【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种船用汽轮发电机组中汽轮机轴承转子的智能控制优化及硬件冗余设计，尤其是一种能够有效降低转子磨损和振动抑制并提高设备在故障工况下的可靠性的实现热备冗余气浮轴承动态悬浮及低速盘车反馈控制系统。
技术介绍
1、目前，气浮轴承动态悬浮及低速盘车控制系统主要存在以下问题：
2、1、空气泵向储气罐的输出压缩空气不具备结合储气罐储量自动调整功能，需要进行手动调节。
3、2、以往采用空气泵进行供气，空气泵出现故障时则会出现压缩空气供气不足，不具备冗余功能，供气不足导致则会导致悬浮不稳定。
4、3、以往对气浮轴承采用溢流阀进行开环控制，控制精度具有一定去缺陷，无法根据实时悬浮间隙和振动情况进行压缩空气的主动调节。
5、4、以往传感器采集数据仅用于数据分析，并没有参与输出控制量的运算。
6、5、以往盘车机构采用盘车齿进行机械盘车，结构易磨损。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的问题：提出一种实现热备冗余的气浮轴承动态悬浮及低速盘车反馈控制系统，该系统能够结合实时悬浮情况和振动情况实现在静压和动压工况下气浮稳定并进行振动抑制，并保证在单一空气泵故障情况下结合储气罐气压稳定供气。其次，在落浮工况下通过向叶轮导入少量压缩空气，实现无接触低速盘车避免转子磨损。
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种实现热备冗余气浮轴承动态悬浮及低速盘车反馈控制系统，包括两组空气泵、储气罐、伺服阀、主轴转子、支撑轴承、叶轮、两
3、进一步，气压传感器输出储气罐气压信号、空气泵输出压缩空气流量信号、悬浮传感器输出垂向/径向气浮信号、转子垂向/径向振动信号、转子转速传感器输出转子转速信号、盘车转速传感器输出转子低速盘车信号，传递给控制板的fpga，用以进行信号接收、传递和处理传感器所采集到的信号，并且分别实时传递给控制板对应的dsp芯片进行控制量计算，计算完成后生成各自pwm波分别作用于各自对应驱动板，进而驱动各自igbt开通，输出控制电流到空气泵和储气罐的伺服阀。
4、进一步，正常工作时，由压缩空气流量控制器一基于储气罐气压信号、空气泵一输出压缩空气流量信号、垂向/径向气浮信号、转子垂向/径向振动信号、转子转速信号、转子低速盘车信号输出3路控制电流分别用于控制空气泵一压缩空气流量输出、储气罐压缩空气流量输出，用于稳定气浮以及低速无接触盘车。
5、进一步，压缩空气流量控制器二接收储气罐气压信号、空气泵二输出的压缩空气流量信号、垂向/径向气浮信号、转子垂向/径向振动信号、转子转速信号、转子低速盘车信号与压缩空气流量控制器一同步实时进行信号接受、处理和传递，并计算相应控制电流，但不进行输出。
6、进一步，压缩空气流量控制器一中3块dsp芯片与压缩空气流量控制器2中的三块dsp芯片一一对应相互发送和接收生命信号；当空气泵一或压缩空气流量控制器一发生故障时，此时压缩空气流量控制器二接受不到压缩空气流量控制器一发送的生命信号，同步进行控制接管。
7、进一步，空气泵输出空气存储于储气罐中用于两路输出：第一路，结合气浮轴承悬浮情况和振动情况实现闭环反馈控制，通过调节控制电流控制压缩空气流量实现轴承的动态悬浮稳定；在静压作用下，不考虑转子转速，利用静压气浮原理条件控制电流输出产生相应压缩空气对悬浮间隙进行调节并在实现稳定悬浮下抵消转子重力；在动压作用下，转子转速参与控制使得能够在转子转动时形成气膜，进而实现稳定悬浮；第二路，基于低速盘车所需要的相关转速信号构造闭环反馈，同样依靠输出电流控制向叶轮输出定量压缩空气实现指定速度下的无接触低速盘车。
8、本专利技术的有益效果是：
9、1、本专利技术针对空气泵热备冗余控制回路，提高压缩空气流量控制器和空气泵故障下的系统的可靠性；
10、2、本专利技术将转速、气浮间隙、垂向和径向振动情况进行实时采集分别针对静压工况和动压工况进行气浮间隙调节，使系统能够结合不同工况、不同期望悬浮间隙以及不同振动的频率分布进行有效主动控制。
11、3、基于反馈控制回路驱动储气罐伺服阀在需要进行低速盘车时向叶轮导入压缩空气，实现气动无接触低速盘车，有效避免转子磨损。
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1.一种实现热备冗余气浮轴承动态悬浮及低速盘车反馈控制系统，其特征在于：包括两组空气泵、储气罐、伺服阀、主轴转子、支撑轴承、叶轮、两组压缩空气流量输出控制器、悬浮传感器、气压传感器、转子转速传感器、盘车转速传感器、气浮轴承执行机构、盘车机构，两组压缩空气流量输出控制器分别控制连接两组空气泵，两组空气泵通过储气罐和伺服阀连接气浮轴承执行机构和盘车机构，两组压缩空气流量控制器通过控制板生命信号实现热备冗余，从而实现空气泵热备冗余回路的控制，提高压缩空气流量控制器和空气泵故障下的系统的可靠性。
2.根据权利要求1所述的实现热备冗余气浮轴承动态悬浮及低速盘车反馈控制系统，其特征在于：气压传感器输出储气罐气压信号、空气泵输出压缩空气流量信号、悬浮传感器输出垂向/径向气浮信号、转子垂向/径向振动信号、转子转速传感器输出转子转速信号、盘车转速传感器输出转子低速盘车信号，传递给控制板的FPGA，用以进行信号接收、传递和处理传感器所采集到的信号，并且分别实时传递给控制板对应的DSP芯片进行控制量计算，计算完成后生成各自PWM波分别作用于各自对应驱动板，进而驱动各自IGBT开通，输出控制
3.根据权利要求2所述的实现热备冗余气浮轴承动态悬浮及低速盘车反馈控制系统，其特征在于：正常工作时，由压缩空气流量控制器一基于储气罐气压信号、空气泵一输出压缩空气流量信号、垂向/径向气浮信号、转子垂向/径向振动信号、转子转速信号、转子低速盘车信号输出3路控制电流分别用于控制空气泵一压缩空气流量输出、储气罐压缩空气流量输出，用于稳定气浮以及低速无接触盘车。
4.根据权利要求3所述的实现热备冗余气浮轴承动态悬浮及低速盘车反馈控制系统，其特征在于：压缩空气流量控制器二接收储气罐气压信号、空气泵二输出的压缩空气流量信号、垂向/径向气浮信号、转子垂向/径向振动信号、转子转速信号、转子低速盘车信号与压缩空气流量控制器一同步实时进行信号接受、处理和传递，并计算相应控制电流，但不进行输出。
5.根据权利要求3所述的实现热备冗余气浮轴承动态悬浮及低速盘车反馈控制系统，其特征在于：压缩空气流量控制器一中3块DSP芯片与压缩空气流量控制器2中的三块DSP芯片一一对应相互发送和接收生命信号；当空气泵一或压缩空气流量控制器一发生故障时，此时压缩空气流量控制器二接受不到压缩空气流量控制器一发送的生命信号，同步进行控制接管。
6.根据权利要求3所述的实现热备冗余气浮轴承动态悬浮及低速盘车反馈控制系统，其特征在于：空气泵输出空气存储于储气罐中用于两路输出：第一路，结合气浮轴承悬浮情况和振动情况实现闭环反馈控制，通过调节控制电流控制压缩空气流量实现轴承的动态悬浮稳定；在静压作用下，不考虑转子转速，利用静压气浮原理条件控制电流输出产生相应压缩空气对悬浮间隙进行调节并在实现稳定悬浮下抵消转子重力；在动压作用下，转子转速参与控制使得能够在转子转动时形成气膜，进而实现稳定悬浮；第二路，基于低速盘车所需要的相关转速信号构造闭环反馈，同样依靠输出电流控制向叶轮输出定量压缩空气实现指定速度下的无接触低速盘车。
...【技术特征摘要】
1.一种实现热备冗余气浮轴承动态悬浮及低速盘车反馈控制系统，其特征在于：包括两组空气泵、储气罐、伺服阀、主轴转子、支撑轴承、叶轮、两组压缩空气流量输出控制器、悬浮传感器、气压传感器、转子转速传感器、盘车转速传感器、气浮轴承执行机构、盘车机构，两组压缩空气流量输出控制器分别控制连接两组空气泵，两组空气泵通过储气罐和伺服阀连接气浮轴承执行机构和盘车机构，两组压缩空气流量控制器通过控制板生命信号实现热备冗余，从而实现空气泵热备冗余回路的控制，提高压缩空气流量控制器和空气泵故障下的系统的可靠性。
2.根据权利要求1所述的实现热备冗余气浮轴承动态悬浮及低速盘车反馈控制系统，其特征在于：气压传感器输出储气罐气压信号、空气泵输出压缩空气流量信号、悬浮传感器输出垂向/径向气浮信号、转子垂向/径向振动信号、转子转速传感器输出转子转速信号、盘车转速传感器输出转子低速盘车信号，传递给控制板的fpga，用以进行信号接收、传递和处理传感器所采集到的信号，并且分别实时传递给控制板对应的dsp芯片进行控制量计算，计算完成后生成各自pwm波分别作用于各自对应驱动板，进而驱动各自igbt开通，输出控制电流到空气泵和储气罐的伺服阀。
3.根据权利要求2所述的实现热备冗余气浮轴承动态悬浮及低速盘车反馈控制系统，其特征在于：正常工作时，由压缩空气流量控制器一基于储气罐气压信号、空气泵一输出压缩空气流量信号、垂向/径向气浮信号、转子垂向/径向振动信号、转子转速信号、转子低速盘车信号输出3路控制电流分别用于控制空气泵一压缩空气流量...
【专利技术属性】
技术研发人员：王贵龙，高怡秋，李兵，陈琛，戴娜娜，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七〇四研究所，
类型：发明
国别省市：
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