Типы бесконтактных подшипников в турбокомпрессорах

Подшипники играют важную роль в любом вращающемся механизме. Они не только поддерживают нагрузку узла вращающегося вала, но также уменьшают трение, возникающее между движущимися и неподвижными частями. Общие типы подшипников включают традиционные шариковые подшипники, роликовые подшипники и конические роликовые подшипники. Эти подшипники приемлемы для оборудования, работающего на нормальных скоростях, но ограничены для работы на очень высоких скоростях из-за количества выделяемого тепла. Для работы вращающегося оборудования со скоростью более 10 000 оборотов в минуту (об/мин) требуется другое решение для предотвращения преждевременного выхода из строя.

Введите бесконтактные подшипники. Как следует из названия, эти подшипники позволяют поддерживать вращающийся узел, не касаясь какой-либо другой поверхности. Бесконтактные подшипники обеспечивают наибольшую эффективность за счет устранения типичных потерь в подшипниках из-за трения между телами качения. Существует два основных типа бесконтактных подшипников:гидроподшипники и магнитные подшипники.

Жидкостные подшипники далее подразделяются на гидростатические или гидростатические подшипники. В обоих типах в качестве опорной среды используется такая жидкость, как масло, вода или воздух. Подшипники статического типа используют жидкость под внешним давлением от насоса для поддержки вала. Динамические подшипники основаны на высокоскоростном вращающемся узле, который создает клин под давлением между валом и поверхностью подшипника. В этой статье мы сосредоточимся на жидкостных подшипниках с воздушной фольгой и магнитных подшипниках в качестве опций для высокоскоростных турбокомпрессоров. Давайте подробнее рассмотрим, как работают эти подшипники и какие преимущества они предлагают.

Подшипники воздушной фольги

Воздушные подшипники частично работают из-за отсутствия проскальзывания жидкостей. По мере того, как вращающийся вал увеличивает скорость, молекулы воздуха прилипают к валу и в конечном итоге затягиваются вниз, образуя поддерживающую воздушную подушку. Эта подушка разделяет вал и окружающие компоненты и позволяет валу свободно вращаться. Другим компонентом, необходимым для воздушного подшипника, является воздушная фольга и поддерживающая пружинная конструкция, которая придает подшипнику его несущую способность.

Подшипники с воздушной фольгой имеют то преимущество, что не требуют внешнего насоса или компрессора для повышения давления воздуха. Фольга состоит из тонких кусков жаропрочной стали, которые формируют соответствующую структуру фольги. Это означает, что подшипники обладают такими преимуществами, как отсутствие контакта во время работы и достойная грузоподъемность при очень низкой стоимости производства.

Одним из недостатков подшипников с воздушной фольгой является более низкая грузоподъемность, чем у традиционных роликовых подшипников. Это означает, что поддерживаемые узлы валов должны быть меньше тех, которые поддерживаются подшипниками качения. По этой причине мощность машин, использующих этот тип подшипников, ограничена несколькими сотнями лошадиных сил. В то время как воздушные подшипники не имеют контакта во время нормальной работы, они имеют контакт во время пуска и остановки машинного оборудования. Этот период трения скольжения часто облегчается нанесением антипригарного покрытия, такого как тефлон, на верхнюю поверхность фольги. Однако со временем покрытие изнашивается до тех пор, пока трение при пуске и остановке не станет слишком высоким, и подшипники не выйдут из строя.

Магнитные подшипники

Магнитные подшипники работают, используя электромагниты для левитации ротора во время работы. Ток подается в группу катушек вокруг ротора, которые притягивают вал к каждой катушке, когда она активна. В дополнение к общей левитации подаваемый ток используется для поддержания вращения ротора вокруг центра своей оси, чтобы предотвратить контакт с неподвижными частями. Высокая скорость вращения означает, что положение вала необходимо анализировать с очень высокой скоростью, чтобы подавать ток на соответствующие катушки и поддерживать вращение вала на месте. Для этого требуется усовершенствованный контроллер подшипников.

Магнитные подшипники имеют ряд преимуществ. Во-первых, нет механического износа даже при пуске и останове. Следовательно, для этого типа подшипника практически не существует усталостной долговечности. Кроме того, турбомашины, которые испытывают помпаж, могут быть защищены от повреждений во время помпажа. Магнитные подшипники могут активно обнаруживать скачки напряжения и подавать ток, чтобы поддерживать вращение вала вокруг своей оси. Недостаток заключается в дополнительных затратах на сборку магнитной катушки и активного контроллера подшипника. Таким образом, дополнительный срок службы и надежность магнитных подшипников достигается за счет более высокой цены подшипникового узла.

Воздуходувки, в которых используются бесконтактные подшипники, могут быть более дорогими, но они обеспечивают наибольшую эффективность и рентабельность инвестиций в виде экономии энергии за счет устранения традиционных потерь на трение в подшипниках. Обратитесь к одному из наших экспертов, чтобы узнать, сколько вы можете сэкономить, установив энергоэффективную машину.