主动磁悬浮轴承系统保护轴承热特性研究及减摩设计

针对主动磁悬浮轴承系统(AMBs)转子跌落过程中转子与保护轴承碰摩产生巨大冲击、振动和大量摩擦热,易使保护轴承失效的问题,对立式转子跌落到保护轴承过程中的热特性进行了研究,分析了转子跌落对保护轴承造成破坏的主要影响因素,进而提出了一种采用磁控溅射技术在保护轴承关键表面沉积固体润滑薄膜(类石墨碳基薄膜,GLC)的减摩方法,并对镀膜、未镀膜的保护轴承进行了转子跌落试验。研究结果表明:跌落转速为20000 r/min时,保护轴承的最高温度为210.60℃,出现在转子与轴承内圈端面高速碰摩阶段,该温度超过了轴承钢160℃的回火温度,导致轴承烧伤而失效。在跌落试验中,镀有GLC薄膜的自润滑保护轴承试验后的沟道和端面外观明显优于未镀膜保护轴承,由碰摩发热导致的内圈端面硬度下降也较轻,质心轨迹和轴向位移更加平稳,温升更低,GLC薄膜起到了关键的自润滑和减摩功能,提高了保护轴承的使用寿命和服役可靠性,为解决主动磁悬浮轴承系统中保护轴承易失效而发生重大事故的问题提供了一种思路和方法。

磁悬浮轴承系统跌落转子-保护轴承的动态响应分析

保护轴承是磁悬浮轴承系统发生失稳、掉电等故障后保护系统的重要部件,其动态性能直接影响磁悬浮轴承系统的安全性和可靠性。通过有限元软件Abaqus和舍弗勒轴承动力学软件Caba3D建立了柔性转子和保护轴承的动力学模型,开展了从转子开始跌落到转子-保护轴承系统相对稳定状态的动态响应研究,分析了转子和保护轴承内圈转速、转子质心轨迹、转子与保护轴承内圈的碰撞力、球之间的碰撞力、球与内圈之间滑动速度随时间的变化过程。结果表明:在转子的驱动下,保护轴承内圈转速先以极高的加速度升高,当内圈转速与转子接近时,转子和内圈转速又以极低的减速度降低;当保护轴承内圈加速时,转子的质心轨迹紊乱,转子与内圈的碰撞力较大,并且内圈与球之间的滑动速度随着时间增加逐渐增加;当保护轴承内圈减速时,转子与内圈的碰撞力较小,并且内圈与球之间的滑动速度随着时间增加逐渐降低。

互感式自检测磁悬浮轴承系统的检测原理研究

基于差动变压器原理 ,提出从控制电磁铁线圈的两端提取因偏置磁通随位移变化而互感的诱导电压 (电流 ) ,作为反馈信号构成闭环控制的自检测磁悬浮轴承系统。偏置电磁铁采用脉宽调制 (PWM)电压信号驱动。所要检测的互感电压 (电流 )信号的PWM的电流频率的成分是电磁铁互感系数的函数 ,互感系数又是转子气隙位移的函数。该信号经过全波整流得到与转子位移成比例的电压信号 ,将该位移信号由PID控制器转换为调整转子位移的控制信号。

磁悬浮轴承系统三电平开关功率放大器的研究

介绍了三电平开关功率放大器的典型结构和工作原理,采用三电平采样/保持控制技术对开关功率放大器进行仿真和电流跟踪实验,首先从输出电流纹波、电流响应速度和电流跟踪特性方面对仿真结果进行了分析;然后对三电平采样/保持开关功率放大器从单位阶跃响应、频率响应、电流跟踪特性和总谐波失真等方面进行了实验;最后通过磁悬浮轴承系统的高速旋转实验,验证所研究的开关功率放大器具有良好的稳态和动态性能,且可以满足磁悬浮轴承系统的要求。

磁悬浮轴承系统

主动磁悬浮轴承是利用磁场力和转子动力学、电工电子学、控制理论、计算机技术以及数字信号处理等综合技术。实现无机械接触的新型轴承，属于高技术领域。

斯凯孚磁悬浮轴承系统成功应用于中国市场

斯凯孚（SKF）S2M磁悬浮轴承已成功地应用于浙江绍兴三金石化公司的生产线，这些磁悬浮轴承配备在三金石化公司引进的法国低温星（CRYOSTAR）公司所生产的透平膨胀机上。

磁悬浮轴承横向磁通传感器设计与分析

横向磁通传感器因结构紧凑和高检测精度在磁悬浮轴承系统中具有广阔的应用前景。随磁悬浮轴承技术的发展,对横向磁通传感器的检测性能提出了更高要求。为进一步提升横向磁通传感器的性能,满足磁悬浮转子高精度位移监测需求,本文针对灵敏度指标对传感器进行设计与分析。通过建立传感器的数学模型和电磁场有限元分析,研究了激励频率和线圈参数之间的关系。对传感器线圈匝数与灵敏度的相关性进行了数值研究,从检测转子的角度分析了趋肤效应对传感器灵敏度的影响。设计了传感器信号处理电路实现由位移信号到电压信号的转换,并搭建实验平台对传感器的输出特性进行测量。实验结果表明,当灵敏度为20 mV/μm、检测范围为±500μm时,传感器的线性度为0.69%,且具有良好的动态特性,适用于磁悬浮轴承系统的转子高精度径向位置检测。

基于改进型双模分数阶重复控制器的高速磁悬浮电机谐波电流抑制

主动磁悬浮轴承系统的转子不平衡和传感器跳动会使系统产生谐波电流,从而导致谐波振动。重复控制器能同时抑制同频和倍频谐波,但传统重复控制器必须确保控制系统的采样频率与实际转频之比为整数,极大地限制了其适用性。为解决此问题,设计了一种改进型双模分数阶重复控制器。采用拉格朗日插值法将分数阶变为整数,解决了重复控制的非整数延迟问题;通过双支路独立地消除奇偶次谐波,第1次、2次、3次、4次和5次谐波分别降低了87.9%、61.3%、86.9%、36.9%和85.3%。仿真和试验结果验证了改进型重复控制器对谐波电流抑制的精确性和有效性。

基于扩张状态观测器的磁悬浮轴承控制策略

磁悬浮轴承控制系统在实际运行过程中会受到各种外力扰动,特别是在负载发生变化时,电磁力与负载力瞬间失衡,造成位置调节有一定的滞后,不仅对磁悬浮控制系统的稳态精度产生影响,而且影响系统的精度以及动态性能。针对上述问题,将扰动扩张观测器应用于磁悬浮轴承控制系统中,对系统扰动进行实时估算和补偿,缩小扰动所产生的误差,进一步提升系统控制性能和抗干扰性能。通过MATLAB/Simulink验证该方案能够快速估算和补偿系统扰动,减小位移波动,提高系统稳定性。

磁悬浮轴承转子系统动态特性的实验研究

通过激振实验获得磁悬浮轴承转子系统的动态特性参数,并与实际运行状态进行比较。结果表明,激振实验能够获得系统在高速旋转状态下的稳定性、临界转速及其与控制参数间的关系。另一方面,激振实验结果表明,某些临界转速值对控制参数的灵敏度很小,无法通过改变控制参数,改变这些临界转速值。

磁悬浮轴承-转子系统的分岔与混沌特性

研究磁悬浮轴承-转子系统主共振情形时的非线性动力学行为。由Taylor级数展开得到非线性电磁力的表达式。用Lung-Kutta法计算系统的运动响应。借助Poincare影射和Lyapunov指数对系统的运动形态进行分析。结果发现了在主共振情形下系统中由环面破裂产生的混沌现象及之后的由倍周期分岔导致的混沌现象。

磁悬浮轴承-转子系统非线性行为的控制

利用状态反馈法,对磁悬浮轴承-转子系统的振动进行控制。通过理论推导,证明在原点附近,可近似地将受控系统分解为两个渐近稳定的子系统之和。借助数值仿真对转子受控前后的运动响应进行分析,以验证该控制方案的有效性。通过比较发现,提出的状态反馈控制方案不但能控制转子的周期运动,而且对该系统的概周期运动和混沌运动也能进行有效控制。

斯凯孚（SKF）获得沈鼓集团磁悬浮轴承合同

日前，斯凯孚（SKF）获得了—份为沈阳鼓风饥集团股份有限公司提供S2M磁悬浮轴承系统的合同。 SKF为沈鼓提供的磁浮轴承系统将采用一种经实地验证的设计，该设计在全球范围内广泛用于天然气管道压缩机。S2M磁悬浮轴承可确保转子控制完全符合磁悬浮轴承的国际标准（ISO14839,API617）。

磁悬浮轴承转子动力学分析及其主动控制研究

转子是磁悬浮轴承系统旋转机械的核心部件,其性能与系统稳定性及各项技术指标紧密相连。磁悬浮轴承转子系统以其高转速,高功效的特点已成为当代旋转机械系统的核心,有效提高其安全性能已经成为研究因素里的重中之重。综述了磁悬浮轴承转子系统动力学特性研究内容的现状和研究方法的应用,以及转子振动主动控制的几种方式,分别针对每个要素的不同研究方法做出了分析与总结,旨在对磁悬浮轴承转子振动控制技术的发展趋势进行展望。

磁力轴承-转子-基础系统的耦合动力学分析

研究了基础运动对磁力轴承转子系统动力学特性的影响,结合转子运动方程和系统控制器的电学微分方程,分析了陀螺效应、传感器与磁轴承非共点安装对系统动力学性能的影响,建立了磁悬浮轴承-转子-基础系统的机电耦合动力学模型,应用所建模型对5自由度磁悬浮转子系统进行了动力学性能分析。结果表明,基础的支承刚度对转子的摆动频率及临界转速影响显著,该模型适用于5自由度磁悬浮轴承-转子-基础系统的动力学性能研究。

空间电压矢量PWM控制的磁轴承开关功放设计

传统的五自由度对磁轴承多采用半桥或全桥结构,导致功率放大部分结构复杂、体积大以及成本高,本文针对目前磁轴承功率放大器的缺点,基于空间电压矢量(SVPWM)控制策略,提出了一种三电平三桥臂功率放大器的实现方法,利用三桥臂同时驱动两个独立的磁轴承线圈,从而减少功率放大器的数量,可以大大减小系统的体积,提高系统可靠性。

基于自适应陷波器的电磁轴承不平衡补偿方法

给出了一种基于陷波器的电磁轴承不平衡补偿的自适应方法。该方法不需要系统的具体模型 ,通过实测的灵敏度函数求得 T矩阵 ,来保证系统稳定性。利用锁相环路实时跟踪转速 ,产生与转速同频的正弦信号 ,在很大的转速范围内进行跟踪补偿。方法简单 ,易于实现 。

一个时滞反馈受控机电系统中的暂态混沌

研究了一种具有时滞反馈的磁悬浮轴承系统的暂态混沌现象.数值分析表明,在相当大的时滞取值区间内,该系统的最终稳态运动不仅对初始值极其敏感,而且对反馈环节中的时滞也极其敏感.并对这种暂态混沌运动现象作了初步解释.

V-Gap度量磁悬浮推力轴承系统H_∞控制器设计

磁悬浮压缩机变叶尖间隙喘振控制策略的实现,需要推力轴承系统控制转子精确跟踪轴向位置以及应对轴向载荷多变的问题。为保证磁悬浮推力轴承系统鲁棒控制器能够满足一定的位置跟踪和抗干扰性能,对磁悬浮推力轴承系统建模,将VGap度量与广义稳定裕度评价结合设计H_∞控制器。介绍了V-Gap度量和广义稳定裕度,对推力轴承系统建模利用V-Gap度量定量分析系统参数不确定性对被控对象的影响程度;在混合灵敏度H_∞控制基础上,提出以广义稳定裕度为稳定性要求的控制器设计方法,并试验验证该方法合理性。研究结果表明:设计后控制器具有更好的鲁棒性及位置跟踪性能。

amarl（阿玛尼）LP90黑胶唱盘系统

近期LP复苏的热潮越演越烈，不少资深老牌均推出新设计的产品应市，而同时，一些新面孔也渐渐浮现出来，而且当中不乏实力雄厚者，amari就是其中的代表者之一。