用于监控磁性轴承装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于监控旋转电机的磁性轴承装置的方法。为了改进对有源的磁性轴承中的转动体的位置确定进行监控而提出，磁性轴承装置具有至少基本上对角地对置的第一对传感器和至少基本上对角地对置的第二对传感器，第二对传感器布置成相对于第一对传感器以一个角度错开，其中，分别测量传感器到布置在传感器对之内的转动体的距离，其中，从第一传感器对的距离值得出第一平均距离并且从第二传感器对的距离值得出第二平均距离，其中，检测第一平均距离的第一变化和第二平均距离的第二变化，其中，比较平均距离的变化，其中，只要平均距离变化之差超出极限值，输出警告信号。

Method for monitoring magnetic bearing device

【技术实现步骤摘要】
用于监控磁性轴承装置的方法
本专利技术涉及一种用于监控磁性轴承装置的方法。此外，本专利技术涉及一种控制单元，具有用于执行这种方法的部件。此外，本专利技术涉及一种计算机程序，用于在控制单元中运行时执行这种方法。本专利技术还涉及一种具有计算机程序的计算机程序产品。本专利技术还涉及一种用于执行这种方法的传感装置。此外，本专利技术涉及一种磁性轴承装置，具有至少一个磁性轴承和至少一个传感装置。本专利技术还涉及一种具有至少一个磁性轴承装置的旋转电机。
技术介绍
这种方法特别用于快速转动的旋转电机的有源的磁性轴承中，旋转电机例如是发动机、发电机、压缩机或涡轮机。例如，快速转动的旋转电机能够以至少1兆瓦的功率和至少5000转/分的转速运行，然而本专利技术不局限于这种机器。借助相对于转动体位置的位置测量值，实现有源的磁性轴承的位置调节。转动体例如是旋转电机的转子。位置测量值利用距离传感器来检测。位置调节基于传感器所检测到的测量信号获得转子位置作为输入信号。如果距离传感器提供错误的信号，那么转子因为位置调节而离开希望的位置。位置传感器的错误会导致错误测量，例如因为传感器的热偏移引起的错误测量，一定要及早地识别位置传感器的错误，以便排除在错误的地方继续处理。除了传感器偏移以外，在确定有源的磁性轴承中的转动体的位置时，应基于转动体的扩张对测量错误进行补偿，转动体的扩张例如因为离心力或者温度而引起。专利文献DE102009039485B4描述了一种调节系统和用于调节磁性轴承的方法。公开文献DE4215381A1描述了一种装置，具有两个传感单元以用于径向地和/或轴向地检测轴的位置，它们分别至少由一对大约对角地对置的传感器组成。公开文献EP3203191A1描述了一种用于磁性轴承装置的传感装置，其具有位移传感器和传感环。
技术实现思路
本专利技术基于以下目的，改进对有源的磁性轴承中的转动体的位置确定的监控。根据本专利技术，该目的通过一种用于监控旋转电机的磁性轴承装置的方法来实现，磁性轴承装置具有至少基本上对角地对置的第一对传感器和至少基本上对角地对置的第二对传感器，第二对传感器布置成相对于第一对传感器以一个角度错开，其中，分别测量传感器到布置在传感器对之内的转动体的距离，其中，从第一传感器对的距离值得出第一平均距离并且从第二传感器对的距离值得出第二平均距离，其中，检测第一平均距离的第一变化和第二平均距离的第二变化，其中，比较平均距离的变化，其中，只要平均距离变化之差超出极限值，输出警告信号。根据本专利技术，该目的还通过一种控制单元、一种计算机程序、一种计算机程序产品、一种传感装置、一种磁性轴承装置和一种旋转电机来实现。下面相关于方法所陈述的优点和优选设计方案在本质上能够转移给控制单元、计算机程序、计算机程序产品、传感装置、磁性轴承装置和旋转电机。本专利技术基于以下构思，在有源的、特别是实施为径向轴承和/或轴向轴承的磁性轴承中，将彼此以一个角度错开布置的两个相互独立调节的传感器轴线的传感器评估相关联，从而不仅在转动的而且还在静止的转子的情况下识别，距离传感机构是否提供有错误的值。在错误情况下，可以导入适当的安全措施。传感机构例如在至少一个传感器有偏移、特别是热偏移时提供有错误的值。从相互对置的传感器的、所得出的距离值来得出与存储的数据组相比的平均距离变化，其中，平均距离变化等于这两个对置的传感器的距离变化的一半总额。距离变化等于测量的所得出距离和数据组的距离的差。先前数据组例如以一次模拟为基础。如果距离变化的差△d1、△d2超过极限值，那么存在至少一个传感器错误。这种传感器错误例如通过故障信号来得出。如下地选择极限值，即，避免错误触发，然而还是可靠地防止转动体与例如扣机轴承(Fanglager)的碰撞。由热或者离心力诱导出的转子扩大是没有问题的，因为该扩大至少基本上均匀地在径向上发生。因为在错误探测时，比较的是平均距离的变化而不是比较绝对值，所以这种方法是简单的且针对外界影响是鲁棒的。通过对两个传感器轴线的组合评估，能够在没有额外的传感机构的情况下实现传感器监控。因此对传感器数据的监控能够便宜且高效地转用。通过控制单元控制方法流程。用于执行这种方法的部件包括计算机程序和例如微控制器或者其他的可编程的逻辑模块。控制单元例如布置在传感装置中。所输出的警告信号例如实施为声学的、光学的和/或电信号。旋转电机例如是发动机、发电机、压缩机或者涡轮机。特别是，旋转电机能够以至少1兆瓦的功率并且以至少5000转/分的转速运行。在一种优选的设计方案中，变化与一次先前测量相关。先前测量的测量数据，特别是与模拟相比，是极其准确的，因为在测量中至少考虑到了在时间上恒定的框架条件和环境影响，由此能够实现可靠的错误探测。在另一种有利的设计方案中，先前测量是校准测量。在这种校准测量中，转动体布置在参考位置上。由此能够选择更高的极限值，从而改进错误探测的可靠性。在一种优选的实施方式中，在校准测量时如下地调节转动体的位置，即，传感器到转动体的距离都相同并且等于标准距离。通过将转动体居中地定位，减少了碰撞的概率并且改进了错误探测的可靠性。特别有利地，传感器实施为感应式位移传感器，通过感应式位移传感器不接触地检测距离。感应式位移传感器也称为涡流传感器。这类传感器极其准确、成本低廉并且可靠。在另一种有利的设计方案中，对角地对置的第二对传感器布置成相对于对角地对置的第一对传感器转动60°到120°的角度。通过传感器轴线的这种布置，简化了测量的评估。特别有利地，对角地对置的第二对传感器布置成至少基本上垂直于对角地对置的第一对传感器。通过传感器轴线的这种布置，简化了测量的评估。在另一种有利的实施方式中，在传感器之一的区域中布置至少一个冗余传感器，其中，得出至少一个冗余传感器到转动体的距离。利用至少一个附加的传感器，除了传感机构的不一致性以外，还可以探测出故障的传感器。特别有利地，通过对得出的距离进行比较，探测出故障的传感器。因为对于相关轴线的传感器和直接相邻的冗余传感器来说，在到转动体的距离方面适用基本一致的框架条件，利用与直接相邻的传感器的距离进行比较特别可以识别出具有故障的传感器的轴线，并且通过将调节从与冗余传感器相邻的传感器切换到冗余传感器，故障的传感器自身能够被探测出。通过这样在没有其他测量的情况下直接辨别出故障的传感器，减少了旋转电机的停机时间，进而改进了机器的可用性。附图说明下面根据图中所示的实施例详尽地描述和阐述本专利技术。其示出：图1是旋转电机的纵截面，图2是具有传感装置的第一实施方式的磁性轴承装置的横截面，图3是具有传感装置的第一实施方式的磁性轴承装置的横截面，其中转动体相对于校准测量有位移，以及图4是具有传感装置的第二实施方式的磁性轴承装置的横截面。具体实施方式图1示出了位于基底4上的旋转电机2。旋转电机2实施为发动机或者发电机，并且具有能够围绕旋转轴线6旋转的转子8和包围转子8的定子10。转子8的轴12在两个轴向端部处分别通过一个有源的磁性轴承装置14来不接触地支承。替代地，旋转电机2实施为具有轴12的涡轮机，轴在轴向端部处分别通过一个有源的磁性轴承装置14来不接触地支承。经由传感装置18得出转动体20的位置，其中，转动体20包括具有轴12的转子8。可选地，转动体20在传感装置18的区域中具有传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于监控旋转电机(2)的磁性轴承装置(14)的方法，所述磁性轴承装置具有至少基本上对角地对置的第一对传感器(S1、S2)和至少基本上对角地对置的第二对传感器(S3、S4)，所述第二对传感器布置成相对于所述第一对传感器(S1、S2)以一个角度(α)错开，其中，分别测量传感器(S1、S2、S3、S4)到布置在所述传感器对(S1、S2、S3、S4)内的转动体(20)的距离(d1、d2、d3、d4)，其中，从所述第一传感器对(S1、S2)的距离值得出第一平均距离并且从所述第二传感器对(S3、S4)的距离值得出第二平均距离，其中，检测所述第一平均距离的第一变化(△d1)和所述第二平均距离的第二变化(△d2)，其中，比较所述平均距离的所述变化(△d1、△d2)，其中，只要平均距离变化(△d1、△d2)之差超出极限值，输出警告信号。

【技术特征摘要】
2018.01.15 EP 18151629.51.一种用于监控旋转电机(2)的磁性轴承装置(14)的方法，所述磁性轴承装置具有至少基本上对角地对置的第一对传感器(S1、S2)和至少基本上对角地对置的第二对传感器(S3、S4)，所述第二对传感器布置成相对于所述第一对传感器(S1、S2)以一个角度(α)错开，其中，分别测量传感器(S1、S2、S3、S4)到布置在所述传感器对(S1、S2、S3、S4)内的转动体(20)的距离(d1、d2、d3、d4)，其中，从所述第一传感器对(S1、S2)的距离值得出第一平均距离并且从所述第二传感器对(S3、S4)的距离值得出第二平均距离，其中，检测所述第一平均距离的第一变化(△d1)和所述第二平均距离的第二变化(△d2)，其中，比较所述平均距离的所述变化(△d1、△d2)，其中，只要平均距离变化(△d1、△d2)之差超出极限值，输出警告信号。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述变化(△d1、△d2)都与一次先前测量相关。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述先前测量是校准测量。4.根据权利要求3所述的方法，其中，在所述校准测量时调节所述转动体(20)的位置，使得所述传感器(S1、S2、S3、S4)到所述转动体(20)的距离(d1、d2、d3、d4)相同，并且等于标准距离(d0)。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述传感器(S1、S2、S3、S4)实施为感应式位移传感器，通过所述感应式位移传感器不接触地检测所述距离(d1、d2、d3、d...

【专利技术属性】
技术研发人员：约阿希姆·登克，伯特乌韦·克勒，迪特马尔·施托伊贝尔，弗兰克·菲林，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE