风机与泵类设备中磁悬浮轴承技术的应用现状徐耀利

风机与泵类设备中磁悬浮轴承技术的应用现状徐耀利

徐耀利

(浙江大唐国际绍兴江滨热电有限责任公司)

摘要：磁悬浮轴承就是通过对磁力进行合理应用，从而使转子能悬浮在控制，转子在运行过程中不会同定子发生接触，通过该方式可以减少机械摩擦，提高转子在运行过程中的效率，并且可以延长转子和定子的应用寿命。磁悬浮轴承作为一种先进的技术，其在实际应用过程中取得了不错的成绩，但是，仍然存在一些不足，因此，要想使其作用能够得到充分发挥，应当加强对其的分析，确保其在应用过程中技术可行性与经济可行性。

关键词：风机；泵类设备；磁悬浮轴承

磁悬浮轴承作为一种新型轴承部件，其在具体应用该过程中具有高精度、高转速、污染等多项优点，其在许多行业中都得到了广泛应用，尤其是在风机和泵类设备中的应用取得了不错的成绩。因此，为了使其作用能够得到充分发挥，促进风机与泵类设备的发展，应加强对磁悬浮轴承应用的研究。

1磁悬浮原理

磁悬浮系统由传感器、转子、控制器、执行器四个部分构成，其中执行器由功率放大器、电磁铁两部分构成。磁悬浮系统在运行过程中，如果转子受到一个向下的扰动，其将会偏离参考位置，此时，系统中的传感器将会偏离参考点，微处理器在具体运行过程中，可以将检测到的位移合理的转变为控制信号。

通过功率放大器将这一控制信号转换为相应的控制电流，控制电流执行磁铁中形成的磁力，通过对该磁力的应用，对转子进行驱动，从而使转子恢复到原来的平衡位置[1]。由此可见，在具体运行过程中，无论转子受到向下还是向上扰动，转子始终都可以处于平衡状态，并不会受到不良影响。

磁悬浮轴承可以分为主动磁悬浮轴承和被动磁悬浮轴承两种，因为前者性能优越，因此得到广泛应用，下面主要针对主动磁悬浮的原理进行介绍。主动磁悬浮轴承是利用传感器检测转子在运行过程中的位移信号，然后将信号送入到控制器，控制器依设定好的策略进行控制，通过放大控制器形成控制电流，驱动电磁铁线圈形成相应的电磁力，从而使转子悬浮，转子在旋转过程中不会与定子发生机械摩擦。

2磁悬浮轴承在具体应用过程中的优点

磁悬浮轴承与机械轴承相比，其在实际应用过程中具有的优点如下：

（1）“三无”，无接触、无损耗、无润滑：磁悬浮轴承在实际工作过程中，其处于悬浮状态，相对运动时，表面不会发生接触，因此，也就不会发生机械摩擦，以及接触疲劳，从而很好的解决了机组部件更换，以及损耗问题。同时，采用磁悬浮轴承还可以节省掉润滑系统等装置，这一方面节省了空间，另一方面也降低了装置在运行过程中对环境造成的污染，一举两得。

（2）“三低”，振动低、噪音低、功耗低：磁悬浮轴承在运行过程中，轴承转子避免了传统轴承在运行时，发生的接触与碰撞，这也就避免了因为该原因而引起的大幅度振动，以及高分贝噪声，同时，也提高了轴承在运行过程中的稳定性，降低维护成本，延长了其应用寿命[2]。相关统计结果显示，磁悬浮轴承在具体应用过程中的能耗较低，仅为传统机械轴承功耗的6%-25%。当轴承在运行过程中，转速达到10000r/min时，功耗仅为机械轴承的约15%。

（3）“三高”，精度高、转速高、可靠性高：转子高速旋转过程中，转子的材料会受到材料强度限制，其转速可以达到每分钟数十万转，并且转子在进行会回转时，精度能够到微米级，而随着技术的不断提升，该精准度会得到进一步提高，这是普通机械轴承在运行过程中无法达到的转速和精度。此外，采用的电子元件，其可靠性要比传统的机械零部件更高，这也是磁悬浮轴承在是应用过程中的一项重要优点。

（4）“三可”，可控、可监测、可诊断：采用磁悬浮轴承，可以通过静态和动态方式对磁悬浮轴承进行在线控制。

3空调中对磁悬浮轴承应用的探讨

3.1分析磁悬浮轴承应用的经济性

近几年，科技得到了快速发展，磁悬浮轴的性能也得到了显著提高，同时，受电子元件集成的影响，其成本也不断降低。经过国内外多年的研究与探索，磁悬浮产品在许多领域中得到了广泛应用，并且取得了不错的成绩，但是，从实际情况来看，该项技术在实际应用过程中仍然存在一些问题有待解决。例如，控制系统的优化设计，以及材料转子轴系统动力特性等各项问题都需要人们进一步探讨与分析。为了更加有效改进控制方法，以及相应的策略，在对控制系统进行深入研究的同时，还要加强对转子系统动力学特性的研究，从而实现对复杂转子运行的合理控制。

从现阶段的情况来看，空调风机多数采用的都为机械轴承，风机主轴与轴承在运行过程中了，会产生机械摩擦，而电机在运行过程中必须要克服该部分摩擦，只有这样才能驱动风叶旋转，同时，该过程还会导致风机产生大量的热能，导致各项元件的温度上升，并且会伴随着大幅度振动，这会降低风机的应用寿命[3]。由此可见，要想确保风机能够长时间稳定运行，要改进轴承润滑系统和冷却系统。若采用磁悬浮轴承，转子在运行过程中不会与定子发生机械摩擦，转子在运行过程中也不会发热，这也就省去了润滑、冷却系统，一方面减小了系统的体积，降低了装置重量，另一方面也延长了系统的应用寿命，提高了系统运行的可靠性，磁悬浮运转大幅度减少了机械噪音，减小了机械振动，振动幅度远小于普通风机，使空调在运行过程中稳定性得到了进一步提高。

从现阶段磁悬浮轴承技术的发展水平来看，磁悬浮轴承虽然已经可以在常规设备上应用，但是仍然存在一些问题有待解决，主要体现在以下两方面：

（1）难以实现对磁悬浮轴承转子高精度控制，因此，系统在运行过程中故障率偏高，并且系统的可靠性相对较差。

（2）缺少标准化产品工艺。

3.2分析磁悬浮轴承应用经济性

磁悬浮轴承在应用过程中的各项优点都是建立在一套复杂的电子控制系统基础上。传感器是系统中的一项重要结构，其成本较高，再加上设计控制系统需要的费用，导致磁悬浮轴承的成本要比普通机械轴承系统高出数十倍，这在一定程度上限制了磁悬浮轴承的应用与推广。

从长远来角度看待问题，传统的泵类设备和风机运行过程中耗能较大，长时间运行电力成本较高，特备是设备在进入到中后期，维护成本提高明显，这会对增加系统在运行过程中的整体成本，以及维修成本。而如果采用磁悬浮轴承，能够节省系统中部分装置的配置费用，礼服比较常见的润滑系统、冷却系统等，这在一定程度上，可以降低磁悬浮轴承的应用成本，同时随着技术的发展，磁悬浮轴承的应用成本也会进一步降低，这为磁悬浮轴承的应用与推广提供了强有的支持。低碳绿色经济发展是全世界发展的主旋律，同时，也是机电行业未来发展的主要方向。综上所述，磁悬浮轴承在风机和泵类设备中应用具有不错的经济前景，但是，从实际情况来看，其控制系统的价格较为昂贵，因此，在对其进行应用过程中，应当加强在该方面的研究，将如何降低成本作为目前技术领域中的一项研究重点，提升磁悬浮轴承在具体应用过程中的经济效益，促进整个行业的发展。

4结束语

随着科技的发展，以及市场和用户需求的改变，磁悬浮轴承在风机以及泵类中的应用将会不断增多。同时，人们对于磁悬浮轴承的研发也不会停下来，在具体研发过程中，应当朝着易用、可靠、经济方向发展。

参考文献：

[1]盛正堂,周晓文,尹小兵,等.变频冰箱压缩机的摩擦分析和新技术——磁悬浮轴承[J].家电科技,2016(03):50-54.

[2]张维煜,朱熀秋,袁野.磁悬浮轴承应用发展及关键技术综述[J].电工技术学报,2015,30(12):12-20.

[3]李媛媛,朱熀秋,朱利东,等.磁悬浮轴承发展及关键技术研究现状[J].微电机,2014,47(06):69-73+82.