船用磁懸浮制冷壓縮機的發展及應用

李徐嘉

摘? ? 要：艦船冷水機組普遍采用螺桿或活塞制冷壓縮機，其不僅轉速較低，而且轉動頻率及倍頻振動加速度大。磁懸浮技術應用于制冷壓縮機，工作過程中無任何摩擦，且主軸轉速極高，可有效改善低頻段振動和噪聲?；诖艖腋〖夹g的特點和優勢，希望能通過船用化研究實現艦船冷水機組振動和噪聲的大幅度改善。

關鍵詞：磁懸浮;冷水機組;振動;船用化

中圖分類號：U664.5? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

Development and application of marine magnetic suspension refrigeration compressor

LI Xujia

（ Guangzhou Office of Naval Equipment Department， Guangzhou 510250 ）

Abstract： Screw or piston refrigeration compressor is commonly used in marine water chillers， which has a low rotating speed and large vibration acceleration of rotation frequency and frequency multiplication. The measured vibration acceleration level of screw chillers ranges from10Hz to 315Hz， and it is difficult to reduce vibration in low frequency band. Little effect has been achieved by improving machining precision and assembly technology. Maglev technology is applied to refrigeration compressor，? without any friction in the working process， and the rotating speed of the main shaft is extremely high， the rotating frequency is much higher than 315Hz， which can effectively improve low-frequency vibration and noise. Based on the characteristics and advantages of maglev technology， it is hoped that the vibration and noise of marine water chillers can be greatly improved through marinization research.

Key words： Magnetic levitation; Water chilling unit; Vibration; Marinization

1? ? 引言

冷水機組是艦船空調通風系統的核心設備，它向各個艙室及武備機柜提供冷源，以保障艦員工作生活環境的舒適性和設備運行的可靠性。近年來，隨著我國海軍由近海防御向遠洋護衛的戰略性轉變，對艦船設備國產化、隱身性、可靠性等提出了更高的要求。

振動指標關乎艦船隱身性能優劣，對艦船冷水機組振動指標的要求增加了1/3oct限值線的控制，從而更加貼合雷達探測技術的發展，尤其是對10Hz～315Hz低頻段加大了控制力度。

目前我國艦船冷水機組普遍采用螺桿式或活塞式制冷壓縮機，轉速低，在轉頻10Hz～315Hz內轉頻振動和多個倍頻振動大，且低頻段減振難度大，受限于壓縮機運轉時機械接觸摩擦，通過改善加工精度、裝配工藝等手段取得的減振成效甚微。

基于海軍對艦船冷水機組隱身性能要求的提升，結合當前行業現狀，本文對磁懸浮技術船用化發展進行相關闡述。

2? ?磁懸浮技術原理

磁懸浮技術是集電磁、機械、傳感、控制、以及轉子動力學等多學科高度融合的交叉體。關鍵核心技術有高速電機、核心零件加工和控制技術。

磁懸浮系統如圖1所示：位移傳感器將檢測到的轉子位移信號輸送給數字控制器;數字控制器根據一定的控制算法產生相應的控制信號并輸送給功率放大器;功率放大器將得到的控制信號轉換成控制電流給到電磁鐵;電磁鐵產生相應的控制力，使轉子回到平衡位置。

磁懸浮軸承是利用電磁力將被支承件穩定懸浮在空間、使支承件與被支承件之間沒有機械接觸的一種高性能軸承。磁懸浮軸承系統由轉子、電磁鐵、位移傳感器、軸承控制器組成，如圖2所示。

采用磁懸浮系統取消了傳統齒輪傳動系統，壓縮機運行無機械接觸和摩擦，壓縮機振動小、噪聲低、體積小、重量輕;完全取消掉了潤滑系統，能效更高;混合式磁懸浮軸承、一體化高精度位置傳感器，實現了磁懸浮軸承的高精度控制，懸浮精度可達5μm，可靠性更高。

3? ?磁懸浮技術現狀

3.1? 國外現狀

美國海軍在高耗能裝備大量上艦、全艦供冷能耗日益緊張的背景下，對其已裝和未來裝備的空調通風系統進行評估，同時規劃了關鍵技術發展方向，于2007年完成了“二十一世紀美國海軍戰斗艦艇空調通風系統發展報告”，對增強系統整體高效節能運行能力提出了明確要求。