Niet-contact lageropties voor turbo-compressoren verkennen

Lagers spelen een cruciale rol in elk stuk draaiende machinerie. Ze ondersteunen niet alleen de belasting van de draaiende as-montage, maar ze verminderen ook de wrijving die ontstaat tussen de bewegende en stationaire delen. Gangbare typen lagers zijn traditionele kogellagers, rol- en kegelrollagers. Deze lagers zijn acceptabel voor apparatuur die op normale snelheden werkt, maar zijn beperkt in het werken bij zeer hoge snelheden door de hoeveelheid gegenereerde warmte. Om draaiende machinerie op 10.000+ omwentelingen per minuut (RPM) te laten werken, is een andere oplossing nodig om vroege uitval te voorkomen.

Niet-contact lagers

Zoals de naam suggereert, laten deze lagers de draaiende montage ondersteunen zonder contact met een ander oppervlak. Niet-contact lagers bieden de grootste efficiëntie door typische lagerverliezen door wrijving tussen de rollende elementen te elimineren. Er zijn twee hoofdtypen niet-contact lagers: vloeistof- en magnetische lagers.

Vloeistof-lagers zijn verder onderverdeeld in hydrodynamische of hydrostatische lagers. In beide typen wordt een vloeistof zoals olie, water of lucht gebruikt als het ondersteunende medium. Statische typen lagers gebruiken extern onder druk gezet vloeistof van een pomp om de as te ondersteunen. Dynamische lagers vertrouwen op de hoge snelheid draaiende montage om een onder druk staande wig tussen de as en lageroppervlak te creëren. Voor dit artikel richten we ons op de luchtfolio-type vloeistof-lagers en magnetische lagers als opties voor hoge-snelheid turbo-compressoren. Laten we eens nader kijken hoe deze lagers werken en welke voordelen ze bieden.

Luchtfolio-lagers (Air Foil Bearings)

Luchtfolio-lagers werken deels door de no-slip conditie van vloeistoffen. Naarmate een draaiende as in snelheid toeneemt, plakken luchtmoleculen aan de as en worden uiteindelijk eronder getrokken om een ondersteunend luchtkussen te vormen. Dit kussen scheidt de as en de omringende componenten en laat de as vrij draaien. Het andere benodigde component voor het luchtlager is het luchtfolio en de ondersteunende veerstructuur die de lager zijn draagcapaciteit geeft.

Luchtfolio-lagers hebben het voordeel dat ze geen externe pomp of compressor nodig hebben om de lucht onder druk te zetten. De folio's bestaan uit dunne stukken hoge-temperatuur staal die in de juiste folio-structuur gevormd zijn. Dit betekent dat de lagers de voordelen bieden van geen contact tijdens de operatie en een fatsoenlijke draagcapaciteit bij een zeer lage productiekost.

Een nadeel van luchtfolio-lagers is een lagere draagcapaciteit dan traditionele rollager-typen. Dit betekent dat de ondersteunde as-montages kleiner moeten zijn dan die ondersteund door rollagers. Om die reden zijn machines die dit type lager gebruiken beperkt tot een paar honderd pk. Hoewel luchtlagers geen contact hebben tijdens normale operatie, hebben ze wel contact tijdens de start- en stopperiodes van de machine-operatie. Deze periode van glijwrijving wordt vaak verlicht door de toepassing van een non-stick coating, zoals Teflon, op het bovenste folio-oppervlak. Echter, de coating zal uiteindelijk verslijten tot de wrijving tijdens starts en stops te hoog is, en de lagers falen.

Magnetische lagers (Magnetic Bearings)

Magnetische lagers werken door electromagneten te gebruiken om de rotor tijdens de operatie te laten zweven. Stroom wordt geïnjiceerd in een montage van spoelen om de rotor die de as aantrekt naar elke spoel wanneer actief. Naast algemene levitatie, wordt de geïnjiceerde stroom gebruikt om de rotor te laten draaien om het midden van zijn as om contact met de stationaire delen te voorkomen. De hoge rotatiesnelheid betekent dat de as-positie met een zeer hoge snelheid geanalyseerd moet worden om stroom in de juiste spoelen te injecteren en de as op zijn plaats te laten draaien. Dit vereist een geavanceerde lagercontroller.

Magnetische lagers hebben verschillende voordelen. Allereerst is er geen mechanische slijtage zelfs tijdens start- en stopoperaties. Daarom is er geen praktische vermoeidheidslevensduur voor dit type lager. Bovendien kunnen turbomachines die surge ervaren, beschermd worden tegen schade tijdens surge. Magnetische lagers kunnen actief surge-krachten detecteren en stroom injecteren om de as te laten draaien in zijn as. Het nadeel komt van de extra kosten van de magnetische spoel-montages en actieve lagercontroller. Samengevat, de toegevoegde levensduur en betrouwbaarheid van de magnetische lagers komt ten koste van een hogere prijs voor de lager-montage.

Blowers die niet-contact lagers gebruiken, kunnen duurder zijn, maar ze leveren de grootste efficiëntie en ROI in de vorm van energiebesparing door traditionele lagerwrijvingsverliezen te elimineren. Neem contact op met een van onze experts om te zien hoeveel u kunt besparen door een energie-efficiënte machine te installeren.