[发明专利]一种大功率机电一体化智能调速装置

说明书

 

技术领域

本发明应用于电厂驱动水泵和风机上，涉及一种智能调速装置，尤其是涉及一种大功率机电一体化智能调速装置。

背景技术

风机和水泵是火力发电厂中最主要的耗电设备，一般处于长期连续运行，大部分时间处于低负荷或变负荷运行状态，其节能潜力巨大。据统计，全国火力发电厂配套电动机年总用电量占全国火电发电量的5.8%。发电厂辅机电动机的经济运行，直接关系到厂用电率的高低。研究表明，对于风机和泵类负载，如果用调速的方法改变其电流量，节电率可达20%~60%等。

我国电厂大部分风机和水泵一般采用定速驱动，只有少数风机和水泵增设了调速装置，但是其调速技术一直困扰着工程界。相继采用的调速方法有电磁转差离合器调速，液力偶合器调速，变频调速等等，其中液力偶合器调速与目前大量采用的挡板和阀门的节流调节方式相比，具有显著的节能效果，但一般采用的液力偶合器调速，在低速运行时存在能量损失，导致其运行效率降低，影响节能效果，且启动电流偏大。变频调速技术目前被国内外公认为是最理想、最有发展前途的一种调速方式，但因其操作复杂、易损坏、投资大，尤其是高压变频器，往往使用户望而却步。目前在高压大容量传动中推广应用中存在两个主要障碍:一个是我国发电厂辅机电动机供电电压高3~10kV，而功率开关器件耐压水平不够，造成电压匹配上的问题；二是高压大功率变频调速装置技术含量高、难度大，因而投入也高，而一般风机水泵节能改造都要求低投入、高回报，从而造成经济效益上的问题。同时因电流型变频器输出电流的波形和电压型变频器输出电压的波形均为非正弦波形而产生的高次谐波，对电动机和供电电源会产生种种不良影响，如使电动机附加损耗增加、温升增高，从而使电动机的效率和功率因数下降，出力受到限制，噪声增大以及对无线电通信干扰增大等。同时，高次谐波会引起电动机转矩产生脉动，当转矩脉动频率较低并接近装置系统的固有频率时，可能产生共振现象。

CN03210828.1 公开了一种“液力偶合器传动箱”，CN93225262.1 公开了“组合式增速型调速液力偶合器”，CN02206267.X 公开了“液力偶合器正车减速箱”，CN01212153.3公开了“抽油机液力 - 齿轮传动装置”，CN200720032215.7 公开了“立式液力调速正车箱”， CN 101660596 B公开了“大功率复合齿轮前增速后增速调速型液力偶合器传动装置”。这些发明大多为调速型液力偶合器和定比机械传动装置的组合。

发明内容

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种大功率机电一体化智能调速装置，其特征在于，包括箱体、设置在箱体中间的调速型液力偶合器、与调速型液力偶合器输入端配接的前端行星增速器、以及与液力偶合器输出端配接的后端行星变速器；所述前端行星增速器包括一个前端增速行星排，该前端增速行星排的输出与液力偶合器输入端配接；所述后端行星变速器包括第一后端行星排以及第二后端行星排，该后端行星变速器的输入与液力偶合器的涡轮轴配接；该箱体上还设有两个制动器和一个离合器，用来控制后端行星变速器的第一后端行星排以及第二后端行星排运动构件的相对转动，获得3个变速档；所述离合器包括离合器鼓以及设置在离合器鼓内的主动片和从动片。

本发明通过2个制动器和1个离合器获得3个档位，适应风机和水泵所要求的转速；智能控制系统包括推理机和执行机构，根据设定的工作机的转速要求和流量要求，自动确定行星变速器的档位和调速型充液量，使电动机和工作机达到良好的匹配关系，提高整个系统的运行效率，保证电厂风机和泵始终工作在高效区，同时改善电动机的启动性能，降低启动电流。

在上述的一种大功率机电一体化智能调速装置，前端增速行星排包括前端行星架、前端行星轮、前端太阳轮 以及前端齿圈，所述前端行星架、前端太阳轮以及前端齿圈组成增速传动组件；该前端增速行星排的前端输入轴与行星架连接；前端输入轴通过滚动轴承支承在变速器的箱体上，前端齿圈与箱体固定连接，与前端输入轴右端连接的前端行星架上装配有前端行星轮与前端太阳轮啮合，前端太阳轮驱动液力偶合器的泵轮轴。