電廠空冷島軸流風機伺服動力系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電廠空冷島軸流風機控制技術，具體涉及電廠空冷島軸流風機伺服動力系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]火力發(fā)電廠汽輪機做功排出的乏汽(即蒸汽)需要進行冷卻成為凝結水，構成完整的熱力循環(huán)。火力發(fā)電廠的乏汽冷卻技術主要分為兩大類，即水冷卻和空氣冷卻(簡稱空冷)，具體采取何種方式取決于電廠的選址、當?shù)貧夂驐l件、機組特點以及社會和環(huán)保的要求。采用翅片管式空冷散熱器，直接用環(huán)境空氣來冷凝汽輪機排汽的冷卻系統(tǒng)，稱為直接空冷系統(tǒng)；采用空冷系統(tǒng)的汽輪發(fā)電機組簡稱為空冷機組。
[0003]在直接空冷系統(tǒng)中，軸流風機一般以固定的轉(zhuǎn)速運行，驅(qū)動空氣流過散熱器外表面，使乏汽凝結為水進入熱井，再經(jīng)凝結水泵送入汽輪機的回熱系統(tǒng)，促使空氣與排汽之間進行熱交換，從而使空氣直接冷卻汽輪機的排汽。
[0004]軸流風機的主要傳動裝置為齒輪減速箱。減速箱上部的軸承通過一個油泵潤滑，該油泵受壓力開關保護。壓力開關用于檢測油潤滑故障，布置在潤滑油管中。減速箱上面還配置了一個用于控制油面的外部油量計，從維護平臺容易到達該外部油量計。減速箱及其軸承的設計考慮了連續(xù)不平衡力及半徑回轉(zhuǎn)運動不平衡力，但故障率高，經(jīng)常不得不停機維修。
[0005]此外，軸流風機通常采用附加的啟動電機沖擊啟動或軟啟動裝置來啟動，對電網(wǎng)沖擊大，而且啟動完成后運轉(zhuǎn)時所需的轉(zhuǎn)矩減小，所以在節(jié)約能源方面有很大的空間。目前，軸流風機動力系統(tǒng)一般采用三相交流異步電動機作為動力源，通過液力耦合器、齒輪變速箱和皮帶減速器等裝置實現(xiàn)風機的啟停、傳動和速度控制。圖1中示出了這種軸流風機動力系統(tǒng)的原理框圖。但是，這些傳統(tǒng)風機的動力系統(tǒng)，均采用三相異步電機，效率不高。由于異步電機的額定轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)矩與實際所需不匹配，因而必須配備液力耦合器和齒輪變速箱作為傳動和變速裝置，造成傳動能量損失。由于工藝轉(zhuǎn)速保持恒定，導致電量浪費。針對此類情況，不少廠家配備了低壓變頻器，用于調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)速，但異步電機最大扭矩有限，開機時必須借助液力耦合器和齒輪變速箱，無法解決傳動裝置維修頻率高而導致電廠系統(tǒng)不穩(wěn)定的問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型為了解決現(xiàn)有技術所存在的技術問題，提供電廠空冷島軸流風機伺服動力系統(tǒng)，伺服電機直接驅(qū)動負載運行，使整個軸流風機處于無傳動裝置的閉環(huán)控制中，且伺服電機的控制精度高，提高了風機的響應速度，最大程度提高了電廠系統(tǒng)的工作效率和穩(wěn)定性。
[0007]為了解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案:電廠空冷島軸流風機伺服動力系統(tǒng)，包括伺服驅(qū)動器、伺服電機、溫度和背壓監(jiān)測模塊，伺服驅(qū)動器分別與伺服電機、溫度和背壓監(jiān)測模塊電連接，伺服電機直接與軸流風機連接；溫度和背壓監(jiān)測模塊將所監(jiān)測到的電機溫度和蒸汽背壓信號轉(zhuǎn)換成電壓信號后，輸出至伺服驅(qū)動器。
[0008]優(yōu)選地，所述溫度和背壓監(jiān)測模塊包括溫度傳感器和背壓傳感器；溫度傳感器安裝在伺服電機上，且與伺服驅(qū)動器電連接；背壓傳感器設置在乏汽管路中，且與伺服驅(qū)動器電連接。
[0009]優(yōu)選地，所述伺服驅(qū)動器包括相連接的PID運算模塊與I/O模塊，PID運算模塊與伺服電機連接，i/o模塊與溫度和背壓監(jiān)測模塊連接。
[0010]優(yōu)選地，所述伺服電機為永磁同步電機。永磁同步電機的電機轉(zhuǎn)子基座表面設有一凹槽，永磁體嵌入到所述凹槽中。所述凹槽鑄造在電機轉(zhuǎn)子基座表面。
[0011]從上述技術方案可以看出，本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有如下有益效果:
[0012]1、本實用新型是專門為電廠空冷島軸流風機設計的高效節(jié)能驅(qū)動系統(tǒng)，伺服電機具備良好起動特性，高過載倍數(shù)，能覆蓋空冷島風機的特性要求；由于伺服驅(qū)動器將監(jiān)測模塊采集的信號進行換算，進而控制伺服電機直接驅(qū)動負載運行，使整個風機處于一個無傳動裝置的閉環(huán)控制中，減少了傳動損失，降低了風機的維護成本。
[0013]2、伺服電機為永磁同步電機，精度高，轉(zhuǎn)速控制平穩(wěn)，提高了風機響應速度，將電機系統(tǒng)的自身效率提升了約10%，可以按照實際需要來提供輸出轉(zhuǎn)速，避免了不必要的工況浪費，最大程度提高節(jié)能率和系統(tǒng)穩(wěn)定性。
[0014]3、永磁同步電機采用嵌入式轉(zhuǎn)子，將永磁體嵌入到設置在電機轉(zhuǎn)子基座表面的凹槽中，相對于傳統(tǒng)的凸裝式轉(zhuǎn)子，嵌入式轉(zhuǎn)子更耐用；相對于傳統(tǒng)的內(nèi)埋式轉(zhuǎn)子，嵌入式轉(zhuǎn)子更有利于散熱，并且提高了無傳感器矢量控制的識別度，增強了電機抗退磁能力。
【附圖說明】
[0015]圖1是現(xiàn)有技術中電廠空冷島軸流風機動力系統(tǒng)原理框圖；
[0016]圖2是本實用新型電廠空冷島軸流風機伺服動力系統(tǒng)的原理框圖；
[0017]圖3(a)、(b)及(C)分別是凸裝式、內(nèi)埋式和嵌入式永磁同步電機的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面將結合實施例和說明書附圖，對本實用新型【具體實施方式】進行清楚、完整的描述；所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施實施方式，本實用新型的【具體實施方式】并不限于此，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都落入到本實用新型的保護范圍內(nèi)。
[0019]實施例
[0020]參見圖2，在本實施例中，電廠空冷島軸流風機伺服動力系統(tǒng)包括:伺服驅(qū)動器、伺服電機、溫度和背壓監(jiān)測模塊，伺服驅(qū)動器分別與伺服電機、溫度和背壓監(jiān)測模塊連接，伺服電機直接與負載(即軸流風機)連接。溫度和背壓監(jiān)測模塊包括溫度傳感器和背壓傳感器；溫度傳感器安裝在伺服電機上，且與伺服驅(qū)動器電連接；背壓傳感器裝設在乏汽管路中，且與伺服驅(qū)動器電連接。所述乏汽管路不在電機系統(tǒng)中，而是在原工藝蒸汽管路上，也就是在原有工藝蒸汽管路上安裝背壓傳感器，用來測量蒸汽的壓力。電機驅(qū)動風機，是為蒸汽的冷卻服務的。溫度傳感器和背壓傳感器將所監(jiān)測到的電機溫度和蒸汽背壓信號轉(zhuǎn)換成電壓信號后，輸出至伺服驅(qū)動器。
[0021]伺服驅(qū)動器包括相連接的PID運算模塊與I/O模塊，PID運算模塊與伺服電機連接，I/O模塊與溫度和背壓監(jiān)測模塊連接。伺服驅(qū)動器接收來自溫度和背壓監(jiān)測模塊所輸出的電機溫度、蒸汽背壓信號，通過對背壓信號的檢測分析調(diào)整伺服電機的運行速度，改變風速，在保證冷卻效果的同時實現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能；對電機溫度進行監(jiān)測，防止電機高溫燒毀。
[0022]伺服電機采用永磁同步電機，用于替代原有軸流風機動力系統(tǒng)中的異步電機和傳動裝置，并直接驅(qū)動軸流風機，從而省去了現(xiàn)有軸流風機動力系統(tǒng)中的液力耦合器和變速箱，降低了能量傳動損失。在本實施例中，永磁同步電機的電機轉(zhuǎn)子采用嵌入式轉(zhuǎn)子，電機轉(zhuǎn)子包括永磁體和基座，將永磁體嵌入到設置在電機轉(zhuǎn)子基座的凹槽中，如圖3(c)所示；相對于圖3(a)及(b)所示傳統(tǒng)的凸裝式和內(nèi)埋式電機轉(zhuǎn)子，嵌入式轉(zhuǎn)子既耐用又有利于散熱，并且提高了無傳感器矢量控制的識別度，增強了電機抗退磁能力，同時利用電機磁阻轉(zhuǎn)矩，能使電機以最小的電流輸出最大的扭矩。凸裝式又稱表貼式，是把永磁體用特殊膠水粘在電機轉(zhuǎn)子基座上，顯然壽命不長，不夠穩(wěn)固。內(nèi)埋式是指把永磁體埋在轉(zhuǎn)子基座里面，雖然穩(wěn)固，但是散熱不好。而本實施例所采用的嵌入式，是在電機轉(zhuǎn)子基座表面鑄造出一個凹槽，把永磁體嵌入所述凹槽中，散熱性和穩(wěn)定性都得以解決。其中，所述凹槽的形成方法很靈活，只要能放得下永磁體即可，一般是將凹槽鑄造在基座的表面，也可以一開始就用特殊磨具加工。
[0023]本實用新型使整個軸流風機系統(tǒng)處于一個矢量控制系統(tǒng)中，所有風機受伺服驅(qū)動器控制，在最低轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速之間以無級變速方式進行調(diào)節(jié)或者啟停。伺服驅(qū)動器的PID運算模塊將處理后的實測背壓信號與設定值進行比較，從而改變風機的轉(zhuǎn)速，使冷卻空氣的流量與運行條件(如蒸汽負荷和大氣溫度)相協(xié)調(diào)，將汽輪機排汽壓力保持恒定，即維持在設定值。實測背壓信號高于設定值時，則提高正在運行風機的轉(zhuǎn)速或啟動更多的風機，實測背壓信號低于設定值時，則降低正在運行風機的轉(zhuǎn)速或停轉(zhuǎn)部分風機。一般來說，風機最高轉(zhuǎn)速為55Hz (110% )，最低轉(zhuǎn)速為0-12.5Hz (0% -25% )，在伺服驅(qū)動器的控制下，風機在最低轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速之間變化。由于同步電機具有低速大扭矩的特征，可以直接驅(qū)動風機，節(jié)省了傳動裝置的傳動損失，提高傳動效率，杜絕了傳動裝置如波箱漏油等故障造成整個系統(tǒng)停擺的問題。
[0024]以上實施例對本實用新型所提供的軸流風機伺服動力系統(tǒng)的實施方式進行了詳細介紹，但本實用新型的保護范圍并不受限于上述實施例，對于本領域的普通技術人員，依據(jù)本實用新型所公開的內(nèi)容所做的適用性調(diào)整，均在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【主權項】
1.電廠空冷島軸流風機伺服動力系統(tǒng)，其特征在于，包括伺服驅(qū)動器、伺服電機、溫度和背壓監(jiān)測模塊，伺服驅(qū)動器分別與伺服電機、溫度和背壓監(jiān)測模塊電連接，伺服電機直接與軸流風機連接；溫度和背壓監(jiān)測模塊將所監(jiān)測到的電機溫度和蒸汽背壓信號轉(zhuǎn)換成電壓信號后，輸出至伺服驅(qū)動器。2.根據(jù)權利要求1所述的伺服動力系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度和背壓監(jiān)測模塊包括溫度傳感器和背壓傳感器；溫度傳感器安裝在伺服電機上，且與伺服驅(qū)動器電連接；背壓傳感器設置在乏汽管路中，且與伺服驅(qū)動器電連接。3.根據(jù)權利要求1所述的伺服動力系統(tǒng)，其特征在于，所述伺服驅(qū)動器包括相連接的PID運算模塊與I/O模塊，PID運算模塊與伺服電機連接，I/O模塊與溫度和背壓監(jiān)測模塊連接。4.根據(jù)權利要求1所述的伺服動力系統(tǒng)，其特征在于，所述伺服電機為永磁同步電機。5.根據(jù)權利要求4所述的伺服動力系統(tǒng)，其特征在于，所述永磁同步電機的電機轉(zhuǎn)子基座表面設有一凹槽，永磁體嵌入到所述凹槽中。6.根據(jù)權利要求5所述的伺服動力系統(tǒng)，其特征在于，所述凹槽鑄造在電機轉(zhuǎn)子基座表面。
【專利摘要】本實用新型公開了電廠空冷島軸流風機伺服動力系統(tǒng)，包括伺服驅(qū)動器、伺服電機、溫度和背壓監(jiān)測模塊，伺服驅(qū)動器分別與伺服電機、溫度和背壓監(jiān)測模塊電連接，伺服電機直接與軸流風機連接；溫度和背壓監(jiān)測模塊將所監(jiān)測到的電機溫度和蒸汽背壓信號轉(zhuǎn)換成電壓信號后，輸出至伺服驅(qū)動器。伺服電機用于替代原異步電機和傳動裝置，直接驅(qū)動負載運行，使整個軸流風機處于無傳動裝置的閉環(huán)控制中，且伺服電機的控制精度高，提高了風機的響應速度，最大程度提高了電廠系統(tǒng)的工作效率和穩(wěn)定性。
【IPC分類】H02K21/00, F04D25/08, F04D27/00
【公開號】CN204677464
【申請?zhí)枴緾N201520232735
【發(fā)明人】梁杰, 謝丹, 馬廷全, 謝俊, 郝境津
【申請人】廣州智光節(jié)能有限公司
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年4月16日