阅读说明：本技术 磁悬浮离心空气压缩机系统及其监控方法 (Magnetic suspension centrifugal air compressor system and monitoring method thereof ) 是由 李伟彬 林雄 吴锦莘 于 2020-04-29 设计创作，主要内容包括：本申请涉及一种磁悬浮离心空气压缩机系统及其监控方法,其中,所述系统包括压缩机主体、磁悬浮轴承组件和电机,还包括传感器组件、采集器、电机驱动器、供电电源和控制器；采集器连接传感器组件；控制器分别连接采集器、电机驱动器；控制器接收采集器采集到的位置采集数据,对位置采集数据进行处理,并根据处理的结果,向供电电源传输第一调节信号,以及向电机驱动器传输第二调节信号；供电电源根据第一调节信号,调节向磁悬浮轴承组件供电的输出电源；电机驱动器根据第二调节信号,调节电机主轴的转速。本申请可通过监控电机主轴的位置偏移,并根据振动变化提前预知可能发生的故障,实现事故前处理,提高了对磁悬浮离心空气压缩机的监控效率。(The application relates to a magnetic suspension centrifugal air compressor system and a monitoring method thereof, wherein the system comprises a compressor main body, a magnetic suspension bearing assembly and a motor, and also comprises a sensor assembly, a collector, a motor driver, a power supply and a controller; the collector is connected with the sensor assembly; the controller is respectively connected with the collector and the motor driver; the controller receives the position acquisition data acquired by the acquisition device, processes the position acquisition data, and transmits a first adjusting signal to the power supply and a second adjusting signal to the motor driver according to the processing result; the power supply source adjusts an output power supply for supplying power to the magnetic suspension bearing assembly according to the first adjusting signal; and the motor driver adjusts the rotating speed of the motor spindle according to the second adjusting signal. The magnetic suspension centrifugal air compressor can monitor the position deviation of the motor spindle, and can predict possible faults in advance according to vibration changes, so that pre-accident processing is realized, and the monitoring efficiency of the magnetic suspension centrifugal air compressor is improved.)

磁悬浮离心空气压缩机系统及其监控方法

技术领域

本申请涉及压缩机技术领域，特别是涉及一种磁悬浮离心空气压缩机系统及其监控方法。

背景技术

开发高速、高效率的离心空气压缩机是为解决占有目前中型压缩机(如100kW级的压缩机)大部分市场份额的螺杆压缩机的一些问题点。中型压缩机市场上占比最大的螺杆压缩机为实现高速旋转，需要配有增速齿轮箱及润滑系统。这方式不仅污染环境且设备监控效率偏低，目前急需效率更高且无油污污染的新型设备。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：传统的中型压缩机的监控效率低。

发明内容

基于此，有必要针对传统的中型压缩机的监控效率低的问题，提供一种磁悬浮离心空气压缩机系统及其监控方法。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种磁悬浮离心空气压缩机系统，包括：压缩机主体，以及分别设于压缩机主体内的磁悬浮轴承组件、电机；电机包括电机主轴以及套接在电机主轴的电机定子；磁悬浮轴承组件套接在电机主轴的两侧；还包括：

传感器组件，传感器组件套接在电机主轴的两侧；传感器组件用于测量电机主轴位置数据；

采集器，采集器连接传感器组件；采集器用于采集电机主轴位置数据，得到位置采集数据；

电机驱动器，电机驱动器用于驱动电机主轴转动；

供电电源，供电电源用于向磁悬浮轴承组件供电；

控制器，控制器分别连接采集器、电机驱动器；控制器用于接收采集器采集到的位置采集数据，对位置采集数据进行处理，并根据处理的结果，向供电电源传输第一调节信号，以及向电机驱动器传输第二调节信号；供电电源根据第一调节信号，调节向磁悬浮轴承组件供电的输出电源；电机驱动器根据第二调节信号，调节电机主轴的转速。

在其中一个实施例中，控制器对位置采集数据进行处理，得到位置偏移量；

控制器在位置偏移量大于第一阈值时，向供电电源传输第一调节信号，

控制器在位置偏移量大于第二阈值时，向电机驱动器传输第二调节信号；第二阈值大于第一阈值。

在其中一个实施例中，传感器组件包括设于电机主轴的第一端的第一位置传感器，以及设于电机主轴的第二端的第二位置传感器；

第一位置传感器和第二位置传感器分别连接采集器。

在其中一个实施例中，传感器组件还包括靠近电机主轴设置的温度传感器；

温度传感器连接采集器。

在其中一个实施例中，控制器为PLC控制器或DSP控制器。

在其中一个实施例中，供电电源为直流电源模块。

在其中一个实施例中，磁悬浮轴承组件包括设于电机主轴的第一端的第一径向磁悬浮轴承，以及设于电机主轴的第二端的第二径向磁悬浮轴承；

第一径向磁悬浮轴承连接直流电源模块；第二径向磁悬浮轴承连接直流电源模块。

在其中一个实施例中，磁悬浮轴承组件还包括设于电机主轴的轴向磁悬浮轴承；

轴向磁悬浮轴承连接直流电源模块。

另一方面，本发明实施例还提供了一种磁悬浮离心空气压缩机监控方法，包括以下步骤：

接收采集器采集到的位置采集数据；

对位置采集数据进行处理，并根据处理的结果，向供电电源传输第一调节信号，以及向电机驱动器传输第二调节信号；第一调节信号用于指示供电电源调节向磁悬浮轴承组件供电的输出电源；第二调节信号用于指示电机驱动器调节电机主轴的转速。

在其中一个实施例中，对位置采集数据进行处理，并根据处理的结果，向供电电源传输第一调节信号，以及向电机驱动器传输第二调节信号的步骤包括：

对位置采集数据进行处理，得到位置偏移量；

在位置偏移量大于第一阈值时，向供电电源传输第一调节信号；

在位置偏移量大于第二阈值时，向电机驱动器传输第二调节信号；第二阈值大于第一阈值。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

上述磁悬浮离心空气压缩机系统的各实施例中，基于传感器组件套接在电机主轴的两侧；采集器连接传感器组件；控制器分别连接采集器、电机驱动器；传感器组件测量电机主轴位置数据；采集器对传感器组件测量到的电机主轴位置数据进行采集，得到位置采集数据；控制器接收采集器采集到的位置采集数据，对位置采集数据进行处理，并根据处理的结果，向供电电源传输第一调节信号，以及向电机驱动器传输第二调节信号；供电电源根据第一调节信号，调节向磁悬浮轴承组件供电的输出电源；电机驱动器根据第二调节信号，调节电机主轴的转速，实现磁悬浮离心空气压缩机在工作过程中，对电机主轴位置偏移的实时监控调整。本申请通过对磁悬浮离心空气压缩机进行实时监控，并根据监测的电机主轴的偏移位置，调节输入磁悬浮轴承组件的电源大小，以及调节电机主轴的转速，进而可通过监控电机主轴的振动(位置偏移)，并根据振动变化提前预知可能发生的故障，实现事故前处理，提高了对磁悬浮离心空气压缩机的监控效率。

附图说明

图1为一个实施例中磁悬浮离心空气压缩机系统的第一结构示意图；

图2为一个实施例中磁悬浮离心空气压缩机系统的第二结构示意图；

图3为一个实施例中磁悬浮离心空气压缩机监控方法的第一流程示意图；

图4为一个实施例中磁悬浮离心空气压缩机监控方法的第二流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为了解决传统的中型压缩机的监控效率低的问题。在一个实施例中，如图1所示，提供了一种磁悬浮离心空气压缩机系统，包括：压缩机主体110，以及分别设于压缩机主体110的磁悬浮轴承组件120、电机130；电机130包括电机主轴132以及套接在电机主轴132的电机定子134。磁悬浮轴承组件120套接在电机主轴132的两侧；还包括：

传感器组件140，传感器组件140套接在电机主轴132的两侧；传感器组件140用于测量电机主轴位置数据；

采集器150，采集器150连接传感器组件140；采集器150用于采集电机主轴位置数据，得到位置采集数据；

电机驱动器160，电机驱动器160用于驱动电机主轴132转动；

供电电源170，供电电源170用于向磁悬浮轴承组件120供电；

控制器180，控制器180分别连接采集器150、电机驱动器160；控制器180用于接收采集器150采集到的位置采集数据，对位置采集数据进行处理，并根据处理的结果，向供电电源170传输第一调节信号，以及向电机驱动器160传输第二调节信号；供电电源170根据第一调节信号，调节向磁悬浮轴承组件120供电的输出电源；电机驱动器根160据第二调节信号，调节电机主轴132的转速。

其中，压缩机主体110可包括压缩机壳体，压缩机主体110的内部可用来镶嵌磁悬浮轴承组件120和电机130等。压缩机主体110还可包括流体部，压缩机主体110的流体部可用来介质流通的通道、承受介质压力和强制关闭时的作用力。磁悬浮轴承组件120指的是能够通过电磁感应原理，产生磁力的轴承组件。磁悬浮轴承组件120可用来维持电机主轴悬浮。

需要说明的是，磁悬浮轴承组件120维持电机主轴悬浮时，磁悬浮轴承组件120与电机130主轴无接触，且无需添加润滑油。

电机130可以是永磁电机。在一个示例中，电机130可以是永磁直驱式高速电机。电机定子134可以是电动机静止不动的部分。电机定子134可由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成。电机定子134的主要作用是产生旋转磁场，使得电机主轴转动。电机主轴132指的是电机中的旋转部件。

传感器组件140可包括至少二个传感器。传感器组件140可用来测量电机主轴132的位置数据。电机驱动器160可用来驱动电机130工作，进而使得电机主轴132转动。供电电源170可用来向磁悬浮轴承组件120供电，磁悬浮轴承组件120可根据供电电源170的电流大小，调节输出磁场，进而能够维持电机主轴132悬浮。控制器180指的是能够进行数据处理和数据传输等功能的处理器件。

具体地，磁悬浮离心空气压缩机上电启动时，传感器组件140可实时测量电机主轴位置数据。采集器150可对传感器组件140测量的电机主轴位置数据进行采集，得到对应电机主轴132的位置采集数据，并将位置采集数据传输给控制器180。进而控制器180可接收采集器150采集到的位置采集数据，并对位置采集数据进行处理；控制器180可根据处理的结果，向供电电源170传输第一调节信号，进而供电电源170可根据第一调节信号，调节向磁悬浮轴承组件120供电的输出电源大小。控制器180还可根据处理的结果，向电机驱动器160传输第二调节信号，进而电机驱动器160可根据第二调节信号，调节电机主轴132的转速大小，从而使得电机主轴132维持悬浮，防止电机主轴132与磁悬浮轴承组件120接触，避免发生故障。

上述磁悬浮离心空气压缩机系统的实施例中，基于传感器组件套接在电机主轴的两侧；采集器连接传感器组件；控制器分别连接采集器、电机驱动器；传感器组件测量电机主轴位置数据；采集器对传感器组件测量到的电机主轴位置数据进行采集，得到位置采集数据；控制器接收采集器采集到的位置采集数据，对位置采集数据进行处理，并根据处理的结果，向供电电源传输第一调节信号，以及向电机驱动器传输第二调节信号；供电电源根据第一调节信号，调节向磁悬浮轴承组件供电的输出电源；电机驱动器根据第二调节信号，调节电机主轴的转速，实现磁悬浮离心空气压缩机在工作过程中，对电机主轴位置偏移的实时监控调整。通过对磁悬浮离心空气压缩机进行实时监控，并根据监测的电机主轴的偏移位置，调节输入磁悬浮轴承组件的电源大小，以及调节电机主轴的转速，进而可通过监控电机主轴的振动(位置偏移)，并根据振动变化提前预知可能发生的故障，实现事故前处理，提高了对磁悬浮离心空气压缩机的监控效率。

在一个具体的实施例中，控制器对位置采集数据进行处理，得到位置偏移量；控制器在位置偏移量大于第一阈值时，向供电电源传输第一调节信号，控制器在位置偏移量大于第二阈值时，向电机驱动器传输第二调节信号；第二阈值大于第一阈值。

具体而言，控制器可对获取到的位置采集数据与标准位置数据进行差值处理，进而可得到位置偏移量。控制器可对位置偏移量与第一阈值进行比对处理，并根据处理的结果，在位置偏移量大于第一阈值时，向供电电源传输第一调节信号，使得供电电源根据第一调节信号，调节向磁悬浮轴承组件供电的输出电源大小。控制器还可对位置偏移量与第二阈值进行比对处理，并根据处理的结果，在位置偏移量大于第二阈值时，向电机驱动器传输第二调节信号，使得电机驱动器可根据第二调节器，调节电机主轴的转速大小。进而可通过监控电机主轴的振动(位置偏移)，并根据振动变化提前预知可能发生的故障，实现事故前处理，提高了对磁悬浮离心空气压缩机的监控效率。

需要说明的是，第二阈值大于第一阈值。

在一个实施例中，如图2所示，传感器组件140包括设于电机主轴132的第一端的第一位置传感器142，以及设于电机主轴132的第二端的第二位置传感器144；第一位置传感器142和第二位置传感器144分别连接采集器150。

其中，第一位置传感器142指的是能感受被测物的位置并转换成可用输出信号的传感器。第一位置传感器142可以是接近式传感器。第二位置传感器144指的是能感受被测物的位置并转换成可用输出信号的传感器。第二位置传感器144可以是接近式传感器。

具体而言，基于第一位置传感器142设于电机主轴132的第一端，以及第二位置传感器144设于电机主轴132的第二端；第一位置传感器142和第二位置传感器144分别连接采集器150。第一位置传感器142可测量电机主轴132第一端的位置数据，第二位置传感器144可测量电机主轴132第二端的位置数据，进而采集器150可分别采集第一位置传感器142测量的电机主轴132第一端位置数据，以及采集第二位置传感器144测量的电机主轴132第二端位置数据，并将采集到的电机主轴132第一端位置数据和电机主轴132第二端位置数据传输给控制器180，通过控制器180对接收到的电机主轴132第一端位置数据和电机主轴132第二端位置数据进行处理，并根据处理的结果，控制供电电源170调节磁悬浮轴承组件120的电源大小，以及控制电机驱动器160调节电机主轴132的转速，实现磁悬浮离心空气压缩机在工作过程中，对电机主轴位置偏移的实时监控调整，提高了对磁悬浮离心空气压缩机的监控效率。

在一个具体的实施例中，传感器组件还包括靠近电机主轴设置的温度传感器；温度传感器连接采集器。

其中，温度传感器指的是能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器可以是接触式温度传感器，也可以是非接触式温度传感器。

具体地，基于温度传感器连接采集器，温度传感器可采集电机主轴的温度数据，并将采集到的温度数据传输给控制器。控制器对接收到的温度数据进行处理，并根据处理的结果，控制电机驱动器调节电机主轴的转速。

在一个示例中，控制器在温度数据超过温度阈值时，控制电机驱动器断电，使得电机主轴停止转动，防止电机主轴温度过高，而损坏磁悬浮离心空气压缩机。

在一个具体的实施例中，控制器为PLC控制器或DSP控制器。

在一个具体的实施例中，供电电源为直流电源模块。

在一个实施例中，磁悬浮轴承组件包括设于电机主轴的第一端的第一径向磁悬浮轴承，以及设于电机主轴的第二端的第二径向磁悬浮轴承。第一径向磁悬浮轴承连接直流电源模块；第二径向磁悬浮轴承连接直流电源模块。

其中，第一径向磁悬浮轴承为环形磁悬浮轴承；第一径向磁悬浮轴承指的是能够产生径向磁力的磁悬浮轴承。第二径向磁悬浮轴承为环形磁悬浮轴承；第二径向磁悬浮轴承指的是能够产生径向磁力的磁悬浮轴承。第一径向磁悬浮轴承和第二径向磁悬浮轴承分别固定镶嵌在压缩机主体的内部。

具体地，传感器组件可分别测量第一径向磁悬浮轴承与电机主轴第一端的位置数据，以及第二径向磁悬浮轴承与电机主轴第二端的位置数据。进而采集器可分别采集电机主轴第一端的位置数据和电机主轴第二端的位置数据，并将采集的位置数据传输给控制器。

在一个具体的实施例中，磁悬浮轴承组件还包括设于电机主轴的轴向磁悬浮轴承；轴向磁悬浮轴承连接直流电源模块。

其中，轴向磁悬浮轴承指的是能够产生轴向磁力的磁悬浮轴承。

基于轴承磁悬浮轴承设于电机主轴，进而能够实现维持电机主轴在轴向固定。

在一个实施例中，如图3所示，还提供了一种磁悬浮离心空气压缩机监控方法，包括以下步骤：

步骤S310，接收采集器采集到的位置采集数据。

步骤S320，对位置采集数据进行处理，并根据处理的结果，向供电电源传输第一调节信号，以及向电机驱动器传输第二调节信号；第一调节信号用于指示供电电源调节向磁悬浮轴承组件供电的输出电源；第二调节信号用于指示电机驱动器调节电机主轴的转速。

具体而言，控制器可接收采集器采集到的位置采集数据，并对位置采集数据进行处理；控制器可根据处理的结果，向供电电源传输第一调节信号，以及向电机驱动器传输第二调节信号；使得供电电源根据第一调节信号，调节向磁悬浮轴承组件供电的输出电源；使得电机驱动器根据第二调节信号，调节电机主轴的转速，实现磁悬浮离心空气压缩机在工作过程中，对电机主轴位置偏移的实时监控调整。

上述实施例中，通过对磁悬浮离心空气压缩机进行实时监控，并根据监测的电机主轴的偏移位置，调节输入磁悬浮轴承组件的电源大小，以及调节电机主轴的转速，进而可通过监控电机主轴的振动(位置偏移)，并根据振动变化提前预知可能发生的故障，实现事故前处理，提高了对磁悬浮离心空气压缩机的监控效率。

在一个实施例中，如图4所示，对位置采集数据进行处理，并根据处理的结果，向供电电源传输第一调节信号，以及向电机驱动器传输第二调节信号的步骤包括：

步骤S410，对位置采集数据进行处理，得到位置偏移量。

步骤S420，在位置偏移量大于第一阈值时，向供电电源传输第一调节信号。

步骤S430，在位置偏移量大于第二阈值时，向电机驱动器传输第二调节信号；第二阈值大于第一阈值。

具体而言，控制器可对获取到的位置采集数据与标准位置数据进行差值处理，进而可得到位置偏移量。控制器可对位置偏移量与第一阈值进行比对处理，并根据处理的结果，在位置偏移量大于第一阈值时，向供电电源传输第一调节信号，使得供电电源根据第一调节信号，调节向磁悬浮轴承组件供电的输出电源大小。控制器还可对位置偏移量与第二阈值进行比对处理，并根据处理的结果，在位置偏移量大于第二阈值时，向电机驱动器传输第二调节信号，使得电机驱动器可根据第二调节器，调节电机主轴的转速大小。进而可通过监控电机主轴的振动(位置偏移)，并根据振动变化提前预知可能发生的故障，实现事故前处理，提高了对磁悬浮离心空气压缩机的监控效率。

应该理解的是，虽然图3-4的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图3-4中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各除法运算方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。