[发明专利]一种推力轴承、转子系统及推力轴承的控制方法

说明书

本发明提供一种推力轴承、转子系统及推力轴承的控制方法，其中推力轴承包括：推力盘，推力盘固定连接于转轴上；以及，穿设于转轴上的第一定子和第二定子，第一定子和第二定子分别设置于推力盘的相对两侧，第一定子与推力盘之间具有第一间隙，第二定子与推力盘之间具有第二间隙；其中，第一定子包括磁轴承，磁轴承上沿周向设置有多个第一磁性部件，磁轴承能够控制推力盘在转轴的轴向方向上移动；第二定子与推力盘之间构成气体轴承。本发明通过在推力轴承的两侧分别设置磁轴承和气体轴承，从而使该推力轴承形成气磁混合推力轴承，由于气体轴承与磁轴承能够协同工作，能够改善推力轴承在高速运转状态下的动态性能和稳定性。

技术领域

本发明涉及轴承技术领域，尤其涉及一种推力轴承、转子系统及推力轴承的控制方法。

背景技术

燃气轮机主要包括压气机、燃烧室及透平三大部件。空气进入压气机后被压缩成高温高压的空气，然后供给燃烧室与燃料混合燃烧，其产生的高温高压燃气在透平中膨胀做功。转子高速转动时，转子会受到轴向方向的力。为了限制转轴发生轴向上的移动，转子系统中需要安装推力轴承。传统的推力轴承均为普通的接触式轴承，随着转子转速的提高，尤其是转子转速每分钟超过40000转时，普通的接触式轴承由于存在较大的机械磨损，已不能满足工作转速的需求，这就需要采用非接触式轴承替代接触式轴承。

现有技术中，非接触式轴承一般包括磁轴承和空气轴承。然而，磁轴承在长期开启时存在能耗太大以及发热等问题；而空气轴承在表面线速度接近或者超过音速时，会产生激波，从而导致轴承失稳，甚至产生撞轴等灾难性后果。可见，以上两种非接触式轴承均无法适用于高转速的燃气轮机或者燃气轮机发电联合机组。

可见，目前亟需提供一种新的推力轴承、转子系统及推力轴承的控制方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明提供一种推力轴承、转子系统及推力轴承的控制方法，以解决上述问题。

第一方面，本发明提供一种推力轴承，用于安装于转轴上，所述推力轴承包括：

推力盘，所述推力盘固定连接于所述转轴上；

以及，穿设于所述转轴上的第一定子和第二定子，所述第一定子和所述第二定子分别设置于所述推力盘的相对两侧，所述第一定子与所述推力盘之间具有第一间隙，所述第二定子与所述推力盘之间具有第二间隙；

其中，所述第一定子包括磁轴承，所述磁轴承上沿周向设置有多个第一磁性部件，所述磁轴承能够控制所述推力盘在所述转轴的轴向方向上移动；所述第二定子与所述推力盘之间构成气体轴承。

第二方面，本发明提供一种转子系统，包括转轴和第一方面所述的推力轴承。

第三方面，本发明提供一种推力轴承的控制方法，用于第二方面所述的转子系统，所述推力轴承的所述多个第一磁性部件为多个电磁铁，所述方法包括：

开启所述磁轴承，控制所述推力盘在所述多个第一磁性部件的磁力作用下在所述转轴的轴向方向上移动，以使所述第一间隙与所述第二间隙的差值小于或者等于预定值；

所述转轴的转速加速至工作转速之后，关闭所述磁轴承；

所述转子系统停机时，开启所述磁轴承；

所述转轴的转速减速至零之后，关闭所述磁轴承。

第四方面，本发明提供一种推力轴承的控制方法，用于第二方面所述的转子系统，所述推力轴承的所述多个第一磁性部件为多个电磁铁，所述方法包括：

开启所述磁轴承，控制所述推力盘在所述多个第一磁性部件的磁力作用下在所述转轴的轴向方向上移动，以使所述第一间隙与所述第二间隙的差值小于或者等于预定值；

所述转轴的转速加速至第一预设值之后，关闭所述磁轴承；