Исследование бесконтактных подшипников для турбокомпрессоров

Подшипники играют критическую роль в любом вращающемся оборудовании. Они не только поддерживают нагрузку вращающегося валового сбора, но и смягчают трение между движущимися и неподвижными частями. Общие типы подшипников включают традиционные шаровые, роликовые и конические роликовые подшипники. Эти подшипники приемлемы для оборудования, работающего на нормальных скоростях, но ограничены для работы на очень высоких скоростях из-за выделяемого тепла. Для работы вращающегося оборудования на 10 000+ об/мин (RPM) нужно другое решение для предотвращения преждевременного отказа.

На сцену выходят бесконтактные подшипники. Как следует из названия, эти подшипники позволяют вращающемуся собранию поддерживаться без контакта с любой поверхностью. Бесконтактные подшипники предлагают наивысшую эффективность, устраняя типичные потери подшипников из-за трения между катящимися элементами. Есть два основных типа бесконтактных подшипников: жидкостные и магнитные подшипники.

Жидкостные подшипники дополнительно делятся на гидродинамические или гидростатические. В обоих типах жидкость, такая как масло, вода или воздух, используется как поддерживающая среда. Статические подшипники используют внешне под давлением жидкость из насоса для поддержки вала. Динамические подшипники полагаются на высокоскоростное вращающееся собрание, чтобы создать под давлением клин между валом и поверхностью подшипника. Для этой статьи мы сфокусируемся на воздушных фольговых подшипниках и магнитных подшипниках как вариантах для высокоскоростных турбокомпрессоров. Давайте посмотрим поближе, как работают эти подшипники и преимущества, которые они предлагают.

Воздушные фольговые подшипники

Воздушные фольговые подшипники работают частично благодаря условию непроскальзывания жидкостей. По мере увеличения скорости вращающегося вала молекулы воздуха прилипают к валу и в конечном итоге подтягиваются под него, образуя поддерживающую воздушную подушку. Эта подушка разделяет вал и окружающие компоненты и позволяет валу вращаться свободно. Другой компонент, необходимый для воздушного подшипника — фольга и поддерживающая пружинная структура, дающая подшипнику грузоподъемность.

Воздушные фольговые подшипники имеют преимущество не требовать внешнего насоса или компрессора для закачки воздуха. Фольги состоят из тонких кусков высокотемпературной стали, сформированных в правильную фольговую структуру. Это означает, что подшипники предлагают преимущества отсутствия контакта во время работы и приемлемую грузоподъемность при очень низкой стоимости производства.

Один недостаток воздушных фольговых подшипников — более низкая грузоподъемность, чем у традиционных роликовых подшипников. Это означает, что поддерживаемые валовые сборы должны быть меньше, чем те, что поддерживаются роликовыми подшипниками. По этой причине машины, использующие этот тип подшипника, ограничены несколькими сотнями лошадиных сил. Хотя воздушные подшипники не имеют контакта во время нормальной работы, у них есть контакт при запуске и остановке оборудования. Этот период скольжения часто смягчается нанесением антиприлипного покрытия, такого как тефлон, на верхнюю поверхность фольги. Однако покрытие в конечном итоге изнашивается, пока трение при пусках и остановках не станет слишком высоким, и подшипники не выйдут из строя.

Магнитные подшипники

Магнитные подшипники работают за счет использования электромагнитов для левитации ротора во время работы. Ток вводится в сборку катушек вокруг ротора, которые притягивают вал к каждой катушке при активации. Помимо общей левитации, вводимый ток используется для удержания ротора вращающимся вокруг центра его оси для предотвращения контакта с неподвижными частями. Высокая скорость вращения означает, что положение вала должно анализироваться с очень высокой скоростью для ввода тока в нужные катушки и удержания вала вращающимся на месте. Это требует продвинутого контроллера подшипников.

Магнитные подшипники имеют несколько преимуществ. Во-первых, нет механического износа даже при пуске и остановке. Поэтому нет практического усталостного срока службы для этого типа подшипника. Кроме того, турбомашины, испытывающие surgе (перекачку), могут быть защищены от повреждений во время surgе. Магнитные подшипники могут активно обнаруживать силы surgе и вводить ток для удержания вала вращающимся в своей оси. Недостаток исходит от дополнительной стоимости магнитных катушечных сборок и активного контроллера подшипника. В резюме, добавленная долговечность и надежность магнитных подшипников приходит за более высокую цену подшипникового сбора.

Блоуеры, использующие бесконтактные подшипники, могут быть дороже, но они доставляют наивысшую эффективность и ROI в виде энергосбережений за счет устранения традиционных потерь трения подшипников. Обратитесь к одному из наших экспертов, чтобы увидеть, сколько вы могли бы сэкономить, установив энергоэффективную машину.