Об АМП
АМП является одним из самых совершенных и перспективных типов опор роторов. Это экологически чистый вид опор, а для его работы требуется только электричество. Система автоматического управления (САУ) подшипником с одной стороны расширяет возможности управления характеристиками, диагностирования и настройки как подшипника, так и опирающегося на него ротора, а с другой требует гораздо больших затрат на проектирование и доводку такой машины.
Помимо того, что АМП должны поддерживать ротор в определенном положении, воспринимать различного рода нагрузки, они должны обеспечить необходимый уровень вибраций и устойчивости ротора, сохраняя при этом свою работоспособность. САУ АМП существенно отличаются для выполнения этих требований для систем с жесткими и гибкими роторами. Поэтому при проектировании необходимо использовать математические модели, алгоритмы и программные средства для разработки САУ, электромагнитной части подшипника и анализа полученной системы в комплексе с учетом динамических характеристик как АМП, так и системы «ротор-АМП-корпус».
Требования к проектированию машин с АМП
В настоящее время существуют определенные требования к проектированию машин с АМП, они подробно изложены в следующих стандартах:
Вибрация. Вибрация машин вращательного действия с АМП
ГОСТ Р ИСО 14839-1-2011 Часть 1. Термины и определения
ГОСТ Р ИСО 14839-2-2011 Часть 2. Оценка вибрационного состояния
ГОСТ Р ИСО 14839-3-2013 Часть 3. Определение запаса устойчивости
ГОСТ Р ИСО 14839-4-2014 Часть 4. Техническое руководство
С помощью DYNAMICS R4 можно решить следующие задачи проектирования:
- Разработка модели гибкого ротора как объекта управления для САУ;
- Анализ роторной системы с АМП;
- Анализ падения ротора на страховочные подшипники.
Разработка модели гибкого ротора как объекта управления для САУ
Системы автоматического управления АМП (САУ) значительно влияют и определяют общее вибрационное состояние машины. Если для других типов опор решается задача динамики роторной системы «ротор-подшипники», то для проектирования машин с АМП необходимо учитывать динамические параметры и особенности самой САУ. Для ее проектирования и настройки применяют специализированное программное обеспечение, в котором моделируют работу всех звеньев системы «ротор-САУ-электромагниты».
Одной из ключевых проблем создания роторов на АМП является работа вблизи собственных частот с изгибными формами колебаний ротора и обеспечение демпфирования в опорах (речь идет формах колебаний сочетающих и перемещение в опорных узлах и изгиб ротора). Для этого при проектировании САУ необходимо учитывать информацию об объекте управления – гибком роторе. DYNAMICS R4 позволяет получить частоты и коэффициенты форм колебаний во всех необходимых точках ротора и создать модель ротора как объекта управления для САУ. Такая модель позволит выбрать необходимую жесткость опор, демпфирование с учетом инерционных параметров ротора и АМП, дать необходимую информацию по частотам и формам собственных колебаний для разработчиков САУ, провести их настройку или изменение. Более того имеется возможность включить в модель корпуса и опоры для более точного учета динамических характеристик всей машины.
Анализ роторной системы с АМП
После проектирования САУ или в случае исследования готового агрегата с АМП с помощью DYNAMICS R4 можно исследовать поведение всей роторной системы задавая в модель ротора параметры изменения жесткости и демпфирования согласно режимам работы АМП. Это позволит провести комплекс расчетов согласно стандартам — критические частоты, карты критических частот.
Анализ падения ротора на страховочные подшипники
Обязательным условием применения АМП в роторах является наличие страховочных подшипников. Они предохраняют ротор от контакта со статором при отключении АМП или в случае его отказа. В исследованиях нашей компании показано, что наилучшим вариантом страховочных подшипников являются подшипники качения. Они предохраняют компрессор от возможного выхода ротора на обратное прецессионное движение при отказе АМП. Именно поэтому они используются в конструкции ротора на АМП. Однако зазоры в подшипниках качения могут снизить резонансный режим, соответствующий первой изгибной форме колебаний, и переход через него при сбросе оборотов может сопровождаться высокими вибрациями. В DYNAMICS R4 есть все необходимые нелинейные модели (модели радиальных и радиально-упорных подшипников качения, модель касания ротора о статор и подшипников сухого трения) и средства анализа для исследования динамики ротора при падении на вспомогательные подшипники, как на подшипники качения, так и на подшипники сухого трения.