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空气悬浮技术风机发展历程

空气悬浮技术风机发展历程

 

空气悬浮鼓风机起源于韩国,是从飞机涡轮发动机的技术上分离出来的产品。空气悬浮技术,以其简单、稳定、免维护、半永久性、等特性,目前在航天领域及其他工业领域得到广泛应用。

    

特以韩国拓博麦克斯(2007~ )为典例:目前其技术通过美国通用电气(GE)认可,并与其结成销售同盟,通过其销售网络(亚洲除外)其产品远销 美国、波兰、英国、俄罗斯等国家。

空气悬浮离心式鼓风机,是以变频器驱动电机,叶轮与轴直连,综合应用空气轴承(Air Bearing), 叶轮(Impeller), 高速电机(High Speed Motor), 变频器(Inverter), 控制器(Controller) 等多项技术,提供压缩空气的设备。

 

故而空浮风机的发展也是伴随这这几大核心技术的发展,笔者归纳如下:

1:智能精确控制技术的发展 即:控制器+变频系统+高速电机  的发展

2:稳定性、安全性的发展 即:空气悬浮轴承+永磁转轴+叶轮+冷却系统的发展

 

悬浮技术无需轴承与转子部无接触的特点决定转子转速可以达到2300030000,在这样的高速要求下,设计之初必然会对风机提出以下罗列的基本技术保障,笔者归纳如下:

1. 近乎0”振动的技术要求,这就控制技术以及变频器的选用提出苛刻的要求,以及控制器对变频器控制技术的要求,高速电机运行时,变频器驱动电机时,必须提供稳定信号,才能使得电机稳定运行,同时电机类型的选用,离心风机都有高、低压喘振和固有频率共振问题,需要从控制技术上规避这些危险区域。

2.转子的要求,空气悬浮离心式鼓风机特点叶轮与转轴直接连接空气由于采用空气悬浮轴承技术,在轴承负载力相当的情况下,对转子的重量是有苛刻要求的:转子越轻,轴承的寿命会得到显著的保障。

3. 对机箱内运行环境温度的要求,市面上空气悬浮离心式鼓风机都是一体式,即空气轴承, 叶轮, 高速电机, 变频器, 控制部分,等部件都整合到一个箱体内,高速离心风机都有高散热的特点,如何有效解决散热的问题才是空气悬浮离心式鼓风机最为重要的技术难题。风机如何控制散热的问题上,是绝对不能疏忽的。

 

 

   针对以上问题的解决完善,空气悬浮离心式鼓风机的发展,经过近十年时间的洗礼,其发展流程可以分为三个阶段:

1代产品:第一代产品采用风冷(即自然冷却)

2代产品:第二代产品,单叶轮技术。

3代产品:第三代产品,双叶轮+采用风冷、水冷媒冷却双系统的方式。

 

 

    技术发展归纳如下:

 


轴承

叶轮

变频器

K公司

多页式

铸造

组装

自然

n公司

单页式

五轴加工

KEB

风冷

TURBO MAX

单页式

五轴加工

KEB

风冷、水冷双系统

 

  

笔者就各项技术的发展作具体说明:

 

1.核心部件:空气悬浮轴承的发展

 

 

空气悬浮轴承

 

第一代多页式

 

第二代单页式

备注

构成

有多个支撑部位支撑

 

单片,并配备波纹箔片吸收细微震动

 

 

后者波纹箔片能做偏移弥补修正

 

耐久度

特殊表面抗磨处理工艺

20000次启停,一天开启8次,可用15

显著区别,前者开机时间需要20分钟,后者只须5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2为符合0”振动要求的精确控制技术 变频器+高速电机组合系统+智能控制系统

 

1代产品 k

2代产品 n公司

3代产品 Turbomax

 

1.  PM Motor(Permanent Magnet Motor)永磁电机,无水冷系统

 

 

2.  k自己生产的变频器,无水冷系统

 

3. n公司  采用风冷

 

1. PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor) 永磁无刷高速同步电机,水冷有效降低电机温度,200HP以上 采用风冷+水冷。

 

2 德国KEB变频器, 国际一流变频器品牌中,550HZ频段上,精确控制电机的技术是优于西门子,ABB的。同时德国KEB变频器,支持水冷媒技术,有效解决了由于受电机发热影响造成停机的隐患。

 

 

生产风机厂家,自己采购部件组装的变频器

n公司 KEB变频器

 

 

同步电机本身转速精确

KEB变频器驱动稳定,精确,完美组合

 

 

 

 

 

1. 内置水箱

2.水泵

3. 流量分流系统

4. 压力过载保护系统

5. 冷却散热系统

6. 电机内置水夹

7. 水位观察系统

水冷却系统使用的是蒸馏水+汽车防冻液,不存在冬天冻

双重冷却 确保 电机安全

变频器匹配进线电抗

变频器匹配

进线电抗

出线电抗

双重电抗确保 控制稳定 精确


智能控制系统:预防喘振,固有频率共振问题

 

大马力高速电机 电机冷却技术是 关键!

一代 ,二代风机,在广州这些高温地区夏天故障频发,便是这个问题没得到解决。

在大型风机上,尤其是300马力以上,同步电机的采用保证运行稳定,再加上高效的冷却系统,有效的保证了电机安全,Turbomax 电机冷却技术,是自我开发、经过多年实际应用的成熟产品,并申请了专利保护

3. 转子的发展趋势: 轻!

 


二代产品

单叶轮

三代产品

双叶轮

叶轮

N 300hp

T 300hp

直径

直径约350mm

直径约235mm

转速

17,000rpm

26,000rpm

电机大小

直径约750mm

直径约500mm

转子重量

30kg

18kg

 

双叶轮技术有效减少的轴承负载,同时比单侧单叶轮更为稳定平衡,使得大型风机也能够稳定运行,二代产品在新疆等高海拔地区出现的电机故障,便是由于转子过于沉重造成轴承故障。


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