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Le turbine dei motori non guidano l'apparecchiatura pesante

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I motori elettrici con i cuscinetti magnetici possono guidare i pozzi ad alta velocità in apparecchiatura pesante.

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Sfide ad alta velocità del presente dei pozzi di rotazione per gli assistenti tecnici, specialmente in apparecchiatura pesante che disegna molti megawatt di potere. Gli esempi includono le pompe ed i compressori per i funzionamenti del olio-e-gas, gli alberini industriali ed i sottosistemi aerospaziali. Tali macchine, che possono avere pozzi che pesano parecchie tonnellate e funzionano a 10.000 giri/min. o a più, sono a vibrazioni estreme inclini, l'eccessivo calore e guasto catastrofico se tutte le parti meccaniche vanno troppo lontano dall'allineamento.

Un'opzione è di evitare le turbine che alimentano tradizionalmente tali applicazioni e preferibilmente utilizzano i motori elettrici accoppiati con gli azionamenti di variabile-frequenza (VFDs). Quello? s perché alcune messe a punto con comando a motore possono trasportare attendibilmente il potere a 15 Mw sotto controllo preciso, con il funzionamento più regolare e l'alta efficienza che le alternative della turbina. Inoltre, effettuano specialmente il pozzo quando comprendono i cuscinetti magnetici attivi (AMBs).

Disegni su grande scala tradizionali

Il vapore e le turbine a gas sono ampiamente usati in compressori della olio-conduttura, generatori, navi, generatori ed altre attrezzature pesanti. Turbine a gas, un tipo di macchina a combustione interna, compressore delle coppie alla turbina attraverso una camera di combustione. Il compressore estrae l'aria e la pressurizza; allora il combustibile disperde attraverso l'aria e brucia. L'aria calda risultante allora attraversa l'elica della turbina, in cui espande e gira un braccio di abbattimento. Le turbine a vapore azionano lo stesso senso ma usano l'acqua preferibilmente.

Oltre a fare funzionare le macchine più approssimativamente con comando a motore, il vapore e le turbine a gas hanno cinque svantaggi importanti. Sono relativamente inefficienti, in genere intorno 60% circa. Emettono più CO2 per unità dell'output di forza motrice che i disegni elettrici. Il vapore e le turbine a gas hanno bisogno di frequente manutenzione perché i loro iniettori, fissaggi dello scarico, cuscinetti, guarnizioni ed imballaggio sono componenti di usura ed hanno bisogno del controllo o del rimontaggio normale. La maggior parte consistono dei drivetrains di specialità non ampiamente - disponibili. La mancanza di disponibilità disponibile immediatamente porta ai termini d'esecuzione maggiori.

Disegni azionati da motore

Un'altra alternativa è di alimentare l'apparecchiatura pesante con i motori ad alta velocità e VFDs. Un assistente tecnico può selezionare un motore VFD-controllato per alimentare una macchina ad alta velocità a quattro punti di base:

Confermi la posizione ha infrastruttura elettrica. Allora definisca la macchina? il disegno di base e la geometria di s e con aiuto del fornitore, selezionano un motore.

Selezioni un disegno del cuscinetto per essere adatta alla dinamica della gamma e del rotore di velocità di applicazione. Due scelte comuni per apparecchiatura pesante ad alta velocità sono i cuscinetti e AMBs della olio-pellicola, perché i cuscinetti con gli elementi di rotolamento sono la velocità limitata (dalla loro risposta alle forze centrifughe ed alle tendenze per usura della guarnizione e funzionamento approssimativo). Inoltre decida se l'applicazione è abbastanza dura rendere necessari gli schermi del cuscinetto.

Accerti che il drivetrain funzioni nella macchina? orma caratteristica dell'applicazione di s per minimizzare la probabilità delle vibrazioni, di eccessivo calore, o di guasto catastrofico dallo squilibrio. Inoltre, i motori elettrici generano il calore. Possono incorporare aria-aria, aria-acqua, o aprire i circuiti di raffreddamento, secondo se l'ambiente è polveroso o pulito e se i rifornimenti idrici o dell'aria sono disponibili al luogo dell'installazione.

Chieda se l'applicazione deve rispondere alle specifiche rigorose di rumore e di vibrazione. L'apparecchiatura pesante fa spesso. Se applicabile, accerti che l'installazione soddisfaccia i codici regolatori relativi di api, di IEC e di iso. Il disegno del rotore è chiave a soddisfare questo punto.

Requisiti del rotore

I rotori del motore in grande macchinario industriale che funziona all'alto RPM devono sostenere le forze dinamiche significative e lo sforzo materiale. Altrimenti, deformano e possono causare lo squilibrio, le instabilità ed il guasto prematuro del motore. Per impedire tali problemi, un rotore in un'applicazione ad alta velocità, nessuna materia la relativa geometria e rivestimento finale, deve fare fronte alle richieste fondamentali di disegno:

? Il rotore dovrebbe avere perdite elettriche basse così come le perdite di attrito basse anche alle alte velocità di superficie. Dovrebbe sostenere i brevi periodi di surriscaldamento, cominciare freddo e di altro abuso ambientale.

? Il pozzo dovrebbe mantenere le relative proprietà modali? compreso le figure di modo (come undulates, in termini di onde mezze, lungo il relativo asse longitudinale), i coefficienti di smorzamento e le frequenze naturali? sopra il relativo corso della vita.

? Il rotore dovrebbe mantenere il relativo squilibrio residuo (distribuzione irregolare della massa intorno all'asse di rotazione) e resistere a diventare più squilibrato sopra il relativo corso della vita? principalmente sostenendo le forze centrifughe.

L'analisi ed il supporto Software-based dal fornitore possono aiutare gli assistenti tecnici a selezionare i rotori che fanno fronte a queste richieste. È particolarmente importante minimizzare la vibrazione alle varie velocità in macchine con i cuscinetti idrodinamici della liquido-pellicola così come quelle con AMBs, in cui i parametri modali del pozzo parzialmente definiscono i comandi a circuito chiuso.

Sopportare disegno

La buona dinamica del cuscinetto inoltre promuove l'affidabilità della macchina. I cuscinetti che sostengono il rotore possono avere due scopi secondari? per per spostare la macchina? la velocità critica di s a partire dalle velocità di funzionamento normali e minimizza le vibrazioni attenuando. (Altrimenti, le macchine hanno bisogno degli ammortizzatori meccanici esterni.) L'obiettivo è di impedire la vibrazione aumentata, anche se la macchina temporaneamente funziona a frequenza naturale.

A questo scopo, l'apparecchiatura pesante ad alta velocità guidata dai motori comprende spesso i cuscinetti idrodinamici della liquido-pellicola. Una pellicola sottile dell'olio lubrificante separa un giornale girante e uno strato babbitt per impedire il contatto metallo con metallo. Lo spessore della pellicola dell'olio lubrificante dipende dalle dimensioni geometriche, dalle distanze radiali, dalla velocità di rotazione e dalla viscosità dell'olio. Il fermo: Questi cuscinetti soddisfanno soltanto i test di verifica dinamici del rotore per le gamme di velocità specifica.

I due tipi di cuscinetti idrodinamici della liquido-pellicola comprendono i disegni della fisso-geometria (cilindrico compreso, lobo due lobo, tre e lobo quattro) ed i disegni della registrabile-geometria (cuscinetti compresi del inclinare-rilievo). I disegni del lobo hanno sporgenze sulla superficie del pozzo di rotazione che inducono i preloads nella pellicola di olio. Il numero e la geometria dei lobi interessa la rigidezza del cuscinetto e qualità di attenuazione? con i modi di critico-velocità. Ma i cuscinetti idrodinamici soffrono dalle instabilità della liquido-pellicola alle alte velocità della circonferenza una volta caricati leggermente. In opposizione, i cuscinetti del inclinare-rilievo funzionano tramite i rilievi del giornale che imperniano indipendente, per pressione d'olio shapeable profila. Ciò, a sua volta, riduce la rigidezza collegata responsabile della trasmissione della forza, del giro rapido dell'olio e dell'instabilità sfasati.

AMBs, da un lato, evita questi problemi complessivamente. Levitate i pozzi con un campo magnetico per rotazione frictionless del pozzo. ? re adatto ad apparecchiatura pesante, ma soltanto negli ambienti con energia elettrica disponibile facilmente.

Infatti, quello? s perché AMBs ha la maggior parte del significato per apparecchiatura pesante con i motori elettrici, che devono avere una fonte di elettricità comunque. Questi cuscinetti consistono di un'assemblea elettromagnetica, degli amplificatori di potere che forniscono la corrente agli elettromagneti dello statore e di un regolatore e di un sensore di spacco che fornisce le risposte per fare galleggiare e concentrarsi il rotore nello spacco. Misura dei sensori quanto il pozzo devia dalla posizione di ordine. Allora i comandi e l'elettronica di potere modulano il campo elettromagnetico per crossarli di nuovo. AMBs inoltre offre:

Alti affidabilità ed uptime, con il funzionamento (senza olio) pulito

funzionamento di Variabile-velocità e buon posizionamento? comandi più che integrano nelle architetture della macchina

Resistenza alle circostanze estreme ed alla vibrazione

Un rifornimento di informazioni per lavorare i sistemi diagnostici e controllo delle condizioni alla macchina (per aiutare prestazione della macchina della pista degli utilizzatori finali ed apportare i miglioramenti).

Fra gli svantaggi sia che AMBs ha capienza load-carrying più bassa che i cuscinetti della olio-pellicola; tolleranza più bassa ai sovraccarichi; e l'esigenza degli atterraggi di sostegno dei cuscinetti in caso d'emergenza, cuscinetti magnetici viene a mancare o perde il potere.

Per i cuscinetti posteriori e di sostegno è il rotolamento o la pianura. La pianura è più comune, ma i cuscinetti di rotolamento (originale basati su quelli per gli alberini di precisione) possono pozzi di sostegno molti pollici di diametro e la conservazione che funzionano anche dopo che i pozzi si arrestano in loro. Diverso dei cuscinetti normali, i cuscinetti di rotolamento inoltre portano di meno. E nelle emergenze (se il venire a mancare del cuscinetto magnetico), possono temporaneamente sostenere il pozzo alla velocità riduttrice. In opposizione, alcuni cuscinetti normali per il rimontaggio di sostegno di bisogno dopo appena uno o due pozzo si arresta.

avvertimenti dell'Cuscinetto-alloggiamento

Gli alloggiamenti per i grandi, motori ad alta velocità devono rispondere a determinate esigenze impedire il danno del cuscinetto.

Le sedi del cuscinetto nel caso di AMBs dovrebbero non sostenere mai le forze dalla struttura del motore, perché tali forze possono sottoporre il cuscinetto alle forze ed alla vibrazione offensive e possono degradare l'esattezza del sensore.

I cuscinetti devono rimanere freddi. Di conseguenza, gli alloggiamenti che contano sul raffreddamento del ventilatore dovrebbero fornire abbastanza differenza di pressione fra l'aspirazione ed il ventilatore per mantenere la temperatura giù.

I cuscinetti hanno bisogno del montaggio sicuro. gli alloggiamenti del Flangiare-cuscinetto, quelli con i fronti che si serrano sulla struttura della macchina, danno il supporto più certo. Le macchine con i cuscinetti idrodinamici sono più rigide se il cuscinetto? il centro di s interseca il piano dello schermo dell'estremità. Quello? s perché questa configurazione lascia il trasferimento di rotazione delle forze dal rotore nei supporti di cuscinetto via la pellicola di olio senza vibrazioni di trasmissione. Da un lato, sopportando le forze ad una distanza dall'aereo dello fine-schermo fanno le forze di momento che possono eccitare i modi di vibrazione dello fine-schermo. AMBs non ha tali edizioni.

AMBs e struttura dello statore

I motori producono la coppia di torsione attraverso l'accoppiamento elettromagnetico dello rotore-statore e gli impulsi elettromagnetici inducono gli impulsi della radiale-forza che possono deformare la struttura dello statore. La struttura che sostiene lo statore inoltre contiene la sede del cuscinetto ed il rotore. Di conseguenza, se l'alloggiamento impropriamente è progettato o non è isolato, le forze elettromagnetiche possono fare la macchina vibrare. Se la struttura monta su un fondamento con rigidezza difficile o se là? cattivo allineamento della macchina di s, inoltre trasmetterà le vibrazioni attraverso il drivetrain.

AMBs (ed i loro sensori di posizione) disaccoppiano la dinamica e le vibrazioni dell'alloggiamento. Inoltre disaccoppiano l'assemblea del statore-centro dall'alloggiamento funzionando come sospensione passa-basso della molla che minimizza l'influenza (due volte il pozzo RPM) delle vibrazioni di secondo ordine dell'alloggiamento che possono essere difficili completamente da progettare da una macchina.

Arrivederci turbine, ciao motori

Consideri le grandi pompe e compressori utilizzati nelle applicazioni del gas e del petrolio come nelle tre fasi completate della rete trapezoidale nordamericana della conduttura. Questi compressori amplificano la pressione del fluido riducendo il relativo volume. Inoltre, le pompe inoltre aumentano la pressione del fluido, spostarla spesso tramite i tubi? benchè i compressori soprattutto lavorino ai gas compressibili ed alle pompe soprattutto lavori per pressurizzare e spostare principalmente i liquidi incompressibili.

I compressori e le pompe nei funzionamenti su grande scala del gas e del petrolio funzionano più in alcuni casi a 5.000 - 15.000 giri/min. o. Benchè là? la s nessuno standard industriale, questi rende necessari i disegni speciali, perché in questa gamma di velocità generale, i pozzi e le componenti collegate del drivetrain sono conforme alle forze estreme. Qui, gli azionamenti elettrici integrati forniscono più velocemente e le partenze più regolari che le turbine tradizionali? trasportando il potere a 5 a 15 Mw, anche per il turbo-compressore dirigere-guida le applicazioni.

Infatti, gli azionamenti ad alta velocità del motore possono anche sostituire il vapore e le turbine a gas nelle modifiche per amplificare l'efficienza. I compressori e le pompe ad alta velocità hanno requisiti differenti di carico-coppia di torsione alle velocità differenti (secondo efficienza trattata e scorrono i requisiti), ma i motori accoppiati con VFDs si adattano ad efficienza cambiante e scorrono requisiti, che abbassa il costo generale della proprietà. Sulle modifiche, gli assistenti tecnici devono adattare i motori per il cliente per misura l'installazione? orma di s. Il progettista dovrebbe anche lavorare con il fornitore per adeguare al electromagnetics del motore il modo in cui l'azionamento funzionerà nell'applicazione.

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