器必须连接到磁轴承控制器(MBC),该控制器根据位置传感器反馈信号和控制算法向线圈提供控制电流。

        了解单极永磁偏磁主动磁轴承的工作原理,请点击在这里

        驱动器在主动磁轴承

        位置传感器

        位置传感器是任何主动磁轴承的关键部件。它们的作用是不断地向控制器提供转子位置的最新准确信息,这些信息不受外部因素的影响,如速度、温度、灰尘、工作流体、外部磁场和电场等。尽管在发展自感式磁力放大器方面取得了重大进展,其中位置测量和力产生的功能结合在一个物理部件中,但其基本性能限制可能会限制其在低成本、低速机器上的使用。传统的轴承安排利用专用的径向和轴向传感器将保持主导地位。

        不同类型的位置传感器具有不同的属性组合,这使得它们中的一些比其他的更适合特定的应用程序。但是,在工业环境中,最好有一种技术能够涵盖尽可能多的应用程序。从各种各样的可用技术,包括光学、电容和电磁位置传感器,后者似乎是最普遍的解决方案。Calnetix根据具体应用使用了四种类型的传感器:

        所有的传感器包括位于机器中的敏感元件(传感器头),需要测量位移,和传感器电子,通常位于磁轴承控制器(MBC)。

        位置传感器
        CBR涡流位置传感器

        速度传感器

        速度传感器向主动磁轴承提供有关转速和转子角位置的信息,这些信息是在速度变化时调整控制参数和使转子不平衡消除所需的。Calnetix使用两种专用速度传感器。两个传感器都利用一个直流磁场源,一个霍尔效应元件测量该磁场和转子上的一个特征,如一个缺口调制磁场。

        • 智能速度传感器-智能速度传感器利用一个内置磁铁作为磁场源,两个霍尔效应传感器差分场测量和一个内部逻辑,寻找周期性模式在磁场随时间变化,然后解释为速度。由于这些传感器的设计目的是寻找磁场的任何周期模式,而不考虑水平,它们不需要任何校准,非常容易使用。缺点是,它们不能提供灵敏度调整方面的灵活性,而这在某些应用程序中可能需要。
        • 可编程的速度传感器-这些传感器利用两个可编程的霍尔效应传感器和一个外部磁场源。可编程的霍尔效应传感器的参数可以调整,以解决具体的具体应用。这些传感器通常集成到“死极”的径向致动器,以利用已经可用的致动器偏置磁场。这大大减少了轴向长度的机器,并允许更大的转子动态裕度。

        备用轴承

        当磁轴承系统失活时,备用轴承为旋转总成提供支撑,并在磁轴承过载或磁轴承的某些部件失效时提供转子支撑。在正常运行中,备份轴承不是主动的,因为他们将有一个小的径向和轴向间隙的旋转总成。这个间隙最多是磁轴承气隙的一半,通常要小得多。

        最常见的备用轴承配置使用Calnetix是两个双对角接触球轴承预紧面对面(DF)。这种安装要求轴承外race被夹紧-无论是硬或通过弹簧-在外race。混合轴承与常规SAE 52100钢赛跑和SiN3球是标准的。高速应用的备份轴承通常是无笼和使用润滑脂膜,干膜润滑剂或轻润滑脂填充。

        支撑轴承

        磁轴承控制器

        雷电竞下载appCalnetix技术公司已经开发并部署了先进的磁轴承控制器(MBCs),它包含了运行磁轴承系统所需的所有元素。该公司目前在Insight™系列中生产两个不同的MBC平台,在Concurrence™系列中生产一个。

        有关更多信息,请参见磁轴承控制器产品页面。

        Calnetix Insight 804磁轴承控制器

        图形用户界面

        Calnetix服务图形用户界面(GUI)用于系统设置、监视、诊断和系统标识。前面板的上半部分,如下所示,显示两个径向轴承传感器的轨道图和轴向轴承传感器的时间历史图。显示的其他操作变量包括旋转速度、静态电流、同步位移和电流。状态变量,如悬浮和故障状态,也被指示。右边的系统信息窗口给出了GUI、固件、参数文件和机器序列号说明符的版本信息。

        更详细的信息或功能可以通过动作按钮访问:数字信号处理器(DSP)动作,查看日志,故障总结,查看/设置参数和测量。附加功能包括:

        • 传递函数测量-工厂传递函数,补偿器传递函数,开环传递函数,闭环传递函数和灵敏度传递函数
        • 日志-故障,事件,ESD数据,机器特定的校准和系统数据
        • 范围-关键操作信号的内部高频测量,如转子运动和线圈电流(执行机构力)
        • 连续数据采集——长期记录高频数据,如位置、电流、速度等,用于磁盘存储

        为什么使用主动磁轴承?

        主动磁轴承(AMBs)已经在商业旋转机械中使用了30多年,由于无摩擦运行和缺乏可磨损部件,主动磁轴承提供了更高的性能和延长机器寿命。在全行业范围内,磁轴承系统的生产有所增加,这导致了整体成本的降低和更快的市场采用。一些优势的切换到磁轴承,包括:

        • 旋转部件与静止部件之间无物理接触
        • 无需润滑系统(环保)
        • 在恶劣环境下功能齐全
        • 低功率损耗
        • 动态测试、健康监视和数据记录
        • 和更多的……

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