直驱压缩机在可倾瓦轴承和主动磁力轴承之间的选择

您是否知道主动磁力轴承系统比可倾瓦轴承系统更节能且终生成本更低？

在供应高速电机时，斯维奇会定期评估轴承系统。我们的客户正在寻找一种轴承系统，该系统能够提供高速直驱压缩机应用所需的负载能力和稳定性。

两种轴承系统的特点

可倾瓦轴承具有良好的负载能力和可稍微调节的刚度和阻尼特性。它们可以根据转子动力学要求进行设计，甚至可以在很大的速度范围内实现亚临界或超临界运行。由于油润滑滑动轴承（可倾瓦轴承属于此类）被广泛使用，因此已经存在为其安排状态监测和维修的专有技术。

与“机械”轴承相比，主动磁力轴承仍然是一种更奇特的轴承解决方案。虽然主动磁力轴承不需要润滑系统，但其运行完全依赖于控制器来保持转子悬浮。控制器与轴承和位置传感器形成一个闭环系统。通过轴承的电磁铁，它提供恰到好处的力，以允许高速运行，同时将振动降到最低。

在设计阶段，成功的转子动力学可观测性和可控性至关重要，临界速度下的分离裕度也同样重要。有时，在这一点上，仅凭技术特征就能确定最终的赢家。但如果技术特征不能确定赢家，应该如何做出决定？

成本可能是决定因素

另一个重要的考虑因素是设备预期 25 年使用寿命内轴承的总成本。

我们假设以下应用参数作为讨论的示例：

• 设备尺寸在1.5 MW / 10,000 rpm以上
• 该过程需要可调节的速度范围，因此亚临界设计受到青睐
• 轴端的叶轮很大，需要较大的轴承直径才能获得良好的转子动力学
• 叶轮在轴承上产生很大的推力载荷

这些要求可以通过可倾瓦或主动磁轴承解决方案来满足。

在带有直接安装的压缩机叶轮的高速机器中，我们知道两种解决方案的轴承要求、必要的辅助系统以及产生的损失（总是存在摩擦！）。

采用可倾瓦轴承，初始投资最低

我们可以使用以下数字来比较初始投资成本：

投资	主动磁力轴承	可倾瓦轴承
设计	€80,000	€8,000
组件	€72,000	€27,000
润滑系统	€0	€15,000

显然，主动磁力轴承系统的初始成本要高得多。这是由于工程设计所需的设置成本，以及每种具体情况所需的定制组件制造。

主动磁力轴承的运营费用非常低

现在让我们看一下年度运营成本，其中主要因素是电价（假设为每千瓦时 0.12 欧元）：

运营	主动磁力轴承	可倾瓦轴承
电费	€518	€36,288
油费, 过滤器 (*)	€0	€1,200

可倾瓦轴承会产生大量电损耗。它们的高转速、大推力负载和轴承直径导致轴承损耗超过 30 kW，此外还有润滑系统泵所需的功率。主动磁力轴承系统仅能控制约 0.5 kW 的损耗。

主动磁力轴承的生命周期成本效益

现在，让我们看看这些年度成本在设备的生命周期内是如何累积的。

下图显示了不同轴承系统的年度成本。第 0 年是初始投资的时间，接下来的几年反映运营成本，假设随着时间的推移保持不变（可倾瓦轴承每 3 年的维修除外）。

最终的生命周期成本如下表所示：

生命周期成本	主动磁力轴承	可倾瓦轴承
	€603,000	€983,000

生命周期的合理性是通过包括机会成本来计算的，机会成本解释了可以在其他地方获得价值的初始投资的差额。这里假设机会成本为 6%。

我们可以看到，主动磁力轴承需要的初始投资要高得多。但是，对于这种高速应用，油搅动可倾瓦轴承解决方案的生命周期成本很快超过主动磁力轴承系统，相比之下，后者几乎没有运营成本。

即使考虑到较大的初始投资的机会成本，主动磁力轴承解决方案在财务上仍然是更好的选择。

当成本是决定因素时，请选择主动磁力轴承

我们不应该因为主动磁力轴承的初始成本而望而却步。在其他条件相同的情况下，主动磁力轴承可以完成与可倾瓦轴承相同的工作，并且

• 更具经济性
• 更少维护

在您的直驱压缩机的整个使用生命周期期间，主动磁力轴承可能会为您节省超过 25 万欧元。