[发明专利]一种用于大功率流体机械的节能调速方法及装置

权利要求书

1.一种用于大功率流体机械的节能调速装置，其特征在于，所述装置由变级差动轮系、分功率调速单元、节流调节单元和带锁止变速箱组成；所述变级差动轮系中，齿圈(7)的内齿和行星轮(8)的外齿相啮合，齿圈(7)的外齿与滑移齿轮(5)可变级啮合，所述行星轮(8)的内齿与太阳轮(9)啮合，所述滑移齿轮(5)和滑移齿轮控制器(4)连接；主电机(1)的输出轴通过第一联轴器(2)与变级差动轮系的主输入轴(3)连接，通过所述滑移齿轮(5)传递到所述齿圈(7)构成差动轮系主功率输入；所述分功率调速单元中，由副电机(21)驱动液力调速装置(20)实现分功率调速输入，或主电机(1)分流部分功率与液力调速装置(20)组成分功率输入及调速，或由变频电机进行分功率输入及调速；所述带锁止变速箱由轴锁止器(17)与变速器(18)组成，分功率调速单元通过第二联轴器(19)与所述变速器(18)相连，分功率调速单元的输出经带锁止变速箱的变速器(18)由副输入轴(16)驱动行星架(6)构成差动轮系分功率输入；所述主功率输入和所述分功率输入经所述变级差动轮系合成后，所述太阳轮(9)作为动力合成输出，由输出轴(14)通过第三联轴器(13)与流体机械(10)相连，实现功率合成和转速合成，并实现变速输出；在流体机械(10)上安装由管路节流阀(11)和节流阀控制器(12)组成的所述节流调节单元。

2.根据权利要求1所述的一种用于大功率流体机械的节能调速装置，其特征在于，所述流体机械(10)包括泵和风机。

3.根据权利要求1所述的一种用于大功率流体机械的节能调速装置，其特征在于，所述齿圈(7)和滑移齿轮(5)的啮合方式包括两级变速和多级齿轮变速啮合。

4.根据权利要求1所述的一种用于大功率流体机械的节能调速装置，其特征在于，所述滑移齿轮控制器(4)、节流阀控制器(12)、轴锁止器(17)和分功率调速单元均由控制单元(15)控制工作。

5.一种基于权利要求1所述的用于大功率流体机械的节能调速装置的节能调速方法，其特征在于，包括以下步骤：

①将所述管路节流阀(11)调整至最大开度，所述滑移齿轮(5)与所述齿圈(7)外齿中齿数最少的齿轮啮合，分功率调速单元处于输出转矩最小位置，启动所述主电机(1)；

②将分功率调速单元设置为最高转速输出，使所述节能调速装置处于额定功率工况；

③对流体机械(10)调速，分以下几个阶段进行：

a.降速调节：所述分功率调速单元采用副电机与液力调速装置组成或主电机(1)分流部分功率与液力调速装置组成形式，流体机械(10)工作需要降低流量时，控制单元(15)向所述液力调速装置(20)发出指令，分功率调速单元输出转速下降，经变级差动轮系合成后，所述节能调速装置输出转速相应下降，流体机械(10)输出流量相应下降；

b.节流调节：当所述分功率调速单元输出转速降为0时，所述控制单元(15)向所述轴锁止器(17)发出指令，将所述变速器(18)锁止，同时断开分功率调速单元；所述控制单元(15)向所述节流阀控制器(12)发出指令，控制所述管路节流阀(11)的开度，流体机械(10)输出流量相应继续下降；

c.降速后再节流调节：所述管路节流阀(11)开度达到预设值，所述控制单元(15)向所述滑移齿轮控制器(4)发出指令，移动滑移齿轮(5)调整传动比关系；所述控制单元(15)向所述节流阀控制器(12)发出指令，所述节流阀控制器(12)控制所述管路节流阀(11)开度调整至最大，此时保持流体机械(10)输出流量不变；所述控制单元(15)向所述节流阀控制器(12)发出指令，控制所述管路节流阀(11)的开度，流体机械(10)输出流量相应继续下降；

d.节流后降速调节：所述管路节流阀(11)开度达到预设值，所述控制单元(15)向所述轴锁止器(12)发出指令，所述变速器(13)解除锁止，同时启动分功率调速单元；所述控制单元(15)向所述节流阀控制器(12)发出指令，所述节流阀控制器(12)控制所述管路节流阀(11)开度调整至最大；所述控制单元(15)向所述液力调速装置(20)发出指令，分功率调速单元输出反向转速，经变级差动轮系合成后，所述节能调速装置输出转速相应获得下降，流体机械(10)输出流量相应继续下降；

或者，所述步骤③中，对流体机械(10)调速，分以下几个阶段进行：

a’.降速调节：分功率调速单元采用变频电机形式，流体机械(10)工作需要降低流量时，控制单元(15)向分功率调速单元发出指令，分功率调速单元输出转速下降，经变级差动轮系合成后，所述节能调速装置输出转速相应下降，流体机械(10)输出流量相应下降；

b’.反向增速调节：当分功率调速单元输出转速为0时，所述控制单元(15)向分功率调速单元发出指令，分功率调速单元输出转速反向增速，经变级差动轮系合成后，所述节能调速装置输出转速相应下降，流体机械(10)输出流量相应继续下降；

c’.节流调节：当分功率调速单元输出转速反向增速达额定转速时，所述控制单元(15)向滑移齿轮控制器(4)发出指令，移动滑移齿轮(5)调整传动比关系；控制单元(15)向轴锁止器(17)发出指令，将变速器(18)锁止，同时断开分功率调速单元；所述控制单元(15)向节流阀控制器(12)发出指令，控制管路节流阀(11)的开度，流体机械(10)输出流量相应继续下降，实现低转速条件下的节流调节。

6.根据权利要求5所述的节能调速方法，其特征在于，所述方法的调节方向可逆。