ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
УГАТУ
Гибридные магнитные подшипники для нефтяной и газовой промышленности
Уфимский государственный авиационный технический университет
Докладчик: аспиранты кафедры Электромеханика Вавилов В.Е.,
Научный руководитель: д.т.н. профессор Хайруллин И.Х
Ключевые слова подшипники; бесконтактные магнитные подшипниковые опоры; отсутствие смазочных
материалов и трения; устойчивость к температуре окружающей среды; диагностика без установки дополнительных датчиков; управляемость; нефтегазовая отрасль;
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
УГАТУ
Цель – разработка конструкции гибридного магнитного подшипника для агрегатов газовой и нефтяной промышленности Актуальность – 25% энергии используемой в мире, теряется за счет трения. По оценке
Министерства энергетики США только в США годовая экономия энергоресурсов при снижении коэффициента трения до 0,005 составит около 100 млрд.$ в год. По данным Европейской комиссии затраты связанные с трением в Европе составляют 350 млрд. евро в год [1].
-В Российской Федерации износ основных фондов в промышленности достигает 60%.
-На ремонте оборудования занято 30% общего числа рабочих и такая же часть станочного парка. -Российские предприятия не имеют возможности выхода на зарубежные рынки из-за несоответствия экологическим стандартам -Известно [2], что 90% нефтяных и газовых месторождений географически располагаются в
районах с пониженной температурой, что ограничивает применение подшипниковых опор с жидкой смазкой, ввиду того, что вязкость смазки зависит от температуры.
-потери мощности в подшипниковом узле превращаются в тепловой поток, приводящий к повышению температуры агрегата на котором они установленны, что, в свою очередь, требует более интенсивного его охлаждения и приводит к увеличению количества прокачиваемой охлаждающей жидкости и массогабаритных показателей.
Таким образом разработка гибридного магнитного подшипника является актуальной задачей и требует рационального технического решения.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
УГАТУ
Новизна - конструкции состоит в совместном применении постоянных магнитов и электромагнитов. Основное усилие в предложенной конструкции создается противодействующими магнитными полями постоянных магнитов, усилие управления создается полем электромагнитов, что позволяет удерживать вал в закрепленном состоянии, обеспечивая при этом нормальную эксплуатацию механизма и контроль
технического состояния. |
ПРЕИМУЩЕСТВО ПРЕДЛАГАЕМОГО |
ТИП ПОДШИПНИКОВОЙ ОПОРЫ |
|
|
ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ |
Газовые подшипниковые опоры |
-Не требует установки дополнительного компрессора; |
Гидродинамические подшипниковые |
-Не требует установки дополнительного компрессора, |
опоры |
насоса; |
Активные магнитные подшипники |
-Снижение энергопотребления; |
|
-Снижения массогабаритного показателя; |
|
-Упрощение системы управления; |
Пассивные магнитные подшипники |
-Полная, бесконтактная левитация; |
|
-Возможность дистанционного управления и контроля; |
|
-Надежность; |
|
-Грузоподъемность |
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
УГАТУ
ТЕХНИЧЕСКОЕ ПРЕИМУЩЕСТВО ПРЕДЛАГАЕМОГО ТЕХНИЧЕСКОГО РЕШЕНИЯ
Экологичность, соответствие европейским и мировым экологическим стандартам, за счет отказа от смазочных материалов
Повышение скоростей вращения, ввиду отсутствия трения
Увеличение надежности, за счет применения системы управления и страховочных подшипников
Контролируемость и управляемость, за счет использования системы управления Энергоэффективность, ввиду совместного использования постоянных магнитов и электромагнитов Снижение массогабаритных показателей, за счет
снижения объема обмоток меди
РЕЗУЛЬТАТ ВНЕДРЕНИЯ
Возможность выйти на европейские и мировые рынки Повышение престижа предприятия и привлечения, тем самым клиентов; снижение затрат на утилизацию; снижение затрат на обеспечение безопасности производства и труда
Повышение производительности и производственной мощности, снижение используемой площади и затрат на ее содержание;
Снижение затрат на ремонт; сокращение товарных и страховых запасов подшипников и сокращение затрат на их содержание и учет
Предупреждение аварийных ситуаций, тем самым уменьшение затрат на ликвидацию их последствий;
Снижение затрат на электрическую энергию и прочие энергоносители;
Сокращение многообразия применяемых материалов и комплектующих , уменьшение затрат на материалы, тем самым снижение себестоимости для производителя и цены запасных частей для потребителя.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
УГАТУ
Оригинальные технические решения
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
УГАТУ
Оригинальный алгоритм управления
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
УГАТУ
Оригинальный алгоритм управления
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
УГАТУ
Математическая модель силового усилия магнитного подшипника
|
|
В2 |
R2 |
|
(R d |
2 |
) |
|
|
||
F |
|
|
1 |
l |
|
1 |
|
|
|
||
4 |
|
y ( 2R )( 2d |
|
) |
|||||||
э |
|
0 |
|
2 |
|||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|||
где |
R1 радиус первого провода [м]; |
|
|
|
|
||||||
d2 толщина второго провода [м]; |
|
|
|
|
|||||||
0 |
Магнитная проницаемость |
|
|
|
|
||||||
B - Плотность магнитного потока в воздушном зазоре, [Тл].
- Воздушный зазор, [м].
l - Длина в осевом направлении, [м].
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ |
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО |
|
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ |
УГАТУ |
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ |
Компьютерная верификация математических выражений силового усилия магнитного подшипника
Компьютерное моделирование производилось методом конечных элементов, посредством программного комплекса Ansys. Решалась объемная задача анализа трехмерного магнитного поля на модели МП, состоящий из кольцевых постоянных магнитов установленных на роторе и цапфе
Модель представляет собой поперечное сечение магнитопровода с концентрическими зонами, характеризующимися различной магнитной проницаемостью и удельным электрическим сопротивлением.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ |
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО |
|
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ |
УГАТУ |
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ |
Распределение силовой характеристики и плотности магнитного потока магнитного подшипника с радиальным направлением намагниченности
Распределение силовой характеристики магнитного подшипника с осевым направлением намагниченности