某低温风洞压缩机组先期研制内容汇报.pptx

某低温风洞压缩机组先期研制内容汇报.pptx

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某低温风洞压缩机组先期研制内容汇报,2013年12月19日,北京航空航天大学团队,汇报内容一、动力系统选型设计与研究二、转子支撑方案的选取与研究三、长轴系设计与动力学分析研究四、联轴器五、静叶调整伺服系统设计与研究六、自动控制系统,一、动力系统设计与研究,根据计算，低温风洞所需驱动电机的功率：

74.7MW，转速：

797rpm方案：

同步电机+变频调速驱动电机额定功率、电压、转速：

80MW、：

10KV、750rpm；冷却方式：

空水冷国内有上电和东方电机集团有该功率电机制造的能力经历。

变频器参数：

10KV输入，13.5Kv六相输出，变频系统配置2台多脉波移相油浸变压器构成36脉波的多脉波整流，实现电网侧电压和电流谐波满足国标；采用有码盘矢量控制技术，电流转速双闭环，实现0.02%转速控制精度指标。

荣信多电平电压源变频器能满足要求,二、转子支撑方案的选取与研究,初步计算轴向载荷为200吨，径向载荷50吨转子支撑可以采用的轴承有：

滚动轴承、滑动轴承及磁悬浮轴承。

由于是低温运行，经过反复计算，在该转速和载荷下滚动轴承的寿命仅3个小时常温下有研制直径为700mm滑动轴承的实力与经历，但在低温下润滑需要隔离出小环境，若小环境失效将会导致润滑系统失效，其后果必然导致转子轴承报废。

采用滑动轴承需要研究小环境结构，需要进行研究研制。

北航在构造小环境方面有丰富的理论与经验,二、转子支撑方案的选取与研究,磁悬浮轴承实现定子和转子的分离，它们之间无摩擦力，无需润滑、无需密封且无振动无轴承噪音等优点。

且磁轴承材料在此温度下也不受影响，是理想的方案，国外已广泛采用。

但选用磁悬浮轴承需要机械保护轴承来进行运输、调试及意外情况下的掉电保护措施。

再者就是成本高。

北航已研制出32000r/min-315kW磁悬浮永磁电机,二、转子支撑方案的选取与研究,采用磁悬浮轴承需要进行以下的验证与研究低温风洞压缩机总体方案设计（含径向方向受力分析）；刚性转子轴系的设计及控制技术；低温、高刚度、大承载力磁悬浮轴承系统的研制与测试；低温下软磁材料与漆包线特性研究；低温传感器研制技术；保护轴承的设计研制；整机电气化测试技术。

其中

（2）、（3）、（5）及（7）成熟度高，

（1）、（4）、（6）需要进一步分析与验证,三、长轴系设计与动力学分析研究,转子设计成刚性，其一阶弯曲模态频率要大于最高转速频率的1.4倍中间轴通过联轴器与转子和电机轴相连，中间轴为空心结构，分成3段，外套盘车齿轮和刹车盘，装配后在线动平衡为保证轴流风机转子的安全可靠性，转子设计中需要采用有限元分析软件对转子进行动力学分析与计算，还需要在转子安装动叶和轴承组成转子系后进行谐响应分析和整体的固有频率和模态分析计算，根据计算结果采用优化软件对转子的结构和质量分布进行优化设计，使其固有频率在最优点，同时还需要进行在最高转速和最大负载下转子和叶片的强度计算、最大变形量计算及横向振动及扭曲振动分析计算。

三、长轴系设计与动力学分析研究,大转子在线动平衡技术由于材料的均匀性、制造、装配误差及旋转轴和几何轴不重合等问题，导致旋转轴需要进行动平衡。

在动平衡机上完成后由于实际工作和动平衡机上支撑条件不完全一致，需要安装完毕后在线动平衡，需要研究风机低温下在线动平衡技术，测出不平衡后通过增重或去重的方法达到所需的动平衡要求。

四、联轴器,电机和风机的同轴度很难保证，需要联轴器来补偿，即联轴器要有一定的柔性。

可用的联轴器有：

腰鼓型的齿轮联轴器膜片式膜盘式根据国内外同类产品的经验，选用膜盘式联轴器经调研，国内无锡创明和国外康复莱斯均能制作，需要设计长轴与联轴器的连接方式,五、静叶调整伺服系统设计与研究,推动调节缸一般采用伺服缸，对于超低温系统可以采用的方案有：

加小环境的液压伺服缸系统。

和飞机舵机伺服系统类似。

可以采用的调节机构为气缸和丝杠螺母组合机构。

这两种机构都有自己的优缺点，单个很难完成，需要气缸和丝杠螺母机构组合来完成，故需要研制一种复合式的导叶位置调整机构。

六、自动控制系统,主要控制系统包括定风量/定风压静叶定位串级调节系统防喘振保护调节系统防阻塞保护调节系统防逆流保护控制系统风机入口空气过滤器控制系统逻辑控制及连锁保护系统声光报警系统（包括语言及汉显）轴运动（振动、位移、转速）检测系统轴承温度和电机定子温度巡检系统机组主要参数的显示、记录和状态指示,12,谢谢！