透平鼓風(fēng)機(jī)類的CO2空氣循環(huán)鼓風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)速54000/66000（r/min），電機(jī)功率：10kW，轉(zhuǎn)子質(zhì)量3.6kg，軸承直徑48mm。

　　隨著電子元件的集成化以及控制理論和轉(zhuǎn)子動力學(xué)的發(fā)展，經(jīng)過多年的研究工作，國內(nèi)外對電磁懸浮軸承技術(shù)的研究都取得了很大的進(jìn)展。但是不論是在理論還是在產(chǎn)品化的過程中，該項(xiàng)技術(shù)都存在很多的難題，磁懸浮軸承所需解決的難題則主要表現(xiàn)在控制系統(tǒng)和滿足轉(zhuǎn)子軸系動力特性上。在重視控制系統(tǒng)研究的同時，著重研究系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析，從而更有效地改進(jìn)控制方法和策略；采用具有強(qiáng)魯棒性的滑�？刂�、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等，實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性的控制[3-4]。
磁浮軸承技術(shù)國內(nèi)總體水平達(dá)到了工程應(yīng)用的水平，產(chǎn)品應(yīng)用電磁懸浮軸承后都要進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造。從目前的技術(shù)水平看，國內(nèi)的電磁懸浮軸承技術(shù)應(yīng)用在常溫的設(shè)備上應(yīng)該已經(jīng)具備了條件。

2.2　電磁懸浮軸承的優(yōu)點(diǎn)

　　目前在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用的基本上都是傳統(tǒng)的電磁懸浮軸承(需要位置傳感器的磁懸浮軸承)，這種軸承需要5個或10個非接觸式位置傳感器來檢測轉(zhuǎn)子的位移。由于傳感器的存在，使電磁懸浮軸承系統(tǒng)的軸向尺寸變大、系統(tǒng)的動態(tài)性能降低，而且成本高、可靠性低。由于結(jié)構(gòu)的限制，傳感器不能裝在電磁懸浮軸承的中間，使系統(tǒng)的控制方程相互耦合，控制器設(shè)計(jì)更為復(fù)雜。此外，由于傳感器的價格較高，從而導(dǎo)致電磁懸浮軸承的售價很高，大大限制了它在工業(yè)上的推廣應(yīng)用。如何降低磁懸浮軸承的價格，一直是國際上的熱點(diǎn)研究課題。

Keywords:magneticfloatingbearing,廠房通風(fēng)規(guī)劃;turbineblower;application

　　(1)可以達(dá)到較高的轉(zhuǎn)速：理論上講，電磁懸浮軸承支承的轉(zhuǎn)子最高轉(zhuǎn)速只受到轉(zhuǎn)子材料的限制。通常，在相同的軸頸直徑下，電磁懸浮軸承所達(dá)到的轉(zhuǎn)速比滾動軸承大約高5倍，比流體動壓滑動軸承大約高2.5倍。

　　透平增壓泵，轉(zhuǎn)速24000r/min，電機(jī)功率800W。

　　電磁懸浮軸承完全可以應(yīng)用在各種鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)上。電磁懸浮軸承目前的狀態(tài)正如70年代的計(jì)算機(jī)所處的位置，國內(nèi)專家普遍認(rèn)為，電磁懸浮軸承5年之內(nèi)將大舉進(jìn)軍中國市場，由于國外對國內(nèi)的技術(shù)封鎖，采用電磁懸浮軸承的壓縮機(jī)必然會對傳統(tǒng)的油潤滑軸承壓縮機(jī)產(chǎn)生巨大的沖擊，因此，國內(nèi)研制電磁懸浮軸承壓縮機(jī)時間比較緊迫。

　　

　　S2M公司認(rèn)為電磁懸浮軸承在壓縮機(jī)上應(yīng)用的方向越來越明確，在壓縮機(jī)領(lǐng)域內(nèi)電驅(qū)動裝置的重要性日益增強(qiáng)，用于天然氣處理的各個階段的透平機(jī)均可使用電磁懸浮軸承。在天然氣領(lǐng)域可以應(yīng)用電磁懸浮軸承的透平機(jī)械包括：用于天然氣處理的透平膨脹機(jī)；用于天然氣輸送的壓縮機(jī)；用于天然氣儲存的壓縮機(jī)；用于發(fā)電的透平機(jī)；用于乙烯生產(chǎn)的膨脹透平機(jī)等。

　　電磁懸浮軸承擁有許多傳統(tǒng)軸承所不具備的優(yōu)點(diǎn)。

　　(5)適應(yīng)性好：對極端高溫、極端低溫運(yùn)行環(huán)境都具有很好的適應(yīng)性。

0　引言

　　國內(nèi)對電磁懸浮軸承的研究工作起步較晚，剛剛走出實(shí)驗(yàn)室階段，落后國外約20年。我國有關(guān)磁懸浮軸承研究的進(jìn)展較緩慢。不過，由于電磁懸浮軸承在一些特殊場合具有突出的優(yōu)勢，相關(guān)研究一直在清華大學(xué)，西安交通大學(xué)，南京航空航天大學(xué)，上海大學(xué)等高校開展，也取得了許多研究成果，但主要在理論方面進(jìn)行分析和研究，工業(yè)應(yīng)用目前還幾乎沒有。
南京航空航天大學(xué)是目前國內(nèi)電磁懸浮軸承研究領(lǐng)域中較活躍的單位之一，是目前國內(nèi)電磁懸浮領(lǐng)域中研究成果較多的高校，南航研究磁浮軸承的方向主要集中在高溫磁軸承上。從事過航空發(fā)動機(jī)、鉆床電主軸和無軸承電機(jī)、醫(yī)藥工業(yè)中的高速離心機(jī)（非全懸�。┑难芯�。

　　對于新一代支承技術(shù)性能指標(biāo)的要求為（1）高轉(zhuǎn)速：從每分鐘數(shù)十轉(zhuǎn)到數(shù)十萬轉(zhuǎn)；（2）高精度：要求支承具有良好的動態(tài)性能。例如：轉(zhuǎn)子的動態(tài)振幅要求控制在一定的范圍內(nèi)；（3）可控性；（4）對于各種嚴(yán)酷環(huán)境的適應(yīng)性；（5）可靠性。

關(guān)鍵詞：電磁懸浮軸承；透平式鼓風(fēng)機(jī)；應(yīng)用

　　(6)可控性：電磁懸浮軸承的靜態(tài)及動態(tài)性能都是在線可控的。

4.2經(jīng)濟(jì)性分析

4　電磁懸浮軸承的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性分析

　　透平分子泵，轉(zhuǎn)速24000～50000r/min，轉(zhuǎn)子功率達(dá)到1400kW。
當(dāng)前，國際上對電磁懸浮軸承的研究工作也非�；钴S。1988年召開了第一屆國際磁懸浮軸承會議，此后每兩年召開一次。1991年，美國航空航天管理局還召開了第一次磁懸浮技術(shù)在航天中應(yīng)用的討論會。現(xiàn)在美國、法國、瑞士、日本和我國都在大力支持開展磁懸浮軸承的研究工作。國際上的這些努力，推動了磁懸浮軸承在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用。

　　懸浮系統(tǒng)的剛度、阻尼以及穩(wěn)定性由控制規(guī)律決定。剛度和阻尼可在物理極限范圍內(nèi)廣泛地變動，亦可根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行調(diào)節(jié)，甚至可以在運(yùn)行過程中加以改變。

　　電磁懸浮軸承是利用磁力實(shí)現(xiàn)無接觸的新型軸承，具有無接觸、不需要潤滑和密封、振動小、使用壽命長、維護(hù)費(fèi)用低等一系列優(yōu)點(diǎn)，屬于高技術(shù)領(lǐng)域。磁浮軸承的研制不僅可以填補(bǔ)國內(nèi)空白，而且可以帶動機(jī)電行業(yè)的很多相關(guān)企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，形成新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。此外，電磁懸浮軸承的研制具有重要的國防應(yīng)用價值，可為我國研制以磁軸承支承的新一代航空發(fā)動機(jī)儲備先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)。

4.1技術(shù)性分析

3.1國外現(xiàn)狀

　　Mecos公司是世界數(shù)字控制主動磁軸承的一流供應(yīng)商，具有17年的磁軸承設(shè)計(jì)歷史。其產(chǎn)品主要包括：透平鼓風(fēng)機(jī)，透平增壓泵、透平發(fā)電機(jī)、透平分子泵上的主動磁浮軸承。具體的技術(shù)指標(biāo)如下：

3　電磁懸浮軸承的國內(nèi)外現(xiàn)狀

　　在電磁懸浮軸承中，保護(hù)軸承占有十分重要的地位。保護(hù)軸承亦稱為應(yīng)急軸承。在系統(tǒng)發(fā)生故障時，對轉(zhuǎn)子的應(yīng)急保護(hù)主要由保護(hù)軸承來提供。在電磁懸浮軸承突然斷電后，高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子迅即進(jìn)入自由落體狀態(tài)，繼而與保護(hù)軸承內(nèi)壁發(fā)生沖擊、碰撞和摩擦。在轉(zhuǎn)子著陸過程中，轉(zhuǎn)子動能逐漸轉(zhuǎn)化為摩擦熱，如果這些熱量不能順利地發(fā)散，將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的熱變形和電磁懸浮軸承損壞，因此對保護(hù)軸承以及轉(zhuǎn)子在著陸過程中的沖擊動力學(xué)研究同樣十分必要。

　　電磁懸浮軸承的高價格主要體現(xiàn)在控制系統(tǒng)上，控制系統(tǒng)中的主要部件控制器包括以下三大塊：一是傳感器；二是控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)費(fèi)用；三是功率放大器。

2　電磁懸浮軸承的基本原理

　　(3)壽命長、可靠性高：由于電磁懸浮軸承依靠磁場力懸浮轉(zhuǎn)子，因此在相對運(yùn)動表面之間不接觸，沒有磨損和接觸疲勞所帶來的壽命問題。電子元器件的可靠性大大高于機(jī)械零部件，所以電磁懸浮軸承的壽命和可靠性均高于傳統(tǒng)軸承。

　　透平發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)速32000r/min，發(fā)電機(jī)功率450kW，轉(zhuǎn)子質(zhì)量110kg，軸承直徑110mm。

　　對于風(fēng)機(jī)上采用電磁懸浮軸承，國外已經(jīng)開始應(yīng)用，因此利潤空間很大，其性能明顯提高，壽命長，維護(hù)費(fèi)用低。因此電磁懸浮軸承的經(jīng)濟(jì)效益和前景很好。

3.2電磁懸浮軸承國內(nèi)研究現(xiàn)狀

　　磁浮軸承從原理上可分為兩種，一種是主動磁浮軸承（activemagneticbearing），簡稱AMB；另一種是被動磁浮軸承（passivemagneticbearing），簡稱PMB。由于前者具有較好的性能，它在工業(yè)上得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

Abstract:Thepaperspecifiesthebasicprincipleofmagneticbearinganditsdevelopingprospect.Thetechnologyresearchandapplicationbetweendomesticandoverseasmagneticbearingsarecomparedindetail.Theresearchontheapplicationofmagneticbearingonblowersiscarriedoutcombiningwiththeactualconditionofenterprises.Thentheconclusionthatmagneticfloatingbearingcantotallyapplyonblowersandcompressorsissummarized.

　　電磁懸浮軸承技術(shù)的發(fā)展是由于現(xiàn)代工業(yè)對新一代支承技術(shù)的需求推動的。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對旋轉(zhuǎn)機(jī)械提出了各種越來越苛刻的性能要求。在能源化工機(jī)械中，要求轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度和精度越來越高、轉(zhuǎn)子和定子之間的間隙越小越好以追求更高的效率。而對另一些工作在極端高溫或低溫環(huán)境下的軍工、航空航天領(lǐng)域的旋轉(zhuǎn)機(jī)械來說，除了要求能夠承受嚴(yán)酷的環(huán)境考驗(yàn)之外，對于支承的可控性、安全及可靠性的考慮往往是第一位的。

　　與其他機(jī)械相比，旋轉(zhuǎn)機(jī)械的最大特點(diǎn)在于：轉(zhuǎn)子運(yùn)動始終被約束在間隙比較小的空間內(nèi)。這種間隙比，對于傳統(tǒng)的油潤滑軸承來說，大致在1/1000～5/1000范圍內(nèi)。由于轉(zhuǎn)子在運(yùn)行中所受到的各種激勵作用，這種小間隙約束是很容易遭到破壞的，這也是支承之所以成為制約高性能旋轉(zhuǎn)機(jī)械進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)的原因[1]。

文章編號：1006-8155（2008）02-0070-04

　　清華大學(xué)是我國最早從事磁軸承研究的單位之一。主要從事工業(yè)應(yīng)用型電磁軸承的研究。該校的磁浮軸承已基本脫離了實(shí)驗(yàn)室階段，在10MW高溫氣冷堆氦氣透平發(fā)電項(xiàng)目中應(yīng)用了自行研制的磁軸承。該透平壓縮機(jī)的工作轉(zhuǎn)速為15000r/min,功率為2500kW。

　　(7)可測試、可診斷、可在線工況監(jiān)測：事實(shí)上，電磁軸承懸浮本身就是集工況監(jiān)測、故障診斷和在線調(diào)節(jié)于一體的。

　　磁浮軸承系統(tǒng)主要由被懸浮物體、傳感器、控制器和執(zhí)行器四大部分組成,見圖1。其中執(zhí)行器包括電磁鐵和功率放大器兩部分。圖1是一個簡單的磁浮軸承系統(tǒng)，電磁鐵繞組上的電流為I，它對被懸浮物體產(chǎn)生的吸力和被懸浮物體本身的重力（mg）相平衡，被懸浮物體處于懸浮的平衡位置，這個位置也稱為參考位置。假設(shè)在參考位置上，被懸浮物體受到一個向下的擾動，它就會偏離其參考位置向下運(yùn)動，此時傳感器檢測出被懸浮物體偏離其參考位置的位移，控制器將這一位移信號變換成控制信號，功率放大器使流過電磁繞組上的電流變大，因此，電磁鐵的吸力也變大，從而驅(qū)動被懸浮物體返回到原來的平衡位置。如果被懸浮物體受到一個向上的擾動并向上運(yùn)動，此時控制器和功率放大器使流過電磁鐵繞組上的電流變小，因此，電磁鐵的吸力也變小，被懸浮物體也能返回到原來的平衡位置[2]。

　　(4)無需潤滑：電磁懸浮軸承不存在潤滑劑對環(huán)境所造成的污染問題，省去了潤滑油的存儲、過濾、加溫、冷卻及循環(huán)等成套設(shè)備。因此從整體上講，電磁懸浮軸承在價格和空間上完全可以和常規(guī)軸承技術(shù)相競爭。

摘要：闡述了電磁軸承的基本原理及該種軸承的發(fā)展，對國內(nèi)國外電磁軸承的技術(shù)研究和應(yīng)用水平做了詳細(xì)的比較，調(diào)研了電磁軸承在鼓風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用情況，尤其結(jié)合企業(yè)的實(shí)際情況，得出電磁懸浮軸承完全具備應(yīng)用在鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)上的結(jié)論。

1　電磁懸浮軸承產(chǎn)生的背景

中圖分類號：TH133.3　　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

　　西安交通大學(xué)軸承研究所從1985年開始從事磁懸浮技術(shù)的研究，主要進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用型磁力軸承的研究。西安交通大學(xué)的科研人員認(rèn)為，在電磁懸浮軸承的技術(shù)上沒有實(shí)質(zhì)性的困難。國內(nèi)已有10年的理論準(zhǔn)備和積累，掌握電磁懸浮軸承的許多關(guān)鍵技術(shù)，這些技術(shù)中有許多是在國際上首次提出的，并在國際上被其他單位引用。

2.1基本原理

2.3　電磁懸浮軸承的斷電保護(hù)

　　(2)摩擦功耗較�。涸鴮σ慌_壓縮機(jī)采用不同支承時的功耗做過比較，在10000r/min時，其功耗大約只有流體動壓滑動軸承的10%～20%。

　　采用電磁懸浮軸承可以節(jié)省一些裝置：如齒輪傳動裝置、油站供油系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的價格如果折算成電磁懸浮軸承的費(fèi)用，應(yīng)該還是可以節(jié)約費(fèi)用的。

　　有理由相信，未來磁浮軸承在數(shù)量上和型號上的應(yīng)用將不斷增長，因?yàn)闄C(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的速度、負(fù)荷、溫度、無油的實(shí)現(xiàn)，電磁懸浮軸承是最好的解決之道。S2M公司已經(jīng)在250多臺大型透平機(jī)械上安裝了電磁懸浮軸承。

　　西方國家已有十幾家電磁懸浮軸承的新公司誕生，幾十家已有的公司在生產(chǎn)與電磁懸浮軸承有關(guān)的產(chǎn)品，并且有公司開始將產(chǎn)品向中國市場推進(jìn)，在磁軸承技術(shù)領(lǐng)域，國外的領(lǐng)先公司主要有S2M公司和瑞士的Mecos公司。

DevelopmentofMagneticFloatingBearingandItsApplicationProspectforBlowers

5　結(jié)論

　　迄今為止，能夠同時滿足上述要求，可投入實(shí)際工程應(yīng)用的支承技術(shù)當(dāng)首推主動控制的電磁軸承。

　　電磁懸浮軸承是典型的機(jī)械電子學(xué)產(chǎn)品，機(jī)械電子學(xué)是融機(jī)械工程、電氣工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)于一體的跨學(xué)科工程領(lǐng)域。

Related articles:

• 通風(fēng)降溫方案風(fēng)場對風(fēng)機(jī)葉片涂料的性能要求-新風(fēng)資訊-鋒速達(dá)通風(fēng)