Sähkömagneettisen laakeroinnin soveltaminen tyhjöturbojärjestelmään

Abstract

Tässä opinnäytetyössä selvitetään sähkömagneettisen laakeroinnin käyttömahdollisuuksia Runtech Systems Oy:n tyhjöturboissa. Runtech ei ole tyytyväinen tämän hetken laakereihinsa, sillä niissä on liian lyhyt huoltoväli, mikä on vaikuttanut turbojen myyntiin. Lyhyt huoltoväli johtuu laakereiden suuresta kehänopeudesta, joka kuluttaa laakerit loppuun jo 1,5 vuodessa.

Opinnäytetyössä käydään läpi laakerijärjestelmän suunnitteluprosessi ja mitoitetaan sähkömagneettiset laakerit. Turbon sisäiset mitat sekä niihin liittyvät dokumentit on poistettu julkisesta raportista. Opinnäytetyössä tarkastellaan yritysten, Lappeenrannan teknillisen yliopiston ja The Switchin tarjoamia ratkaisuja. The Switch valmistaa Runtechin käyttämät moottorit ja heidän kanssa tutkitaan itselevitoivan moottorin suunnittelun tarjoamia mahdollisuuksia.

Näitä verrataan toisiinsa painoarvotaulukolla ja niistä valitaan paras. Tämän hetken parhaan ratkaisun tarjoaa Foshan-Genesis Active Magnetic Bearings, joka on kiinalainen sähkömagneettisia laakereita valmistava yritys. Tulevaisuudessa on syytä harkita itselevitoivaan moottoriin siirtymistä.

Opinnäytetyössä selvitetään myös sähkömagneettisten laakereiden tulevaisuuden näkymiä ja niiden vaikutuksia Runtechiin niin markkinoilla kuin myös tulevaisuuden tekniikan kehityksessä. Sähkömagneettisia laakereita ei vielä hyödynnetä paljon turboissa yleisesti, mutta jotkut kilpailijoista ovat jo siirtyneet niihin, kuten esimerkiksi MAN Diesel & Turbo.

Tähän mennessä vähäinen käyttö on johtunut sähkömagneettisten laakereiden korkeasta hinnasta, mutta nykyään hinnat ovat laskeneet. Runtechin kannattaisi harkita sähkömagneettista laakerointia, koska on parempi olla edelläkävijä kuin siirtyä tähän tekniikkaan sitten kilpailijoiden jälkeen.

This thesis examines the possibility of using active magnetic bearings in Runtech Systems Ltd’s vacuum compressor systems. Runtech is not satisfied with its current bearings because they have too short maintenance intervals, which has affected sales of the vacuum systems. The short maintenance interval is a result of the high peripheral speed of the current bearings, which in turn wears out the bearings in just 18 months.

This thesis describes the steps of designing an active magnetic bearing system and meas-uring the physical dimensions for the bearings for the space provided. The inner dimensions of the turbo and documents related to it have been removed from the public thesis for confidentiality reasons. The solutions offered by companies as well as solutions offered by the University of Technology of Lappeenranta are discussed in the thesis, along with the self-bearing motor by The Switch, which is the manufacturer of Runtech’s motors.

These solutions are compared to each other and the best solution is selected using an importance table. The best solution at the moment is offered by Foshan-Genesis AMB, which is a Chinese company that manufactures active magnetic bearings, but in the future it is worthwhile to consider transitioning to a self-bearing motor.

Finally this thesis ponders upon the future of active magnetic bearings and how it will affect Runtech in the market as well as the future development of technology. Active magnetic bearings are not utilized very widely at the moment, but some of Runtech’s competitors have already implemented them in their systems, for example MAN Diesel & Turbo.

To this day active magnetic bearing systems have not been used extensively because of their relatively high cost, but today the pricing has gone down. Runtech should consider using active magnetic bearings too, as it is far better to be at the forefront of technological development than to start using this technology only after the competitors have done so.