[发明专利]在由变换器控制的压缩机支路中的扭转激励的避免

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械，其具有：带有可变的转动频率的、由变换器控制的驱动器；做功机械，其中驱动器和做功机械以能够传递转矩的方式彼此连接，其中所述机械包括至少一个转子；变换器，所述变换器电连接到驱动器上并且将输入频率变换成输出频率，其中变换器构成为，使得在关于该机械的坎贝尔图中，得出间谐激励频率的V形的对称直线与转子的能够由驱动器激励的扭转固有频率的交点，用于输出频率F1、F2、F3、……、Fi。

背景技术

这种机械具有至少一个转子并且也能够包括多个转子，所述转子也能够是设置在中间的传动机构的组成部分。如果为多个转子，那么本发明能够应用于每个单独的转子。在唯一的转子的情况下，驱动转子与做功机械转子沿着共同的转动轴线彼此固定地连接，以形成轴系。

本发明的优选的应用领域是至少1MW吸收功率的功率范围，所述功率范围在相当小的设备的尺寸和材料选择以及应用方面在本质上有所区别。

通过整流和在下一步骤中在变换器之内逆变到输出频率或者期望的工作频率，除工作频率之外也在马达的电馈送信号中生成简谐和间谐频率分量。

此外，如果通过傅立叶分析（快速傅立叶变换）也计算出馈送信号频率的非整数倍的频率分量，那么这些部件能够称作是间谐。

在马达的电馈送信号中的所述简谐和间谐频率在马达的气隙中作为激励的扭矩导入到机械系统中。

坎贝尔图通过转子转速、激励频率和固有频率的对照图来实现对在转速范围内的机械的运行性能进行评估。坎贝尔图的X轴或者说横坐标表示所观察的机械的转子转速。如果借助于傅立叶变换将例如转子轴的扭转振动的与转速相关的振动变化曲线从时域变换到频域中，那么所述振动变化曲线在坎贝尔图中表现为在X轴上的上升和下降的直线，其中所述振动变化曲线表现出转子的转速。因此，傅立叶变换的阶数（O1、O2、……）反映在这些显示为中点射线的直线中，所述直线的斜率与相应的阶数成比例。在纵坐标上表现出受关注的旋转构件或者转子的固有频率的频率f。固有频率表现为公差带，由于建模的不精确度和可能的其他差异产生所述公差带的相应的宽度。因此，扭转频率——如果没有另外说明——总是涉及所描述的公差带。公差带的带宽已经从由于不可避免地存在的制造公差所引起的几何尺寸的不规则性中得出。优选地，在此假设公差带宽至，使得计算直接地涉及机械的不同的构造，以至于所述变型方案同样由尺寸度量涉及。相应地，公差带优选能够为已知的不精确。

附加地，当简谐激励频率与转速无关时，示出简谐激励频率，其作为平行于横坐标的直线示出。当激励频率随着转速变化时，所述激励频率为经过原点的上升或者下降的直线。如果机械转速处于激励频率变化曲线和固有频率的公差带相交的范围中，那么能够预计到升高的振幅。

间谐激励频率在坎贝尔图中为输出频率F1、F2、F3、……；Fn的V形的对称射线。其中F1、……、Fi、……Fn分组成集中范围G1、……Gi、……Gz，其中彼此相邻的Fi组合成Gi，所述Fi彼此形成共同的起点。

集中范围G1、……Gi、……Gz的上边界和下边界通过转子的最低的扭转固有频率与相应集中范围G1、……Gi、……Gz的一阶间谐的射线对的两条直线的交点来限定。在间谐情况下，交点总是表示具有相对于由间谐相交的公差带区域的最大频率的坐标。只要能够以机械的方式激励第二和/或第三扭转固有频率，那么就能够以与之前针对第一扭转固有频率所描述的方式相同的方式（比照适用）来考虑所述扭转固有频率。

如果在坎贝尔图中示出简谐和间谐激励频率连同机械系统的扭转固有频率（关于马达转速的激励频率或者固有频率），那么可看出，在常规设计的马达的运行范围中出现可由马达激励的扭转固有频率（通常是第一扭转固有频率）与间谐激励频率的交点。在间谐激励和扭转固有频率的所述交点的一个中静态地运行机械系统导致具有高的扭转振幅的共振状态，进而导致在传递转矩的支路部件中的高的动态的扭转应力。能够避免由此可能得出的结果，例如负载的支路部件的疲劳损伤。

具有由变换器控制的电马达的驱动器通常具有频率变换器和同步或异步电马达。当输入频率在变换器中由于馈送电网频率的能量产生设备的将近完美的环绕运动而构成为纯正弦振动时，频率分析谱示出：来自变换器的输出除了给定频率之外还具有其他的能够导致激励扭转振动的频率。迄今基本上不能够避免的这种不期望的副频率也称作简谐或者间谐激励频率。通常，在马达的通常的运行转速范围之内的间谐激励频率导致整个驱动支路的扭转振动的激励，例如所驱动的压缩机支路或者其他的涡轮机组的扭转振动的激励。