一种推力轴承、转子系统及推力轴承的控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种推力轴承、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。本发明专利技术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。

A control method of thrust bearing, rotor system and thrust bearing

The invention provides a control method for a thrust bearing, a rotor system and a thrust bearing, wherein the thrust bearing comprises a thrust disk which is fixedly connected to a rotating shaft, and a first stator and a second stator which are respectively arranged on opposite sides of the thrust disk, the first stator and the second stator have a first clearance between the first stator and the thrust disk, and the second stator There is a second clearance between the magnetic bearing and the thrust disk, wherein the first stator includes a magnetic bearing, on which a plurality of first magnetic components are arranged along the circumferential direction, and the magnetic bearing can control the thrust disk to move in the axial direction of the rotating shaft; the second stator and the thrust disk constitute a gas bearing. By setting magnetic bearings and gas bearings on both sides of the thrust bearing, the thrust bearing forms a gas magnetic hybrid thrust bearing. Because the gas bearing and the magnetic bearing can work together, the dynamic performance and stability of the thrust bearing under high-speed operation can be improved.

【技术实现步骤摘要】
一种推力轴承、转子系统及推力轴承的控制方法
本专利技术涉及轴承
，尤其涉及一种推力轴承、转子系统及推力轴承的控制方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术提供一种推力轴承、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，本专利技术提供一种推力轴承，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，本专利技术提供一种转子系统，包括转轴和第一方面所述的推力轴承。第三方面，本专利技术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，本专利技术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；所述转轴的转速减速至第二预设值时，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。本专利技术中，通过在推力轴承的一侧设置磁轴承，另一侧设置气体轴承，从而使该推力轴承形成气磁混合推力轴承。这样，由于气体轴承与磁轴承能够协同工作，本专利技术能够改善推力轴承，尤其在高速运转状态下的动态性能和稳定性，抗受扰动能力强，进而提高了推力轴承的承载能力。可见，本专利技术的推力轴承能够满足高转速的燃气轮机或者燃气轮机发电联合机组等的需求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种推力轴承的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的另一种推力轴承的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的推力轴承中磁轴承的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的推力轴承中磁轴承座的结构示意图；图5是本专利技术实施例提供的推力轴承中第一箔片的结构示意图；图6是本专利技术实施例提供的推力轴承中动压发生槽的结构示意图之一；图7是本专利技术实施例提供的推力轴承中动压发生槽的结构示意图之二；图8是本专利技术实施例提供的推力轴承中动压发生槽的结构示意图之三；图9是本专利技术实施例提供的推力轴承中动压发生槽的结构示意图之四；图10至图30是本专利技术实施例提供的转子系统的结构示意图；图31是本专利技术实施例提供的一种推力轴承的控制方法的流程示意图；图32是本专利技术实施例提供的另一种推力轴承的控制方法的流程示意图；图33至图40是本专利技术实施例提供的槽式气磁混合径向轴承的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1至图9所示，本专利技术实施例提供一种推力轴承，用于安装于转轴100上，推力轴承包括：推力盘701，推力盘701固定连接于转轴100上；以及，穿设于转轴100上的第一定子702和第二定子703，第一定子702和第二定子703分别设置于推力盘701的相对两侧，第一定子702与推力盘701之间具有第一间隙，第二定子703与推力盘701之间具有第二间隙；其中，第一定子702包括磁轴承704，磁轴承704上沿周向设置有多个第一磁性部件，磁轴承704能够控制推力盘701在转轴100的轴向方向上移动；第二定子703与推力盘701之间构成气体轴承。本专利技术实施例中，通过在第一定子702与推力盘701之间设置第一间隙，以及在第一定子702设置磁轴承704，使得该侧形成磁轴承；通过在第二定子703与推力盘701之间设置第二间隙，使得该侧形成气体轴承，从而使得推力轴承形成气磁混合推力轴承。工作时，推力轴承中的磁轴承704与气体轴承能够协同工作，在推力轴承处于稳定的工作状态时，依靠气体轴承实现支承；而在推力轴承处于非稳定的工作状态时，依靠磁轴承704及时对推力轴承进行控制和响应。可见，通过上述设置，本专利技术实施例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，抗受扰动能力强，进而提高了推力轴承的承载能力。在转轴100启动或停机时，动压气膜尚未建立或消失，用磁轴承704使推力盘701与定子在预定的间隙转动，提高了气体轴承的低速性能，减少推力盘701振动和冲击的负面影响，延长了推力轴承的使用寿命，提高了整个系统的可靠性。由于推力轴承的上述特性，本专利技术实施例的推力轴承能够满足高转速的燃气轮机或者燃气轮机发电联合机组等的需求。本专利技术实施例中，将磁轴承704与气体轴承分别设置于推力盘701的两侧，相比于推力盘701两侧均为气磁混合轴承的情况来说，本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种推力轴承，用于安装于转轴上，其特征在于，所述推力轴承包括：/n推力盘，所述推力盘固定连接于所述转轴上；/n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；/n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。/n

【技术特征摘要】
1.一种推力轴承，用于安装于转轴上，其特征在于，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。


2.根据权利要求1所述的推力轴承，其特征在于，
所述推力盘上设置有第二磁性部件，所述推力盘能够在所述多个第一磁性部件和所述第二磁性部件之间的磁力作用下在所述转轴的轴向方向上移动；
所述第二磁性部件包括设置于所述推力盘的面向所述第一定子的端面上的磁性材料；
其中，所述磁性材料在所述推力盘上呈条状分布，而形成多个条状磁性部，所述多个条状磁性部呈辐射状或环状；
或者，所述磁性材料在所述推力盘上呈点状分布。


3.根据权利要求1所述的推力轴承，其特征在于，
所述磁轴承包括：
磁轴承座，所述磁轴承座与所述推力盘相对设置，所述磁轴承座上沿周向设置有多个容纳槽，所述多个第一磁性部件设置于所述多个容纳槽内，且所述多个第一磁性部件的磁极朝向所述推力盘所在的一侧；
端盖和压环，所述端盖设置于所述磁轴承座的远离所述推力盘的一侧，所述压环设置于所述磁轴承座的靠近所述推力盘的一侧，所述端盖与所述压环配合，将所述多个第一磁性部件固定于所述磁轴承座上。


4.根据权利要求1所述的推力轴承，其特征在于，
所述多个第一磁性部件包括多个永磁体，所述多个永磁体在所述磁轴承上沿周向设置；
或者，所述多个第一磁性部件包括多个电磁铁，所述多个电磁铁在所述磁轴承上沿周向设置，所述多个电磁铁中的每个电磁铁包括设置于所述磁轴承上的磁芯及缠绕于所述磁芯上的线圈。


5.根据权利要求1所述的推力轴承，其特征在于，
所述第一定子设置有第一传感器，所述第一传感器包括第一传感器盖和第一传感器探头，所述第一传感器探头的第一端连接所述第一传感器盖，所述第一传感器盖固定于所述磁轴承上，所述第一传感器探头的第二端穿过所述磁轴承并伸至所述第一间隙；和/或，
所述第二定子设置有第二传感器，所述第二传感器包括第二传感器盖和第二传感器探头，所述第二传感器探头的第一端连接所述第二传感器盖，所述第二传感器盖固定于所述第二定子上，所述第二传感器探头的第二端穿过所述第二定子并伸至所述第二间隙。


6.根据权利要求1所述的推力轴承，其特征在于，
所述第一定子的朝向所述推力盘的端面或所述推力盘的朝向所述第一定子的端面设置有第一动压发生槽；和/或，
所述第一定子设置有第一静压进气节流孔，所述第一静压进气节流孔的一端与所述第一间隙相通，另一端连接外部压力气源，用于将外部压力气源输送至所述第一间隙内。


7.根据权利要求1所述的推力轴承，其特征在于，
所述第二定子的朝向所述推力盘的端面或所述推力盘的朝向所述第二定子的端面设置有第二动压发生槽；和/或，
所述第二定子设置有第二静压进气节流孔，所述第二静压进气节流孔的一端与所述第二间隙相通，另一端连接外部压力气源，用于将外部压力气源输送至所述第二间隙内。


8.根据权利要求6所述的推力轴承，其特征在于，
所述第一动压发生槽呈辐射状或同心圆状排布；
所述第一静压进气节流孔至所述转轴的轴心的距离大于或者等于所述第一静压进气节流孔至所述第一定子的外周边缘的距离。


9.根据权利要求7所述的推力轴承，其特征在于，
所述第二动压发生槽呈辐射状或同心圆状排布；
所述第二静压进气节流孔至所述转轴的轴心的距离大于或者等于所述第二静压进气节流孔至所述第二定子的外周边缘的距离。


10.根据权利要求6或7所述的推力轴承，其特征在于，
所述第一定子的朝向所述转轴的内周面，或所述转轴的朝向所述第一定子的外周面，设置有第三动压发生槽；和/或，
所述第二定子的朝向所述转轴的内周面，或所述转轴的朝向所述第二定子的外周面，设置有第四动压发生槽。


11.根据权利要求1至6中任一项所述的推力轴承，其特征在于，
所述第一定子还包括箔片轴承，...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳普，
申请(专利权)人：至玥腾风科技投资集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11