[发明专利]用于在高速下平衡旋转机器的转子的平衡方法

说明书

本发明公开了一种用于在高速下平衡旋转机器的转子的平衡方法。该平衡方法用于在高速下平衡旋转机器(10)的柔性转子(14)，该旋转机器(10)包括定子(12)、被至少两个径向磁浮轴承(22、24)支撑在所述定子内的转子。该平衡方法包括将转子放置在定子内部的步骤；进行至少一次第一运行，以便识别在低于临界速度的第一速度区间内的失衡的幅度和角位置的步骤；将第一平衡质块(72、78)放置在转子内部的、预定的第一平衡面(82、88)上的步骤；进行至少一次第二运行，以便识别在高于临界速度的第二速度区间内的失衡的幅度和角位置的步骤；以及，将第二平衡质块(74、76)放置在转子(14)内部的、预定的第二平衡面(84、86)上的步骤。

技术领域

本发明涉及包括磁浮轴承(magnetic bearing)的旋转机器的领域，该磁浮轴承由于磁场而通过主动磁浮轴承来支撑旋转机器的转子的重量和负荷。

具体来说，本发明涉及一种用于平衡磁浮转子系统的平衡方法。

背景技术

在磁浮轴承发生故障的情形中，例如磁浮轴承过载或如果电控制系统或电子控制系统发生故障的情形中，已知要在具有竖置转子装置或水平转子装置的旋转机器中提供轴向磁浮轴承和径向磁浮轴承，且提供支撑转子的辅助机械轴承。

需要准确地平衡旋转机器的转子。的确，如果没有准确地平衡转子，那么旋转机器将不会在不接触辅助轴承的情况下穿越临界转速。

还已知要在平衡设施上平衡旋转机器的转子。

在“刚性”转子的情形中，不会由于随速度增加的失衡力而存在转子变形。对于刚性转子，可以在低速下使用经典的平衡设施进行平衡。

此外，还可使用具有“柔性”结构的转子。在具有柔性结构的转子的情形中且根据转子结构，将会因随速度增加的失衡力而存在变形。在接近临界速度之上运行的柔性转子必须以接近这些临界速度的速度来旋转且被平衡，并且在高于这些临界速度运行的柔性转子必须以接近最终速度的速度来旋转且被平衡。

用于这种“临界”柔性转子的高速平衡设施是特别昂贵的，且需要许多次试运行并使用多个传感器。此外，如果转子未得到准确的平衡，那么在已知的平衡设施上非常高速地旋转的、具有大直径的转子可能是特别危险的。

最后，这样的平衡设施需要真空，这增加了平衡的成本。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种适于在转子被安装在旋转机器的内部时，无需使用特定的平衡设施而直接平衡高速的旋转机器的柔性转子的平衡方法。

本发明的特定目的是提供一种用于在高速下平衡旋转机器的转子的平衡方法，该旋转机器包括：定子；转子，该转子具有旋转轴且被至少两个径向磁浮轴承支撑在所述定子中；以及，固定至转子轴的储能筒。定子包括具有开口端的壳体和适于封闭该壳体的开口端的顶盖。

所述平衡方法包括：将转子放置在定子内部的步骤；进行至少一次第一运行，以便确定第一速度区间内的失衡的幅度和角位置的步骤；将第一套平衡质块放置在转子内部的、预定的第一平衡面上的步骤；进行至少一次第二运行，以便穿越临界速度并识别第二速度区间内的失衡的幅度和角位置的步骤；以及，将第二平衡质块放置在转子内部的、预定的第二平衡面上的步骤。

在一个实施方案中，进行至少一次第一运行的步骤包括：转动转子直至第一阈值的步骤；将径向磁浮轴承切换到同步力抑制模式(synchronous force rejection mode)的步骤；在同步力抑制模式下转动转子直至第二阈值的步骤；以及，根据从控制磁浮轴承的电子控制设备接收到的信息来识别在第一阈值和第二阈值之间的第二速度区间内的失衡的幅度和角位置的步骤。

对于“将径向磁浮轴承切换到同步力抑制模式”，应理解为：径向磁浮轴承按照转子无需力即可围绕其惯性轴转动的方式进行切换。