[发明专利]一种机电一体化集成调速系统及其软启动方法

说明书

本发明涉及一种调速系统，具体涉及一种机电一体化集成调速系统及其软启动方法，包括主电机、第一联轴器、差动行星齿轮箱内齿圈、差动行星齿轮箱行星架、差动行星齿轮箱太阳轮、防反转机构、第二联轴器、减速齿轮、输入齿轮、第三联轴器、小容量变频电机、四象限变频器；主电机通过第一联轴器与内齿圈联接并驱动；太阳轮与第二联轴器联接并输出；小容量变频电机通过第三联轴器、输入齿轮、减速齿轮与行星架上的齿啮合；四象限变频器与控制小容量变频电机连接，并控制其转速变化该系统能够实现在全部转速调节范围内的传递效率均超过高压变频调速系统，应用范围广，效率高，性能稳定，可靠性高。

技术领域：

本发明涉及一种调速系统，具体涉及一种机电一体化集成调速系统及其软启动方法。

背景技术：

环境问题日益成为我国经济社会发展的突出问题，因此更高的能源利用效率和更经济的节能方式是目前科技装备发展的重要方向。能源生产各领域都需要新型的科技装备来改善运行状况。

火电厂节能是我国节能减排的主阵地之一。目前，随着电网峰谷差的增大以及大量新能源的接入，火力发电厂日益承担繁重的调峰和调频任务，导致辅机更多时间偏离设计工况运行，且频繁波动，效率降低。尤其是锅炉给水泵、风机等大型辅机的能耗水平对机组的效率影响较大，需要新型的调速驱动方式来有效提高辅机驱动效率。

另一方面，从节能角度考虑，工艺气体和管道输送压缩机采用变转速控制实现无级调速，可扩大稳定运行工况区，不引起附加损失，也不附加其它机构，对压缩机性能控制调节十分有利。

目前多采用全容量变频电机（VFD）和液力耦合器两种调速方式，两者特点如下：

液力耦合器调速优点是技术成熟稳定，可靠性高，调速控制简单，调速范围较大且由于自身的特性可实现机组的软启动。液力耦合器调速突出缺点是低工况区效率低，功率损失较多，能量损失以热能形式消耗，耗电量较大，是电厂辅机中主要耗电机组。高压全容量变频调速采用高压变频器+增速齿轮箱的模式，具有较好的节能效果。但高压变频方案明显的不足在于其可靠性问题、谐波问题和交变应力问题。

发明内容：

本发明的目的是提供一种机电一体化集成调速系统及其软启动方法，该调速系统根据功率分流原理，实现了电传动与机械传动的完美结合，结合了机械调速的高可靠性和电子调速的高效率，能够实现在全部转速调节范围内的传递效率均超过高压变频调速系统，是目前为止传动效率最高节能效果最好的解决方案，且具备可控软启动功能。应用范围广，效率高，性能稳定，可靠性高，能够满足上述技术领域装备发展的迫切需求。

本发明采用的技术方案为：一种机电一体化集成调速系统及其软启动方法，包括主电机、第一联轴器、差动行星齿轮箱内齿圈、差动行星齿轮箱行星架、差动行星齿轮箱太阳轮、防反转机构、第二联轴器、减速齿轮、输入齿轮、第三联轴器、小容量变频电机、四象限变频器；所述主电机通过第一联轴器与差动行星齿轮箱内齿圈联接并驱动；所述差动行星齿轮箱太阳轮与第二联轴器联接并输出；所述小容量变频电机通过第三联轴器、输入齿轮、减速齿轮与差动行星齿轮箱行星架上的齿啮合；主电机恒速运转，所述四象限变频器与控制小容量变频电机连接，并控制其转速变化，即行星架的转速变化，根据差动行星传动速度叠加原理达到控制太阳轮转速变化的目的。

进一步地，所述防反转机构包括棘轮、棘爪和棘爪弹簧，所述棘轮安装于差动行星齿轮箱太阳轮的传动轴上，差动行星齿轮箱太阳轮可按工作转向正常运转，差动行星齿轮箱太阳轮有反向运转趋势时，棘爪在棘爪弹簧的作用下与棘轮棘合，阻止其反转。

一种机电一体化集成调速系统的软启动方法，所述软启动方法为：主电机先不通电，小容量变频电机通电工作，四象限变频器控制小容量变频电机逐步升速，此时，设置于差动行星齿轮箱太阳轮输出轴系上的防反转机构阻止差动行星齿轮箱太阳轮轴系的反向运转，行星架驱动内齿圈空转启动，达到合理转速后，主电机通电启动，系统即进入正常工作状态。