由爱德华帕罗
涡轮压缩机已成为现代水处理技术的支柱，机械设计简单，可靠性和良好的能源效率。非常适合在相对较低的压力下生产大量的压缩空气，它们依赖于轴承，可以以最小的阻力在高速旋转和延长的时间。今天，市场被两种相互竞争的技术所主导:翼型轴承和主动磁轴承。
涡轮压缩机中心的转子由高速电动机提供动力，通常没有中间传动装置。在运行中，电机轴和转子组件的转速可达5万rpm，并可连续运行较长时间之间的大修。这些条件需要一种特殊类型的轴承，在现代涡轮压缩机设计中通常采用两种方法。
翼型轴承提供经济高效的解决方案，但需要过滤良好的空气
翼型轴承
翼型轴承是一种类型的气体轴承，使用气体膜的压力的设计，以保持移动和静止的表面分开，允许低摩擦，高速旋转。气体轴承运行所必需的压力可以由外部提供，也可以由轴承本身的旋转在内部产生。翼型轴承使用后一种方法，因此，他们是一种动态气体轴承。
翼型轴承由美国宇航局在20世纪60年代和70年代开发，专门用于涡轮机的应用。在翼型设计中，转轴和固定外壳之间的空间包含两个薄箔，由涂有低摩擦材料如聚四氟乙烯(聚四氟乙烯)的金属。外部箔，称为凸箔，是波纹和可以弯曲以适应运动或不对中轴承。内箔，称为顶部箔，是圆柱形的，并紧密包裹轴，或轴颈。当轴旋转，空气被吸引在它和顶部箔之间，创造一个狭窄的间隙，以最小的摩擦允许旋转。
磁性轴承
磁轴承具有优异的可靠性，可以处理更高的力量
磁轴承采用磁悬浮支撑转轴。大多数磁轴承设计使用磁铁布置在轴承座周围和包含铁磁材料的轴。磁铁吸引轴，当作用在轴上的力是平衡的，它被保持远离外壳，允许低摩擦旋转。
该设计使用由电子控制系统提供动力的电磁炉，可以调整它们产生的力量。壳体中的传感器连续地监视轴的位置，并且控制系统改变输送到磁体的功率以使轴保持在最佳位置。
简单性和灵活性
翼型轴承和磁轴承是用于高速应用的可行解决方案。它们都提供低摩擦，并在无需润滑的情况下运行，使它们基本上无需免维护。设计从多年的精炼和经验中受益于苛刻的应用程序。
然而，两种设计具有不同的优点和缺点，并且这些差异可以对给定应用选择最合适的轴承技术具有显着影响。
翼型轴承在无需外部电源或控制系统的情况下运行。这有助于降低其成本，设计的主要优势，特别是在较小机器中使用时。然而，当空气轴承启动时，其部件在彼此接触之前运行，直到轴旋转足够快，以建立加压薄膜。通常，空气轴承不会“起飞”直到实现5 000 rpm的轴速度。随着时间的推移，多个开始并停止导致箔表面的磨损，最终需要更换。
为了最小化止动循环的数量，空气轴承压缩机有时留在空闲状态，这项实践在机器的寿命上显着提高能量消耗。对于要求不连续供应空气供应的应用，这种空气轴承的特性可能是一个显着的限制。
如果颗粒物质进入轴承，则空气轴承也对损坏敏感并且被捕获在轴和箔之间。为了减少这种风险，大多数空气设计需要对进入空气的严格过滤。主动磁性轴承克服了许多这些限制。磁性支撑系统在轴静止时工作，因此停止操作对机器寿命没有影响，不需要怠速。
尺寸限制
空气轴承的其他限制出现在较大的机器上。翼型设计整体承载能力较低，特别是在轴向，所以大型空气轴承涡轮压缩机往往采用双叶轮设计，降低了整机的整体效率。大型空气轴承也容易过热，因为压缩气膜提高了它的温度。因此，150千瓦或更大的机器通常需要一个单独的液体冷却系统。
磁性轴承可以容忍更高的力量，允许它们在大型机器上使用而无需额外的冷却。它们还具有良好的阻尼特性，这有助于他们容纳由电源浪涌或机器中其他地方的问题产生的瞬态力量。
HST涡轮机压臂使用磁轴承近25年，许多原始单位仍在运行中
创新的控制
最大的磁性轴承系统的弱点来自他们的复杂性。主动磁轴承需要复杂的控制电子设备和持续的电源来源。前者意味着磁轴承倾向于具有比空气轴承更高的前期成本，并且后者对机器设计具有影响。
使用磁性轴承系统的涡轮压缩机通常包含备用电源，电容器或电池，可以提供足够的能量，以便在发生外部电源的情况下安全地停止机器。为了进一步保护机器，在发生主要问题的情况下，磁轴承设计如苏尔寿的HST涡轮机涡轮压缩机范围内使用的磁性轴承设计包括备用机械轴承，该轴承距离轴远离轴的几十毫米。在磁性轴承系统出现的高度不太可能的情况下，这些备用单元“抓住”轴，允许机器安全地停止。
虽然磁轴承所需的控制系统是复杂的，但近年来电子技术的发展已经显著提高了它们的可靠性并降低了成本。用于检测轴位的感应式传感器是简单、可靠的元件。
连接未来
作为行业4.0世界的进一步益处，磁性轴承系统提供了“内置”压缩机的状态监控能力。控制系统不断地收集轴的精确位置的数据，允许振动，未对准和潜在问题的其他预警迹象被检测和分析。
苏尔寿在其HST涡轮机压缩机范围内使用磁轴承近25年。第一个HST机器于1996年安装，它们仍在运行中。这些单位中使用的轴承和控制系统在内部开发，公司继续将自己的轴承和控制系统的设计开发至今。这种经验对技术充满信心，并帮助了绩效和可靠性不断改进。
了下:承重提示
