本發(fā)明涉及一種液力耦合器多檔位調(diào)速和設(shè)備安全運行控制系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法。

背景技術(shù)：

由于大容量高壓變頻控制系統(tǒng)投資太大，并且絕大多數(shù)風機、泵類負載不需要經(jīng)常調(diào)節(jié)性的寬泛的調(diào)速范圍，因此，三相交流高壓異步電動機通過液力耦合器驅(qū)動風機或者泵類負載的運行模式，普遍的應(yīng)用于鋼鐵、水泥、重工等行業(yè)。該類傳動方式以其一次性投資少，機電設(shè)備柔性鏈接受沖擊小，系統(tǒng)對電網(wǎng)沖擊低和無劣化影響見長，系統(tǒng)故障率低，維護維修簡便等等諸多優(yōu)勢，而獲廣泛應(yīng)用。不足之處是：其一，液力耦合器的負荷調(diào)節(jié)，即負載轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，通常只有高低兩檔運行，其實質(zhì)就是滿載負荷與卸掉負荷兩種狀態(tài)的開關(guān)型運行模式，難以滿足多段速的生產(chǎn)工藝要求，嚴重影響其節(jié)能功能有效地發(fā)揮。而且液力耦合器兩檔負荷調(diào)節(jié)的兩檔之間的轉(zhuǎn)換時間為28s，兩檔間的轉(zhuǎn)換響應(yīng)時間太長，在很多應(yīng)用場合難以滿足工藝要求。而人為的早早置于高速檔位運行，電能消耗太大，不利于設(shè)備經(jīng)濟運行。其二，作為一整套的設(shè)備，從高壓電動機，液力耦合器到風機，存在大量的設(shè)備工況參數(shù)，需要進行采集，處理和判斷。其中，有的參數(shù)是設(shè)備啟動前必須檢測和判斷的，是設(shè)備啟動運行的前提條件；有的是設(shè)備運行過程中需要實時監(jiān)測，使得操檢人員能夠準確判斷設(shè)備的異常與否，以便采取相應(yīng)措施，保障設(shè)備安全運行。因此，設(shè)備工況參數(shù)的采集與控制決策，對于設(shè)備的正常啟動和安全運行，至關(guān)重要。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中液力耦合器只有高低兩檔調(diào)速，且兩檔間轉(zhuǎn)換時間約為28s，難以滿足多段速的生產(chǎn)工藝要求，且兩檔間轉(zhuǎn)換響應(yīng)時間太長，影響其節(jié)能功能的有效發(fā)揮，在很多場合難以滿足工藝要求；且設(shè)備工況參數(shù)的判斷準確性較差，影響設(shè)備的正常開啟和安全運行等問題，尚缺乏有效的解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種液力耦合器多檔位調(diào)速控制系統(tǒng)及設(shè)備安全運行控制方法。對液力耦合器傳動系統(tǒng)的滿載和卸載所對應(yīng)高速低速兩種傳動模式進行改造，實現(xiàn)滿載、重載、輕載和卸載所對應(yīng)的低速、中速1、中速2和高速四個速度檔位，以滿足現(xiàn)場工藝設(shè)備要求，并充分發(fā)揮液力耦合器節(jié)能功效。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種液力耦合器多檔位調(diào)速控制系統(tǒng)，包括動力裝置(氣動或液壓或電動)、推桿、液力耦合器和控制系統(tǒng)，所述液力耦合器的導流管上從外到內(nèi)依次設(shè)置有4-6個接近開關(guān)，推桿的一端與動力裝置連接，由動力裝置提供推桿往復運動的動力，另一端設(shè)置有銜鐵，銜鐵隨動于插入液力耦合器的導流管；所述動力裝置和接近開關(guān)均與所述控制系統(tǒng)連接，接近開關(guān)感應(yīng)銜鐵的位置，通過控制系統(tǒng)控制動力裝置推動推桿的距離，和液力耦合器的速度檔位檢測和鎖定來實現(xiàn)調(diào)速。

多個接近開關(guān)可以控制銜鐵位于不同的接近開關(guān)處，進而可以將推桿上的銜鐵停留在不同的位置上，實現(xiàn)了多檔位調(diào)速的過程控制，增加了設(shè)備的適用性，可以滿足多種應(yīng)用場合的多速度調(diào)控工藝要求。

進一步的，所述動力裝置為液壓缸或氣壓缸。

進一步的，所述接近開關(guān)的數(shù)量為4個，包括低速接近開關(guān)、第一中速接近開關(guān)、第二中速接近開關(guān)和高速接近開關(guān)，這四個接近開關(guān)在導流管上從外向內(nèi)依次設(shè)置。

其中，導流管的內(nèi)側(cè)為靠近液力耦合器導液腔的一側(cè)，外側(cè)為遠離液力耦合器導液腔的一側(cè)。

更進一步的，低速接近開關(guān)與第一中速接近開關(guān)之間的距離為5-7cm；第一中速接近開關(guān)與第二中速接近開關(guān)之間的距離為4-6cm；第二中速接近開關(guān)與高速接近開關(guān)之間的距離為5-7cm。

進一步的，所述接近開關(guān)的數(shù)量為5個，包括低速接近開關(guān)、第一中速接近開關(guān)、第二中速接近開關(guān)、第三中速接近開關(guān)和高速接近開關(guān)，這五個接近開關(guān)在導流管上從外向內(nèi)依次設(shè)置。

更進一步的，低速接近開關(guān)與第一中速接近開關(guān)之間的距離為3-5cm；第一中速接近開關(guān)與第二中速接近開關(guān)之間的距離為4-6cm；第二中速接近開關(guān)與第三中速接近開關(guān)之間的距離為4-6cm；第三中速接近開關(guān)與高速接近開關(guān)之間的距離為5-7cm。

更進一步的，低速接近開關(guān)和高速接近開關(guān)之間的中速接近開關(guān)活動安裝在導流管上，可以沿導流管的軸線移動。

在設(shè)備調(diào)試期間，將低速接近開關(guān)和高速接近開關(guān)之間的多個中速接近開關(guān)的位置進行調(diào)整，使其滿足特定的調(diào)速要求。

進一步的，所述液力耦合器多檔位調(diào)速控制系統(tǒng)還包括設(shè)置在液力耦合器傳動系統(tǒng)中的閥門開閉傳感器組件、溫度傳感器組件、流量傳感器組件和壓力傳感器組件，各個傳感器均與所述控制系統(tǒng)連接。

其中，閥門開閉傳感器組件分布在管道的各個閥門處，用于檢測各個閥門的開閉。溫度傳感器組件分布在各個軸承、工作油液面以下等位置，用于檢測各個軸承的溫度和工作油溫。流量傳感器組件分布于冷卻管路中，用于檢測冷卻管路中的流量。各個傳感器將采集得到的參數(shù)信號輸入控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)計算判斷是否滿足開機條件。

更進一步的，所述液力耦合器多檔位調(diào)速控制系統(tǒng)還包括報警裝置，報警裝置與所述控制系統(tǒng)連接。

當控制系統(tǒng)接收到異常信號時，可通過報警裝置進行聲光報警，甚至發(fā)生故障停機，以避免發(fā)生更大的設(shè)備財產(chǎn)的損失和人員傷害。

該系統(tǒng)可實現(xiàn)液力耦合傳動低速開機啟動一級關(guān)鍵參數(shù)圓形情況的判斷和巡檢，具有智能控制功能，可避免熱工操控檢查的弊端。

一種液力耦合器傳動設(shè)備安全運行控制方法，包括如下步驟：

1)在控制系統(tǒng)中輸入程序，確定在設(shè)定工藝的不同運行階段的調(diào)速檔位；

2)進行設(shè)備的調(diào)試，確定并調(diào)整低速接近開關(guān)和高速接近開關(guān)之間的中速接近開關(guān)在導油管上的位置；

3)控制系統(tǒng)對接收到的各個傳感器檢測器的檢測信號進行運算，判斷電機和風機軸承溫度、液力耦合器工作油溫及其冷卻水管路壓力、流量、溫度等工況參數(shù)是否正常，是否滿足開機條件，若進行開機，控制系統(tǒng)控制動力裝置推動推桿，使推桿端部的銜鐵定位在低速接近開關(guān)處，低速開機啟動，設(shè)備停機時，亦由控制系統(tǒng)判斷并將速度先行調(diào)至低速檔位，然后執(zhí)行電機斷電停機，以避免滿負荷電機大電流切斷對高壓電網(wǎng)的沖擊；

4)設(shè)備運行過程中，在不同的運行階段，控制系統(tǒng)控制動力裝置推動推桿，使推桿端部的銜鐵定位在不同的接近開關(guān)處，實現(xiàn)液力耦合器多檔位調(diào)速。

本發(fā)明的有益效果為：

1、本發(fā)明在原電動執(zhí)行器電動推桿行程上加裝兩個或三個中速檔位位置感應(yīng)接近開關(guān)，加上原用的高速接近開關(guān)和低速接近開關(guān)實現(xiàn)四個檔位或五個檔位的分別調(diào)速運行；執(zhí)行機構(gòu)分別改為液壓或氣動式，結(jié)構(gòu)簡單，控制快捷，故障率極低，實踐證明使用效果很好。例如：在轉(zhuǎn)爐煉鋼兌鐵水和加裝廢鋼期間及由此轉(zhuǎn)到吹氧冶煉的劇烈化學反應(yīng)期間兩段時間段的轉(zhuǎn)換，由第二中速轉(zhuǎn)到高速，僅需3-5秒時間，而此前單一的兩速模式時需要28秒，此時滯期間，轉(zhuǎn)爐煙罩產(chǎn)生較嚴重的煙塵外泄，威脅大氣環(huán)保。

2、在液力耦合器傳動系統(tǒng)中多臺設(shè)備的風機(或各種泵)的各個位置設(shè)置閥門開閉檢測器、溫度傳感器、壓力傳感器和流量傳感器等，用于檢測管道閥門的開閉、軸承溫度、高壓電機軸承溫度繞組溫度和液力耦合器的軸承溫度、工作油溫及其冷卻管路流量、壓力等信號，采集輸入plc控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)計算判斷是否滿足開機條件，系統(tǒng)工作運行過程中，亦有plc控制系統(tǒng)對設(shè)備的該類工況參數(shù)進行實時監(jiān)測判斷，異常發(fā)生，控制系統(tǒng)可發(fā)出報警報錯警示，直至聲光報警，甚至故障停機，以避免更大的設(shè)備財產(chǎn)損失和人員傷害。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當限定。

圖1是液力耦合器傳動系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成示意圖；

圖2為實施例1的液力耦合傳動系統(tǒng)多段調(diào)速要求分析圖；

圖3為液力耦合器多檔位調(diào)速原理示意圖。

其中，1、電動機，2、液力耦合器，3、電動執(zhí)行器，4、負載，5、換熱器，6、過濾器，7、低速接近開關(guān)，8、第一中速接近開關(guān)，9、第二中速接近開關(guān)，10、高速接近開關(guān)，11、液力耦合器導液腔，12、銜鐵，13、推桿。

具體實施方式

應(yīng)該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請?zhí)峁┻M一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學術(shù)語具有與本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復數(shù)形式，此外，還應(yīng)當理解的是，當在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

如圖1所示，傳統(tǒng)的液力耦合傳動系統(tǒng)一般由大功率高壓電動機1，液力耦合器2和各種風機或泵類負載4組成。液力耦合器2包括傳動本體、電動執(zhí)行器3和工作介質(zhì)透平油循環(huán)冷卻裝置構(gòu)成，工作介質(zhì)透平油循環(huán)冷卻裝置包括換熱器5和過濾器6，液力耦合器2中的工作介質(zhì)經(jīng)過換熱降溫、過濾后循環(huán)使用。換熱器5為風冷換熱器或水冷換熱器。其一般只有低速和高速兩個檔位。

如圖3所示，液力耦合器多檔位調(diào)速控制系統(tǒng)，包括動力裝置、推桿13、液力耦合器2和控制系統(tǒng)，所述液力耦合器2的導流管上從外到內(nèi)依次設(shè)置有低速接近開關(guān)7、第一中速接近開關(guān)8、第二中速接近開關(guān)9和高速接近開關(guān)10，推桿13的一端與動力裝置連接，由動力裝置提供推桿13往復運動的動力，另一端設(shè)置有銜鐵12，銜鐵12插入液力耦合器2的導流管內(nèi)；動力裝置和接近開關(guān)均與所述控制系統(tǒng)連接，接近開關(guān)感應(yīng)銜鐵12的位置，并通過控制系統(tǒng)控制動力裝置推動推桿13的距離，實現(xiàn)液力耦合器2的調(diào)速。

液力耦合器多檔位調(diào)速實現(xiàn)方法示意圖，以液壓推桿或氣動推桿替代附圖1中的電動執(zhí)行器，在大多數(shù)工業(yè)企業(yè)現(xiàn)場可以方便地實現(xiàn)，而系統(tǒng)整體故障率大幅下降。在原有的低速和高速檔位檢測接近開關(guān)之間，加設(shè)兩到三個檔位檢測接近開關(guān)，通過控制系統(tǒng)plc編程，推桿頭部位置的速度檔位檢測銜鐵到位后受控停止，實現(xiàn)由控制系統(tǒng)自動控制調(diào)節(jié)推桿到達所需的速度檔位并保持，直到系統(tǒng)接到新的速度調(diào)節(jié)指令。所加設(shè)的中速1、中速2檔位位置可在設(shè)備調(diào)試期間前后移動最終固定投用。因此，可以方便快捷地適用于不同的應(yīng)用場合。當然受到液力耦合器導流管整個行程長度所限，所加設(shè)的檔位不可能過多，但是已經(jīng)滿足絕大多數(shù)的風機泵類負載場合?？刂葡到y(tǒng)為保障設(shè)備安全，設(shè)定液力耦合器在低速啟動(即電機總是在空載啟動)。

下面結(jié)合具體的實施例進行說明。

如圖2所示，液力耦合器傳動系統(tǒng)多段速工藝要求分析圖，以轉(zhuǎn)爐煉鋼煙氣除塵為例，煉鋼操作初始，轉(zhuǎn)爐在兌鐵水家廢鋼時，煙氣較大，t1時段；吹氧冶煉初期，化學反應(yīng)劇烈，煙氣量最大，t2時段；冶煉中后期，調(diào)質(zhì)均溫為主，煙氣量較低，t3時段；測溫及出鋼時段，煙氣量最低，t4時段。相應(yīng)的要求對應(yīng)不同的傳動速度，要求煙量最大時，煙罩不溢煙；煙量低時，電機負載降低節(jié)能。類似的還有軋鋼軋機的高壓水系統(tǒng)，鋼板熱處理淬火機的供水泵系統(tǒng)等設(shè)備，略有不同之處只是各速度段出現(xiàn)順序和維持時間不一樣而已。因此，風機泵類負載應(yīng)用現(xiàn)場很多是此類的多段速控制調(diào)節(jié)才符合工藝和節(jié)能要求。所以說，該發(fā)明應(yīng)用前景非?？春?。

以上所述僅為本申請的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本申請，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本申請的保護范圍之內(nèi)。