[發(fā)明專利]高效耦合變頻調(diào)速系統(tǒng)及調(diào)速方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310321762.7
• 申請日: 2013-07-29
• 公開（公告）號: CN103388676A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇彥愛;杜獻(xiàn)偉;劉朝紅;洪紹斌;鄭守忠;冷波;胡振江
• 申請（專利權(quán)）人: 北京中唐電工程咨詢有限公司
• 主分類號: F16H61/48
• 分類號: F16H61/48;F16H41/30
• 代理公司: 北京中建聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 11004
• 代理人: 田世瑢;朱麗巖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于交流異步電動機(jī)拖動液力耦合器變速傳動大型輔機(jī)，例如泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、軋鋼機(jī)等傳動系統(tǒng)及調(diào)速方法。

背景技術(shù)

泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、軋鋼機(jī)等大型轉(zhuǎn)機(jī)是石油、化工、礦山、冶金、電力等行業(yè)使用最廣泛的輔機(jī)，其軸功率在3000kW以上。自1978年我國引進(jìn)液力傳動技術(shù)以來，液力耦合器較為廣泛地應(yīng)用于石油、化工、礦山、冶金、電力等行業(yè)的泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、軋鋼機(jī)等大功率輔機(jī)的變速傳動上來，目前社會保有量超過30萬臺。根據(jù)變速型液力耦合器等轉(zhuǎn)矩傳動特性可知，耦合器傳動效率???????????????????????????????????????????????（n₂:液力耦合器渦輪轉(zhuǎn)速，n₁液力耦合器泵輪轉(zhuǎn)速）。實(shí)際生產(chǎn)中，這些泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、軋鋼機(jī)所出力不能達(dá)到設(shè)備設(shè)計值，甚至僅有設(shè)計值得60%，η低于設(shè)計值，甚至不足60%。這樣4～40%輸入到液力耦合器泵輪上的機(jī)械能將被轉(zhuǎn)化為廢熱；為維持耦合器的正常工作溫度，還要消耗大量的電能為其提供冷卻水。液力耦合器低負(fù)荷下工作能源浪費(fèi)較大。

隨著高壓變頻技術(shù)的發(fā)展，調(diào)速范圍寬、效率高的高壓變頻器已在石油、化工、礦山、冶金、電力等行業(yè)的輔機(jī)上成功應(yīng)用。但對于已安裝液力耦合器的輔機(jī)，由于設(shè)備位置已定，系統(tǒng)連接復(fù)雜，拆除液力耦合器后再加裝高壓變頻器，受軸系聯(lián)接、施工位置、工期及氣、水系統(tǒng)改造的限制，投資大，工程難度大，成功率低。為降低這些液力耦合器傳動輔機(jī)的耗電量，降低單位生產(chǎn)總值能耗（“十二五”國家規(guī)劃較“十一五”末降低16%）,采用簡單、可靠的方式對現(xiàn)有液力耦合器傳動輔機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造是十分必要的。

現(xiàn)有液力耦合器傳動輔機(jī)系統(tǒng)中影響機(jī)械能傳遞的設(shè)備是液力耦合器，其主要由泵輪和渦輪組成的變速系統(tǒng)及油泵、油管道、冷油器和勺管組成的調(diào)控、潤滑、冷卻系統(tǒng)構(gòu)成。泵輪和渦輪是液力耦合器機(jī)械能傳遞的主要元件，改變其腔室存油量，可以改變渦輪輸出轉(zhuǎn)速及軸功率。調(diào)控、潤滑、冷卻系統(tǒng)調(diào)控泵輪和渦輪存油量，從而實(shí)現(xiàn)渦輪無級變速輸出；為液力耦合器及其服務(wù)輔機(jī)的轉(zhuǎn)動部件提供必要的潤滑油；通過冷油器維持液力耦合器各部油溫在規(guī)定范圍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種高效耦合變頻調(diào)速系統(tǒng)及調(diào)速方法，以解決在不改變液力耦合器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及現(xiàn)有電動機(jī)、液力耦合器、輔機(jī)軸系聯(lián)接方式的基礎(chǔ)上，對液力耦合器外部油系統(tǒng)進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)節(jié)，提高液力耦合器傳動輔機(jī)系統(tǒng)工作效率等技術(shù)問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種高效耦合變頻調(diào)速系統(tǒng)，其中完成機(jī)械能傳遞的設(shè)備是液力耦合器，該液力耦合器主要由泵輪和渦輪組成的變速系統(tǒng)及油泵、油管道、冷油器和勺管組成的調(diào)控、潤滑、冷卻系統(tǒng)構(gòu)成；在液力耦合器箱體外加裝外置油泵及溢油閥；外置油泵入口與液力耦合器箱體下部油池相連通；外置油泵出口與潤滑冷油器入口管道相連通，形成與主油泵、輔助油泵出口管道并聯(lián)的方式，潤滑油經(jīng)潤滑冷油器及潤滑油供油管路進(jìn)入各軸承和液力耦合器主動齒輪、從動齒輪的運(yùn)動副之間；所述溢油閥與外置油泵形成串聯(lián)關(guān)系。

所述的液力耦合器在電源、下斷路器與電動機(jī)之間串接變頻器，變頻調(diào)速期間，下斷路器、變頻器和變頻器支路上的下隔離開關(guān)閉合，并接在變頻器與下隔離開關(guān)串聯(lián)支路的旁路開關(guān)斷開。

一種高效耦合變頻調(diào)速方法，其特征在于，利用所述的高效耦合變頻調(diào)速系統(tǒng)，在正常運(yùn)行中，斷路器、變頻器下隔離開關(guān)閉合，旁路開關(guān)斷開；外置油泵及溢油閥投入運(yùn)行，輔助油泵聯(lián)動備用；插入液力耦合器泵輪、渦輪之間腔室內(nèi)的勺管置于最大開度，保持液力耦合器泵輪、渦輪之間腔室最大充油量；調(diào)整變頻器輸出頻率，調(diào)整輔機(jī)轉(zhuǎn)速，從而滿足生產(chǎn)需要；變頻調(diào)速期間，交流異步電動機(jī)接受變頻器輸入的低于工頻頻率的交流電，交流異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，通過液力耦合器主動齒輪將轉(zhuǎn)矩傳遞給從動齒輪，同時帶動主油泵工作；液力耦合器泵輪與從動齒輪固定于同一軸上，并通過泵輪和渦輪之間的工作油將轉(zhuǎn)矩傳遞給渦輪；渦輪通過與其剛性聯(lián)接的軸，將轉(zhuǎn)矩傳遞給輔機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)了輔機(jī)的變頻調(diào)速高效運(yùn)行。期間，主油泵與外置油泵、溢油閥配合，維持潤滑油系統(tǒng)所需的潤滑油壓和潤滑油量；主油泵及工作油循環(huán)回路上的穩(wěn)壓閥與液力耦合器泵輪、渦輪的泵油能力相配合，通過工作冷油器維持液力耦合器工作油在正常范圍內(nèi)；運(yùn)行過程中，若變頻器故障，則斷路器及隔離開關(guān)斷開，聯(lián)動旁路開關(guān)閉合，交流異步電動機(jī)繼續(xù)維持運(yùn)轉(zhuǎn)；同時液力耦合器勺管自動跟蹤輔機(jī)轉(zhuǎn)速，恢復(fù)到該發(fā)明使用前工作狀態(tài)。

本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)是：