{{{sourceTextContent.title}}}

Las turbinas de los motores no conducen el equipo pesado

{{{sourceTextContent.subTitle}}}

Los motores eléctricos con los cojinetes magnéticos pueden conducir los ejes de alta velocidad en el equipo pesado.

{{{sourceTextContent.description}}}

Desafíos de alta velocidad del presente de los ejes de rotación para los ingenieros, particularmente en el equipo pesado que dibuja muchos megavatios de energía. Los ejemplos incluyen las bombas y los compresores para las operaciones del aceite-y-gas, los husos industriales, y los subsistemas aeroespaciales. Tales máquinas, que pueden tener ejes que pesen varias toneladas y funcionen en 10.000 RPM o más, son vibraciones extremas propensas, calor excesivo, y falta catastrófica si cualquier pieza mecánica va demasiado lejos de la alineación.

Una opción es evitar las turbinas que accionan tradicionalmente tales usos y en lugar de otro utilizan los motores eléctricos apareados con las impulsiones de la variable-frecuencia (VFDs). ¿Eso? s porque algunas disposiciones impulsadas por motor pueden entregar confiablemente energía a 15 MW bajo control exacto, con una operación más lisa y una eficacia más alta que alternativas de la turbina. Por otra parte, realizan particularmente el pozo cuando incorporan los cojinetes magnéticos activos (AMBs).

Diseños en grande tradicionales

El vapor y las turbinas de gas son ampliamente utilizados en los compresores de la aceite-tubería, los generadores, las naves, los generadores, y el otro equipo pesado. Turbinas de gas, un tipo de la máquina de combustión interna, compresor de los pares a la turbina a través de una cámara de combustión. El compresor dibuja el aire y lo presuriza; después el combustible se dispersa a través del aire y quema. El aire caliente resultante entonces atraviesa el propulsor de la turbina, donde amplía y da vuelta a un eje de salida. Las turbinas de vapor funcionan la misma manera pero utilizan el agua en lugar de otro.

Además de hacer funcionar las máquinas más áspero que impulsadas por motor, el vapor y las turbinas de gas tienen cinco desventajas importantes. Son relativamente ineficaces, típicamente los alrededor 60% o tan. Emiten más CO2 por la unidad de salida de energía que diseños eléctricos. El vapor y las turbinas de gas necesitan mantenimiento frecuente porque sus surtidores de gasolina, hardware del extractor, cojinetes, sellos, y embalaje son componentes del desgaste y necesitan la inspección o el reemplazo regular. La mayoría consisten en los drivetrains de la especialidad no extensamente - disponibles. La carencia de la disponibilidad disponible hace por plazos más largos de ejecución.

Diseños de motor

Otra alternativa es accionar el equipo pesado con los motores de alta velocidad y VFDs. Un ingeniero puede seleccionar un motor VFD-controlado para accionar una máquina de alta velocidad en cuatro pasos básicos:

Confirme la localización tiene infraestructura eléctrica. ¿Entonces defina la máquina? el diseño básico y la geometría de s, y con ayuda del fabricante, seleccionan un motor.

Escoja un diseño del cojinete para adaptarse a la dinámica de la gama y del rotor de velocidad del uso. Dos opciones comunes para el equipo pesado de alta velocidad son cojinetes y AMBs de la aceite-película, porque los cojinetes con los elementos del balanceo son velocidad limitada (de su respuesta a las fuerzas centrífugas y a las tendencias para el desgaste del sello y el funcionamiento áspero). También decida si el uso es bastante áspero hacer necesario los protectores del cojinete.

¿Asegúrese de que el drivetrain trabaje en la máquina? huella específica a la aplicación de s para reducir al mínimo la ocasión de vibraciones, del calor excesivo, o de la falta catastrófica del desequilibrio. También, los motores eléctricos generan calor. Pueden incorporar aire-aire, aire-agua, o abrir los circuitos de enfriamiento, dependiendo de si el ambiente es polvoriento o limpio y si los abastecimientos del aire o de agua están disponibles en el sitio de la instalación.

Pregunte si el uso debe resolver especificaciones rigurosas de la vibración y del ruido. El equipo pesado hace a menudo. Si fuera aplicable, asegúrese que la instalación satisfaga códigos reguladores relevantes del API, del IEC, y de la ISO. El diseño del rotor es dominante a satisfacer este paso.

Requisitos del rotor

Los rotores del motor en la maquinaria industrial grande que funciona en la alta RPM deben soportar fuerzas dinámicas significativas y la tensión material. Si no, comban y pueden causar desequilibrio, inestabilidades, y falta prematura del motor. Para prevenir tales problemas, un rotor en un uso de alta velocidad, ninguna materia su geometría y final final, debe cumplir requisitos fundamentales de diseño:

¿? El rotor debe tener pérdidas eléctricas bajas así como pérdidas de fricción bajas incluso a las altas velocidades superficiales. Debe soportar breves períodos del recalentamiento, de comenzar frío, y del otro abuso ambiental.

¿? ¿El eje debe conservar sus características modales? ¿incluyendo formas del modo (cómo undulates, en términos de medias ondas, a lo largo de su eje longitudinal), factores de amortiguamiento, y frecuencias naturales? sobre su curso de la vida.

¿? ¿El rotor debe conservar su desequilibrio residual (distribución desigual de la masa alrededor del eje rotatorio) y resistir más el desequilibrarse sobre su curso de la vida? sobre todo soportando fuerzas centrífugas.

El análisis y la ayuda basados en programas del fabricante pueden ayudar a ingenieros a escoger los rotores que cumplen estos requisitos. Es particularmente importante reducir al mínimo la vibración a las varias velocidades en máquinas con los cojinetes hidrodinámicos de la líquido-película así como ésas con AMBs, en el cual los parámetros modales del eje definen parcialmente controles a circuito cerrado.

Llevar diseño

Las buenas dinámicas del cojinete también promueven confiabilidad de la máquina. ¿Los cojinetes que apoyan el rotor pueden responder a dos propósitos secundarios? ¿para cambiar de puesto la máquina? la velocidad crítica de s lejos de velocidades de funcionamiento regulares y reduce al mínimo vibraciones humedeciendo. (Si no, las máquinas necesitan apagadores mecánicos externos.) La meta es prevenir la vibración creciente, incluso si la máquina funciona temporalmente en la frecuencia natural.

Con este fin, el equipo pesado de alta velocidad conducido por los motores incorpora a menudo los cojinetes hidrodinámicos de la líquido-película. Una película fina del aceite lubricante separa un diario giratorio y una capa de antifricción para prevenir el contacto metal sobre metal. El grueso de la película del aceite lubricante depende de las dimensiones geométricas, de las separaciones radiales, de la velocidad de la rotación, y de la viscosidad del aceite. El retén: Estos cojinetes satisfacen solamente los criterios dinámicos del rotor para las gamas de velocidad específica.

Los dos tipos de cojinetes hidrodinámicos de la líquido-película incluyen diseños de la fijo-geometría (cilíndrico incluyendo, el lóbulo dos el lóbulo, tres, y el lóbulo cuatro) y diseños de la ajustable-geometría (cojinetes incluyendo del inclinar-cojín). Los diseños del lóbulo tienen salientes en la superficie del eje de rotación que induzcan cargas en la película de aceite. ¿El número y la geometría de los lóbulos afecta a la tiesura del cojinete y las calidades el humedecer? junto con modos de la crítico-velocidad. Pero los cojinetes hidrodinámicos sufren de inestabilidades de la líquido-película a las altas velocidades circunferenciales cuando están cargados ligeramente. En cambio, los cojinetes del inclinar-cojín funcionan a través de los cojines del diario que giran independientemente, para la presión de aceite shapeable perfilan. Esto, alternadamente, reduce la tiesura interconectada responsable de la transmisión de la fuerza, del giro del aceite, y de la inestabilidad desfasados.

AMBs, por una parte, evita estos problemas en conjunto. Levitate los ejes con un campo magnético para la rotación sin fricción del eje. ¿Ellos? re conveniente para el equipo pesado, pero solamente en ambientes con energía eléctrica fácilmente disponible.

¿De hecho, eso? s porqué AMBs tiene la mayoría del sentido para el equipo pesado con los motores eléctricos, que deben tener una fuente de la electricidad de todos modos. Estos cojinetes consisten en una asamblea electromágnetica, los amplificadores de energía que suministran la corriente a los electroimanes del estator, y un regulador y un sensor del boquete que proporcione la regeneración para flotar y para centrar el rotor en el boquete. Medida de los sensores cuánto el eje desvía de la posición del comando. Entonces los controles y la electrónica de energía modulan el campo electromagnético para recentrarlo. AMBs también ofrece:

Altos confiabilidad y uptime, con la operación (sin aceite) limpia

¿operación de la Variable-velocidad y buena colocación? controles más que integran en arquitecturas de la máquina

Resistencia a las condiciones extremas y a la vibración

Una fuente de información para trabajar a máquina diagnósticos y seguimiento (ayudar a funcionamiento de la máquina de la pista de los usuarios finales y llevar a cabo mejoras).

Entre las desventajas sea que AMBs tiene capacidad de carga más baja que los cojinetes de la aceite-película; una tolerancia más baja a las sobrecargas; y la necesidad de aterrizajes de reserva de los cojinetes en caso de urgencia, los cojinetes magnéticos falla o pierde energía.

Para los cojinetes últimos, de reserva es el balanceo o el llano. El llano es el más común, pero los cojinetes del balanceo (basados originalmente en ésos para los husos de la precisión) pueden los ejes de ayuda muchas pulgadas de diámetro y la subsistencia que trabajan incluso después los ejes se estrellan en ellos. Desemejante de los cojinetes llanos, los cojinetes rodantes también usan menos. Y en emergencias (si el fall del cojinete magnético), pueden apoyar temporalmente el eje a la velocidad reducida. En cambio, algunos cojinetes llanos para el reemplazo de reserva de la necesidad después de apenas uno o dos ejes se estrellan.

advertencias de la Cojinete-cubierta

Las cubiertas para los motores grandes, de alta velocidad deben satisfacer ciertos requisitos de prevenir daño del cojinete.

Los soportes del cojinete en el caso de AMBs deben nunca apoyar fuerzas de la estructura del motor, porque tales fuerzas pueden sujetar el cojinete a las fuerzas y a la vibración perjudiciales y pueden degradar exactitud del sensor.

Los cojinetes deben permanecer frescos. Por lo tanto, las cubiertas que confían en el enfriamiento del ventilador deben proporcionar bastante diferencia de la presión entre la succión y el soplador para limitar temperatura.

Los cojinetes necesitan el montaje seguro. las cubiertas del Ensanchar-cojinete, ésas con las caras que empernan sobre el marco de la máquina, dan la ayuda más confiable. ¿Las máquinas con los cojinetes hidrodinámicos son las más tiesas si el cojinete? el centro de s interseca el plano del protector del extremo. ¿Eso? s porque esta configuración deja transferencia rotatoria de las fuerzas del rotor a los soportes de rodadura vía la película de aceite sin vibraciones que transmiten. Por una parte, llevando las fuerzas en una distancia del plano del fin-protector hacen las fuerzas del momento que pueden excitar modos de la vibración del fin-protector. AMBs no tiene ninguna tal edición.

AMBs y estructura del estator

Los motores producen el esfuerzo de torsión a través del acoplador electromágnetico del rotor-estator, y los pulsos electromágneticos inducen los pulsos de la radial-fuerza que pueden deformir la estructura del estator. El marco que apoya el estator también contiene el soporte y el rotor del cojinete. Por lo tanto, si la cubierta se diseña o no se aísla incorrectamente, las fuerzas electromágneticas pueden hacer que la máquina vibra. ¿Si el marco monta en una fundación con tiesura pobre o si allí? desalineamiento de la máquina de s, también transmitirá vibraciones a través del drivetrain.

AMBs (y sus sensores de posición) desemparejan dinámica y vibraciones de la cubierta. También desemparejan a la asamblea del estator-corazón de la cubierta funcionando como suspensión de paso bajo del resorte que reduzca al mínimo la influencia (dos veces el eje RPM) de las vibraciones second-order de la cubierta que pueden ser difíciles de diseñar totalmente fuera de una máquina.

Adiós turbinas, hola motores

Considere las bombas y los compresores grandes usados en usos de aceite y de gas como en las tres fases terminadas de la red trapezoidal norteamericana de la tubería. Estos compresores alzan la presión del líquido reduciendo su volumen. ¿Asimismo, las bombas también aumentan la presión del líquido, de moverla a menudo a través de las pipas? aunque los compresores funcionan sobre todo en los gases compresibles, y las bombas sobre todo trabaje para presurizar y para mover sobre todo líquidos incompresibles.

Los compresores y las bombas en operaciones en grande de aceite y del gas funcionan en 5.000 a 15.000 RPM o más en algunos casos. ¿Aunque allí? s ningún estándar industrial, éstos hace necesario diseños especiales, porque en esta gama de velocidad general, los ejes y los componentes conectados del drivetrain están conforme a fuerzas extremas. ¿Aquí, las impulsiones eléctricas integradas proporcionan más rápidamente y arranques más lisos que las turbinas tradicionales? la entrega de energía a 5 a 15 MW, incluso para el turbo-compresor dirigir-conduce usos.

De hecho, las impulsiones de alta velocidad del motor pueden también substituir el vapor y las turbinas de gas en modificaciones para alzar eficacia. Los compresores y las bombas de alta velocidad tienen diversos requisitos del carga-esfuerzo de torsión a diversas velocidades (dependiendo de eficacia de proceso y fluyen los requisitos), pero los motores apareados con VFDs se adaptan a la eficacia cambiante y fluyen los requisitos, que baja el coste total de la propiedad. ¿En modificaciones, los ingenieros deben modificar los motores para requisitos particulares para caber la instalación? huella de s. El diseñador debe también trabajar con el fabricante para adaptar el electromagnetics del motor al modo en el cual la impulsión funcionará en el uso.

{{medias[1484].title}}

{{medias[1484].description}}

{{medias[1485].title}}

{{medias[1485].description}}

{{medias[1486].title}}

{{medias[1486].description}}

{{medias[1487].title}}

{{medias[1487].description}}

{{medias[1488].title}}

{{medias[1488].description}}