專利名稱：一種用于大功率流體機(jī)械的節(jié)能調(diào)速方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于節(jié)能調(diào)速技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于大功率流體機(jī)械驅(qū)動(dòng)的 節(jié)能調(diào)速方法及裝置。
技術(shù)背景泵與風(fēng)機(jī)是一種把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為流體的勢(shì)能和動(dòng)能的動(dòng)力設(shè)備，廣泛用于石化、電力、水泥、煤炭、冶金等行業(yè)，約占全國(guó)能源消耗30%。我國(guó)火力發(fā)電廠 既是電力生產(chǎn)單位，也是電能消耗大戶，其泵與風(fēng)機(jī)的耗電量一般約占發(fā)電總量 的5%—10%，因此關(guān)于這類設(shè)備節(jié)能降耗研究具有重大意義。在電力行業(yè)中，由于各級(jí)電網(wǎng)發(fā)電量和社會(huì)用電量(即負(fù)荷)存在著瞬時(shí)平 衡性，而用電量隨社會(huì)需求和季節(jié)、晝夜不同而變化，火力發(fā)電廠必須隨時(shí)調(diào)整 發(fā)電量，因此，與其相關(guān)的水、風(fēng)、煤的消耗量也必然變化，必須對(duì)泵與風(fēng)機(jī)的 流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。同理，石化、水泥、冶金等行業(yè)因負(fù)荷的變化也必須對(duì)泵與風(fēng)機(jī) 的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。泵與風(fēng)機(jī)的流量調(diào)節(jié)主要是節(jié)流調(diào)節(jié)和變速調(diào)節(jié)。節(jié)流調(diào)節(jié)傳統(tǒng)而簡(jiǎn)單，就 是用關(guān)小閥門開度以改變系統(tǒng)阻力特性曲線的辦法來調(diào)節(jié)流量。這種調(diào)節(jié)方式人 為的改變了系統(tǒng)阻力特性曲線，提高了系統(tǒng)的壓頭，造成了大量的節(jié)流損失。而 變速調(diào)節(jié)是在系統(tǒng)阻力曲線不變的情況下，通過改變泵與風(fēng)機(jī)的運(yùn)行曲線達(dá)到所 需的流量和壓力，使泵和風(fēng)機(jī)始終處于高效率工作區(qū),減少附加阻力損耗，達(dá)到較 好節(jié)能效果?；诖颂攸c(diǎn)，大功率泵與風(fēng)機(jī)流量調(diào)節(jié)主張以變速調(diào)節(jié)全面取代傳 統(tǒng)節(jié)流調(diào)節(jié)，成為近年來節(jié)能降耗積極推廣的重要方法。目前，國(guó)內(nèi)外調(diào)速方法主要有變頻電機(jī)調(diào)速和液力調(diào)速，它們的共同特點(diǎn)都
是全功率調(diào)速。變頻調(diào)速在中小功率的工況下應(yīng)用較多，調(diào)速范圍大，效率高， 但在大功率的情況下，由于受到技術(shù)、成本和可靠性的影響，應(yīng)用較少。液力調(diào)速通常是利用液粘離合器或液力偶合器來進(jìn)行輸出轉(zhuǎn)速的調(diào)整，在大功率設(shè)備中 應(yīng)用廣泛，成本相對(duì)較低，但其調(diào)速原理決定了其不可避免的功率損失，效率與 調(diào)速比成線性下降，特別是當(dāng)轉(zhuǎn)差率大時(shí)效率低，存在較大的功率損失，其節(jié)能 效果受到一定制約。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有大功率流體機(jī)械進(jìn)行流量調(diào)節(jié)時(shí)，節(jié)流調(diào)節(jié)損耗大、變速調(diào) 節(jié)技術(shù)不全面的缺點(diǎn)，提供了一種用于大功率流體機(jī)械的節(jié)能調(diào)速方法及裝置。本發(fā)明所述方法和裝置是基于行星輪系具備功率(轉(zhuǎn)速)合成和分解的特性， 通過構(gòu)建差動(dòng)輪系實(shí)現(xiàn)分功率變速傳遞，結(jié)合節(jié)流調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)流體機(jī)械的流量調(diào) 節(jié)和節(jié)能。系統(tǒng)主功率通過差動(dòng)輪系以機(jī)械傳動(dòng)形式傳遞，分功率通過調(diào)速裝置 疊加到差動(dòng)輪系上實(shí)現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，以分功率調(diào)速實(shí)現(xiàn)全功率調(diào)速的需求。一種用于大功率流體機(jī)械的節(jié)能調(diào)速裝置，其特征在于，所述裝置由變級(jí)差動(dòng)輪系、分功率調(diào)速單元、節(jié)流調(diào)節(jié)單元和帶鎖止變速箱組成；所述變級(jí)差動(dòng)輪 系中，齒圈7的內(nèi)齒和行星輪8的外齒相嚙合，齒圈7的外齒與滑移齒輪5可變級(jí)嚙 合，行星輪8的內(nèi)齒與太陽(yáng)輪9嚙合，滑移齒輪5和滑移齒輪控制器4連接；主電機(jī) l的輸出軸通過第一聯(lián)軸器2與變級(jí)差動(dòng)輪系的主輸入軸3連接，通過滑移齒輪5傳 遞到齒圈7構(gòu)成差動(dòng)輪系主功率輸入；所述分功率調(diào)速單元中，由副電機(jī)21驅(qū)動(dòng) 液力調(diào)速裝置20，實(shí)現(xiàn)分功率調(diào)速輸入；所述帶鎖止變速箱由軸鎖止器17與變速 器18組成，分功率調(diào)速單元通過第二聯(lián)軸器19與變速器18相連，分功率調(diào)速單元 的輸出經(jīng)帶鎖止變速箱的變速器18由副輸入軸16驅(qū)動(dòng)行星架6構(gòu)成差動(dòng)輪系分功 率輸入；兩路功率輸入經(jīng)變級(jí)差動(dòng)輪系合成后，太陽(yáng)輪9作為動(dòng)力合成輸出，由
輸出軸14通過第三聯(lián)軸器13與流體機(jī)械10相連，實(shí)現(xiàn)功率合成和轉(zhuǎn)速合成，并實(shí)
現(xiàn)變速輸出；在流體機(jī)械10上安裝由管路節(jié)流閥11和節(jié)流閥控制器12組成的節(jié)流 調(diào)節(jié)單元。
所述流體機(jī)械1 O包括泵與風(fēng)機(jī)。
所述滑移齒輪5包括兩級(jí)變速和多級(jí)齒輪變速嚙合。
所述分功率調(diào)速單元包括以下實(shí)現(xiàn)方式采用副電機(jī)21與液力調(diào)速裝置20組 成分功率輸入及調(diào)速、主電機(jī)1分流部分功率與液力調(diào)速裝置20組成分功率輸入 及調(diào)速或變頻電機(jī)進(jìn)行功率輸入及調(diào)速。
所述滑移齒輪控制器4、節(jié)流閥控制器12、軸鎖止器17和分功率調(diào)速單元均 由控制單元15控制工作。
本發(fā)明還提供了一種用于大功率流體機(jī)械的節(jié)能調(diào)速方法，其特征在于，包 括以下步驟
(1) 將管路節(jié)流閥ll調(diào)整至最大開度，滑移齒輪5與齒圈7外齒中齒數(shù)最少 的齒輪嚙合開，分功率調(diào)速單元處于輸出轉(zhuǎn)矩最小位置，啟動(dòng)主電機(jī)l;
(2) 將分功率調(diào)速單元設(shè)置為最高轉(zhuǎn)速輸出，使系統(tǒng)處于額定功率工況；
(3) 對(duì)流體機(jī)械10進(jìn)行調(diào)速，分以下幾個(gè)階段進(jìn)行
a. 降速調(diào)節(jié)分功率調(diào)速單元采用副電機(jī)與液力調(diào)速裝置組成或主電機(jī)l分流 部分功率與液力調(diào)速裝置組成形式，流體機(jī)械10工作需要降低流量時(shí)，控制單元 15向液力調(diào)速裝置20發(fā)出指令，分功率調(diào)速單元輸出轉(zhuǎn)速下降，經(jīng)變級(jí)差動(dòng)輪系 合成后系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)速相應(yīng)下降，流體機(jī)械10輸出流量相應(yīng)下降；
b. 節(jié)流調(diào)節(jié)當(dāng)分功率調(diào)速單元輸出轉(zhuǎn)速降為O時(shí)，控制單元15向軸鎖止器17 發(fā)出指令，將變速器18鎖止，同時(shí)斷開分功率調(diào)速單元；控制單元15向節(jié)流閥控 制器12發(fā)出指令，控制管路節(jié)流閥ll的開度，流體機(jī)械10輸出流量相應(yīng)繼續(xù)下降; C.降速后再節(jié)流調(diào)節(jié)管路節(jié)流閥ll開度達(dá)到預(yù)設(shè)值，控制單元15向滑移齒 輪控制器4發(fā)出指令，移動(dòng)滑移齒輪5調(diào)整傳動(dòng)比關(guān)系；控制單元15向節(jié)流閥控制 器12發(fā)出指令，節(jié)流閥控制器12控制管路節(jié)流閥11開度調(diào)整至最大，此時(shí)保持流 體機(jī)械10輸出流量不變；控制單元15向節(jié)流閥控制器12發(fā)出指令，控制管路節(jié)流 閥11的開度，流體機(jī)械10輸出流量相應(yīng)繼續(xù)下降；d.節(jié)流后降速調(diào)節(jié)管路節(jié)流閥ll開度達(dá)到預(yù)設(shè)值，控制單元15向軸鎖止器 12發(fā)出指令，變速器13解除鎖止，同時(shí)啟動(dòng)分功率調(diào)速單元；控制單元15向節(jié)流 閥控制器12發(fā)出指令，節(jié)流閥控制器12控制管路節(jié)流閥11開度調(diào)整至最大；控制單元15向液力調(diào)速裝置20發(fā)出指令，分功率調(diào)速單元輸出反向轉(zhuǎn)速，經(jīng)變級(jí)差動(dòng) 輪系合成后系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)速相應(yīng)獲得下降，流體機(jī)械10輸出流量相應(yīng)繼續(xù)下降。所述對(duì)流體機(jī)械10的調(diào)速過程還為a. 降速調(diào)節(jié)分功率調(diào)速單元采用變頻電機(jī)形式，流體機(jī)械10工作需要降低 流量時(shí)，控制單元15向分功率調(diào)速單元發(fā)出指令，分功率調(diào)速單元輸出轉(zhuǎn)速下降，經(jīng)變級(jí)差動(dòng)輪系合成后系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)速相應(yīng)下降，流體機(jī)械10輸出流量相應(yīng)下降；b. 反向增速調(diào)節(jié)當(dāng)分功率調(diào)速單元輸出轉(zhuǎn)速為O時(shí)，控制單元15向分功率調(diào)速單元發(fā)出指令，分功率調(diào)速單元輸出轉(zhuǎn)速反向增速，經(jīng)變級(jí)差動(dòng)輪系合成后系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)速相應(yīng)下降，流體機(jī)械10輸出流量相應(yīng)繼續(xù)下降；C.節(jié)流調(diào)節(jié)當(dāng)分功率調(diào)速單元輸出轉(zhuǎn)速反向增速達(dá)額定轉(zhuǎn)速時(shí)，控制單元15向滑移齒輪控制器4發(fā)出指令，移動(dòng)滑移齒輪5調(diào)整傳動(dòng)比關(guān)系；控制單元15向 軸鎖止器17發(fā)出指令，將變速器18鎖止，同時(shí)斷開分功率調(diào)速單元；控制單元15 向節(jié)流閥控制器12發(fā)出指令，控制管路節(jié)流閥ll的開度，流體機(jī)械10輸出流量相 應(yīng)繼續(xù)下降，實(shí)現(xiàn)低轉(zhuǎn)速條件下的節(jié)流調(diào)節(jié)。 所述方法的調(diào)節(jié)方向可逆。
本發(fā)明的有益效果為所述調(diào)速裝置解決了變頻電機(jī)不能應(yīng)用到大功率調(diào)速 的問題，可通過技術(shù)相對(duì)成熟、成本相對(duì)較低、可靠性更高的中小功率變頻電機(jī) 滿足大功率設(shè)備的變速需求，同時(shí)，結(jié)合變速調(diào)節(jié)和管路節(jié)流調(diào)節(jié)，將進(jìn)一步降 低電機(jī)的輸出功率而達(dá)到節(jié)能的效果，為降低液力調(diào)速裝置在調(diào)速過程中不可避 免的功率損失提供了解決辦法；本發(fā)明可用于泵和風(fēng)機(jī)的流量調(diào)節(jié)，具有造價(jià)低、 可靠性高、節(jié)能效果好的特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明所述節(jié)能調(diào)速裝置結(jié)構(gòu)示意圖2為液力調(diào)速裝置工作功率與流體機(jī)械轉(zhuǎn)速比的關(guān)系示意圖3為分功率液力調(diào)速與節(jié)流調(diào)節(jié)配合過程示意圖。
圖中標(biāo)號(hào)
l-主電機(jī)；2-第一聯(lián)軸器；3-主輸入軸；4-滑移齒輪控制器；5-滑移齒輪； 6-行星架；7-齒圈；8-行星輪；9-太陽(yáng)輪；10-流體機(jī)械；ll-管路節(jié)流閥；
12-節(jié)流閥控制器；13-第三聯(lián)軸器；14-輸出軸；15-控制單元；16-副輸入軸；
17-軸鎖止器；18-變速器；19-第二聯(lián)軸器；20-液力調(diào)速裝置；21-副電機(jī)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供了一種用于大功率流體機(jī)械的節(jié)能調(diào)速方法及裝置，下面通過附 圖說明和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
本發(fā)明所述方法和裝置是基于行星輪系具備功率(轉(zhuǎn)速)合成和分解的特性， 通過構(gòu)建差動(dòng)輪系實(shí)現(xiàn)分功率變速傳遞，結(jié)合節(jié)流調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)流體機(jī)械的流量調(diào) 節(jié)和節(jié)能。系統(tǒng)主功率通過差動(dòng)輪系以機(jī)械傳動(dòng)形式傳遞，分功率通過調(diào)速裝置 疊加到差動(dòng)輪系上實(shí)現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，以分功率調(diào)速實(shí)現(xiàn)全功率調(diào)速的需求。
圖2為液力調(diào)速裝置工作功率與流體機(jī)械轉(zhuǎn)速比的關(guān)系示意圖。其中P為
電機(jī)的輸出功率，W為泵的軸功率，AiV為系統(tǒng)的損失功率?？梢婋S著轉(zhuǎn)速下降， 系統(tǒng)損失功率認(rèn)與泵的實(shí)際需要的軸功率相比，比重越來越大。而損失功率直 接原因就是液力調(diào)速裝置為調(diào)速方式必然出現(xiàn)的自身能量消耗，是不可避免的。圖3為分功率液力調(diào)速與節(jié)流調(diào)節(jié)配合過程示意圖。基于分功率合成調(diào)速原 理，結(jié)合調(diào)速和管路節(jié)流將進(jìn)一步降低電機(jī)的輸出功率而達(dá)到節(jié)能的效果，為降 低液力調(diào)速裝置在調(diào)速過程中的功率損失提供了解決辦法。根據(jù)泵與風(fēng)機(jī)工況， 確定其常用轉(zhuǎn)速工作區(qū)域及分布，確定幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)實(shí)行如下調(diào)節(jié)如轉(zhuǎn)速下降到 1位置后還需減少流量，則保持輸出轉(zhuǎn)速不變的同時(shí)切斷液力調(diào)速裝置，則因液 力調(diào)速裝置自身能耗消失而致使電機(jī)輸出功率從原P曲線1位置降至N曲線l'位 置，流量下降的需要?jiǎng)t通過節(jié)流調(diào)節(jié)，其能耗曲線為l';當(dāng)通過節(jié)流調(diào)節(jié)運(yùn)行到 2位置時(shí)，調(diào)整傳動(dòng)系統(tǒng)主功率輸入傳動(dòng)比，以機(jī)械傳動(dòng)方式降低泵或風(fēng)機(jī)輸入轉(zhuǎn)速，則電機(jī)輸出功率從原P曲線2位置降至N曲線2'位置致使能耗下降，流量下降的需要?jiǎng)t進(jìn)一步通過節(jié)流調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)，其能耗曲線為2'.-3;依此類推，可獲得能耗曲線為1-1'-2-2'-3-3'-4等等，其節(jié)能效果優(yōu)于節(jié)流調(diào)節(jié)和全功率變速 調(diào)節(jié)方法。圖l為本發(fā)明所述大功率泵與風(fēng)機(jī)的節(jié)能調(diào)速裝置結(jié)構(gòu)示意圖。所述裝置由 變級(jí)差動(dòng)輪系、分功率調(diào)速單元、節(jié)流調(diào)節(jié)單元和帶鎖止變速箱組成，流體機(jī)械 IO使用泵與風(fēng)機(jī)；所述變級(jí)差動(dòng)輪系中，齒圈7的內(nèi)齒和行星輪8的外齒相嚙合， 齒圈7的外齒與滑移齒輪5可變級(jí)嚙合，行星輪8的內(nèi)齒與太陽(yáng)輪9嚙合，滑移齒輪 5和滑移齒輪控制器4連接；主電機(jī)1的輸出軸通過第一聯(lián)軸器2與變級(jí)差動(dòng)輪系的 主輸入軸3連接，通過滑移齒輪5傳遞到齒圈7構(gòu)成差動(dòng)輪系主功率輸入；所述分 功率調(diào)速單元中，由副電機(jī)21驅(qū)動(dòng)液力調(diào)速裝置20，實(shí)現(xiàn)分功率調(diào)速輸入；所述 帶鎖止變速箱由軸鎖止器17與變速器18組成，分功率調(diào)速單元通過第二聯(lián)軸器19與變速器18相連，分功率調(diào)速單元的輸出經(jīng)帶鎖止變速箱的變速器18由副輸入軸 16驅(qū)動(dòng)行星架6構(gòu)成差動(dòng)輪系分功率輸入；兩路功率輸入經(jīng)變級(jí)差動(dòng)輪系合成后，
太陽(yáng)輪9作為動(dòng)力合成輸出，輸出軸14通過第三聯(lián)軸器13與泵與風(fēng)機(jī)的主軸相連， 實(shí)現(xiàn)功率合成和轉(zhuǎn)速合成，并實(shí)現(xiàn)變速輸出；在泵與風(fēng)機(jī)的輸出端上安裝由管路 節(jié)流閥11和節(jié)流閥控制器12組成的節(jié)流調(diào)節(jié)單元。其中，滑移齒輪控制器4、節(jié) 流閥控制器12、軸鎖止器17和分功率調(diào)速單元均由控制單元15控制工作。
分功率調(diào)速單元除上述用副電機(jī)與液力調(diào)速裝置組成分功率輸入及調(diào)速外， 還包括兩種實(shí)現(xiàn)方式d采用變頻電機(jī)進(jìn)行功率輸入及調(diào)速；2)主電機(jī)l分流
部分功率與液力調(diào)速裝置組成分功率輸入及調(diào)速。
當(dāng)分功率調(diào)速單元采用副電機(jī)與液力調(diào)速裝置組成分功率輸入及調(diào)速或主 電機(jī)l分流部分功率與液力調(diào)速裝置組成分功率輸入及調(diào)速的實(shí)現(xiàn)方式時(shí)，按照 以下步驟對(duì)泵與風(fēng)機(jī)的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)
(1) 將管路節(jié)流閥ll調(diào)整至最大開度，滑移齒輪5與齒圈7的外齒中齒數(shù)最 少的齒輪嚙合(附圖l位置)，分功率調(diào)速單元處于輸出轉(zhuǎn)矩最小位置，啟動(dòng)主電 機(jī)l;
(2) 將分功率調(diào)速單元設(shè)置為最高轉(zhuǎn)速輸出，使系統(tǒng)處于額定功率工況；
(3) 對(duì)流體機(jī)械10進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，分以下幾個(gè)階段進(jìn)行
a. 降速調(diào)節(jié)分功率調(diào)速單元采用副電機(jī)與液力調(diào)速裝置組成或主電機(jī)l分流 部分功率與液力調(diào)速裝置組成形式，流體機(jī)械10工作需要降低流量時(shí)，控制單元 15向液力調(diào)速裝置20發(fā)出指令，分功率調(diào)速單元輸出轉(zhuǎn)速下降，經(jīng)變級(jí)差動(dòng)輪系 合成后系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)速相應(yīng)下降，流體機(jī)械10輸出流量相應(yīng)下降；
b. 節(jié)流調(diào)節(jié)當(dāng)分功率調(diào)速單元輸出轉(zhuǎn)速降為O時(shí)，控制單元15向軸鎖止器17 發(fā)出指令，將變速器18鎖止，同時(shí)斷開分功率調(diào)速單元；控制單元15向節(jié)流閥控
制器12發(fā)出指令，控制管路節(jié)流閥ll的開度，流體機(jī)械10輸出流量相應(yīng)繼續(xù)下降;C.降速后再節(jié)流調(diào)節(jié)管路節(jié)流閥ll開度達(dá)到預(yù)設(shè)值，控制單元15向滑移齒 輪控制器4發(fā)出指令，移動(dòng)滑移齒輪5 (如附圖l向左移動(dòng))調(diào)整傳動(dòng)比關(guān)系；控 制單元15向節(jié)流閥控制器12發(fā)出指令，節(jié)流閥控制器12控制管路節(jié)流閥11開度調(diào) 整至最大，此時(shí)保持流體機(jī)械10輸出流量不變；控制單元15向節(jié)流閥控制器12發(fā) 出指令，控制管路節(jié)流閥ll的開度，流體機(jī)械10輸出流量相應(yīng)繼續(xù)下降；d.節(jié)流后降速調(diào)節(jié)管路節(jié)流閥ll開度達(dá)到預(yù)設(shè)值，控制單元15向軸鎖止器12發(fā)出指令，變速器13解除鎖止，同時(shí)啟動(dòng)分功率調(diào)速單元；控制單元15向節(jié)流閥控制器12發(fā)出指令，節(jié)流閥控制器12控制管路節(jié)流閥11開度調(diào)整至最大；控制單元15向液力調(diào)速裝置20發(fā)出指令，分功率調(diào)速單元輸出反向轉(zhuǎn)速，經(jīng)變級(jí)差動(dòng) 輪系合成后系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)速相應(yīng)獲得下降，流體機(jī)械10輸出流量相應(yīng)繼續(xù)下降。當(dāng)分功率調(diào)速單元14采用變頻電機(jī)進(jìn)行分功率輸入及調(diào)速的實(shí)現(xiàn)方式時(shí)，按 照以下步驟對(duì)泵與風(fēng)機(jī)的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)a. 降速調(diào)節(jié)分功率調(diào)速單元采用變頻電機(jī)形式，流體機(jī)械10工作需要降低 流量時(shí)，控制單元15向分功率調(diào)速單元發(fā)出指令，分功率調(diào)速單元輸出轉(zhuǎn)速下降，經(jīng)變級(jí)差動(dòng)輪系合成后系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)速相應(yīng)下降，流體機(jī)械10輸出流量相應(yīng)下降；b. 反向增速調(diào)節(jié)當(dāng)分功率調(diào)速單元輸出轉(zhuǎn)速為O時(shí)，控制單元15向分功率調(diào)速單元發(fā)出指令，分功率調(diào)速單元輸出轉(zhuǎn)速反向增速，經(jīng)變級(jí)差動(dòng)輪系合成后系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)速相應(yīng)下降，流體機(jī)械10輸出流量相應(yīng)繼續(xù)下降；C.節(jié)流調(diào)節(jié)當(dāng)分功率調(diào)速單元輸出轉(zhuǎn)速反向增速達(dá)額定轉(zhuǎn)速時(shí)，控制單元15向滑移齒輪控制器4發(fā)出指令，移動(dòng)滑移齒輪5 (如附圖l向左移動(dòng))調(diào)整傳動(dòng) 比關(guān)系；控制單元15向軸鎖止器17發(fā)出指令，將變速器18鎖止，同時(shí)斷開分功率 調(diào)速單元；控制單元15向節(jié)流閥控制器12發(fā)出指令，控制管路節(jié)流閥ll的開度，
流體機(jī)械10輸出流量相應(yīng)繼續(xù)下降，實(shí)現(xiàn)低轉(zhuǎn)速條件下的節(jié)流調(diào)節(jié)。 所述流量調(diào)節(jié)方法的調(diào)節(jié)方向均可逆。
權(quán)利要求
1. 一種用于大功率流體機(jī)械的節(jié)能調(diào)速裝置，其特征在于，所述裝置由變級(jí)差動(dòng)輪系、分功率調(diào)速單元、節(jié)流調(diào)節(jié)單元和帶鎖止變速箱組成；所述變級(jí)差動(dòng)輪系中，齒圈(7)的內(nèi)齒和行星輪(8)的外齒相嚙合，齒圈(7)的外齒與滑移齒輪(5)可變級(jí)嚙合，行星輪(8)的內(nèi)齒與太陽(yáng)輪(9)嚙合，滑移齒輪(5)和滑移齒輪控制器(4)連接；主電機(jī)(1)的輸出軸通過第一聯(lián)軸器(2)與變級(jí)差動(dòng)輪系的主輸入軸(3)連接，通過滑移齒輪(5)傳遞到齒圈(7)構(gòu)成差動(dòng)輪系主功率輸入；所述分功率調(diào)速單元中，由副電機(jī)(21)驅(qū)動(dòng)液力調(diào)速裝置(20)，實(shí)現(xiàn)分功率調(diào)速輸入；所述帶鎖止變速箱由軸鎖止器(17)與變速器(18)組成，分功率調(diào)速單元通過第二聯(lián)軸器(19)與變速器(18)相連，分功率調(diào)速單元的輸出經(jīng)帶鎖止變速箱的變速器(18)由副輸入軸(16)驅(qū)動(dòng)行星架(6)構(gòu)成差動(dòng)輪系分功率輸入；兩路功率輸入經(jīng)變級(jí)差動(dòng)輪系合成后，太陽(yáng)輪(9)作為動(dòng)力合成輸出，由輸出軸(14)通過第三聯(lián)軸器(13)與流體機(jī)械(10)相連，實(shí)現(xiàn)功率合成和轉(zhuǎn)速合成，并實(shí)現(xiàn)變速輸出；在流體機(jī)械(10)上安裝由管路節(jié)流閥(11)和節(jié)流閥控制器(12)組成的節(jié)流調(diào)節(jié)單元。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種用于大功率流體機(jī)械的節(jié)能調(diào)速裝置，其特征 在于，所述流體機(jī)械(10)包括泵與風(fēng)機(jī)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種用于大功率流體機(jī)械的節(jié)能調(diào)速裝置，其特征 在于，所述滑移齒輪(5)包括兩級(jí)變速和多級(jí)齒輪變速嚙合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種用于大功率流體機(jī)械的節(jié)能調(diào)速裝置，其特征 在于，所述分功率調(diào)速單元包括以下實(shí)現(xiàn)方式采用副電機(jī)(21)與液力調(diào)速裝 置(20)組成分功率輸入及調(diào)速、主電機(jī)(1)分流部分功率與液力調(diào)速裝置(20) 組成分功率輸入及調(diào)速或變頻電機(jī)進(jìn)行功率輸入及調(diào)速。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種用于大功率流體機(jī)械的節(jié)能調(diào)速裝置，其特征在于，所述滑移齒輪控制器(4)、節(jié)流閥控制器(12)、軸鎖止器(17)和分功 率調(diào)速單元均由控制單元(15)控制工作。
6. —種用于大功率流體機(jī)械的節(jié)能調(diào)速方法，其特征在于，包括以下步驟:(1) 將管路節(jié)流閥(11)調(diào)整至最大開度，滑移齒輪(5)與齒圈(7)外齒中齒數(shù)最少的齒輪嚙合開，分功率調(diào)速單元處于輸出轉(zhuǎn)矩最小位置，啟動(dòng)主電機(jī)(1);(2) 將分功率調(diào)速單元設(shè)置為最高轉(zhuǎn)速輸出，使系統(tǒng)處于額定功率工況；(3) 對(duì)流體機(jī)械(10)進(jìn)行調(diào)速，分以下幾個(gè)階段進(jìn)行a. 降速調(diào)節(jié)分功率調(diào)速單元采用副電機(jī)與液力調(diào)速裝置組成或主電機(jī)(1) 分流部分功率與液力調(diào)速裝置組成形式，流體機(jī)械(10)工作需要降低流量時(shí)， 控制單元(15)向液力調(diào)速裝置(20)發(fā)出指令，分功率調(diào)速單元輸出轉(zhuǎn)速下降， 經(jīng)變級(jí)差動(dòng)輪系合成后系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)速相應(yīng)下降，流體機(jī)械(10)輸出流量相應(yīng)下 降；b. 節(jié)流調(diào)節(jié)當(dāng)分功率調(diào)速單元輸出轉(zhuǎn)速降為O時(shí)，控制單元(15)向軸鎖止器(17)發(fā)出指令，將變速器(18)鎖止，同時(shí)斷開分功率調(diào)速單元；控制單元(15)向節(jié)流閥控制器(12)發(fā)出指令，控制管路節(jié)流閥(11)的開度，流體機(jī) 械(10)輸出流量相應(yīng)繼續(xù)下降；C.降速后再節(jié)流調(diào)節(jié)管路節(jié)流閥(11)開度達(dá)到預(yù)設(shè)值，控制單元(15) 向滑移齒輪控制器(4)發(fā)出指令，移動(dòng)滑移齒輪(5)調(diào)整傳動(dòng)比關(guān)系；控制單元(15)向節(jié)流閥控制器(12)發(fā)出指令，節(jié)流閥控制器(12)控制管路節(jié)流閥(11)開度調(diào)整至最大，此時(shí)保持流體機(jī)械(10)輸出流量不變；控制單元(15)向節(jié)流閥控制器(12)發(fā)出指令，控制管路節(jié)流閥(11)的開度，流體機(jī)械(10)輸出流量相應(yīng)繼續(xù)下降；d.節(jié)流后降速調(diào)節(jié)管路節(jié)流閥(11)開度達(dá)到預(yù)設(shè)值，控制單元(15)向 軸鎖止器(12)發(fā)出指令，變速器(13)解除鎖止，同時(shí)啟動(dòng)分功率調(diào)速單元；控制單元(15)向節(jié)流閥控制器(12)發(fā)出指令，節(jié)流閥控制器(12)控制管路 節(jié)流閥(11)開度調(diào)整至最大；控制單元(15)向液力調(diào)速裝置(20)發(fā)出指令， 分功率調(diào)速單元輸出反向轉(zhuǎn)速，經(jīng)變級(jí)差動(dòng)輪系合成后系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)速相應(yīng)獲得下 降，流體機(jī)械(10)輸出流量相應(yīng)繼續(xù)下降。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于大功率流體機(jī)械的節(jié)能調(diào)速方法，其特征 在于，所述對(duì)流體機(jī)械(10)的調(diào)速過程還為a. 降速調(diào)節(jié)分功率調(diào)速單元采用變頻電機(jī)形式，流體機(jī)械(10)工作需要 降低流量時(shí)，控制單元(15)向分功率調(diào)速單元發(fā)出指令，分功率調(diào)速單元輸出 轉(zhuǎn)速下降，經(jīng)變級(jí)差動(dòng)輪系合成后系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)速相應(yīng)下降，流體機(jī)械(10)輸出 流量相應(yīng)下降；b. 反向增速調(diào)節(jié)當(dāng)分功率調(diào)速單元輸出轉(zhuǎn)速為O時(shí)，控制單元(15)向分功率調(diào)速單元發(fā)出指令，分功率調(diào)速單元輸出轉(zhuǎn)速反向增速，經(jīng)變級(jí)差動(dòng)輪系合成后系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)速相應(yīng)下降，流體機(jī)械(10)輸出流量相應(yīng)繼續(xù)下降；C.節(jié)流調(diào)節(jié)當(dāng)分功率調(diào)速單元輸出轉(zhuǎn)速反向增速達(dá)額定轉(zhuǎn)速時(shí)，控制單元 (15)向滑移齒輪控制器(4)發(fā)出指令，移動(dòng)滑移齒輪(5)調(diào)整傳動(dòng)比關(guān)系； 控制單元(15)向軸鎖止器(17)發(fā)出指令，將變速器(18)鎖止，同時(shí)斷開分 功率調(diào)速單元；控制單元(15)向節(jié)流閥控制器(12)發(fā)出指令，控制管路節(jié)流 閥(11)的開度，流體機(jī)械(10)輸出流量相應(yīng)繼續(xù)下降，實(shí)現(xiàn)低轉(zhuǎn)速條件下的 節(jié)流調(diào)節(jié)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于大功率流體機(jī)械的節(jié)能調(diào)速方法，其特征 在于，所述方法的調(diào)節(jié)方向可逆。
全文摘要
本發(fā)明屬于節(jié)能調(diào)速技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于大功率流體機(jī)械流量調(diào)節(jié)的節(jié)能調(diào)速方法及裝置。所述裝置基于行星輪系具備功率(轉(zhuǎn)速)合成和分解的特性，構(gòu)建合理的差動(dòng)輪系實(shí)現(xiàn)分功率傳遞；系統(tǒng)主功率通過差動(dòng)輪系以機(jī)械傳動(dòng)形式高效傳遞，分功率通過調(diào)速裝置疊加到差動(dòng)輪系上實(shí)現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，以小功率調(diào)速實(shí)現(xiàn)全功率調(diào)速的需求。解決了變頻電機(jī)不能應(yīng)用到大功率調(diào)速的問題，同時(shí)，結(jié)合變速調(diào)節(jié)和管路節(jié)流調(diào)節(jié)，將進(jìn)一步降低電機(jī)的輸出功率而達(dá)到節(jié)能的效果，為降低液力調(diào)速裝置在調(diào)速過程中不可避免的功率損失提供了解決辦法；可用于泵和風(fēng)機(jī)的流量調(diào)節(jié)，具有造價(jià)低、可靠性高、節(jié)能效果好的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F16H3/44GK101398007SQ200810225970
公開日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2008年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月7日
發(fā)明者宮本文, 林 李, 磊 王, 王志超, 芮曉明 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)