用於驅動給水泵的系統的製作方法

2023-07-19 05:11:56 1

專利名稱：用於驅動給水泵的系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及給水設備領域，特別是涉及一種改進的用於驅動給水泵的系統。
背景技術：
在現有技術中，發電廠電動機通過液力耦合器驅動給水泵。但是，由此導致耗電量較大，且給水泵的耗電量通常佔到發電廠用電率的30%或者更大，並增加了能源消耗。有鑑於此，在現有的用於驅動給水泵的迴路或者系統中，如圖I所示，提出了一種在斷路器Kl和主電動機M之間設置變頻器FT，從而實現對整個驅動給水泵的迴路或者系統 的變頻控制，以降低整個迴路或者系統的運行成本。但是，由於引入了變頻器FT的緣故，主電動機M的內部的短路保護機制已經不起作用。即原來的工頻差動保護失效，從而很容易導致主電動機M的損壞，特別是在用於火電廠的例如2000kVA的大型電動機中尤其如此。此外，由於引入變頻器FT的緣故，主電動機M的工作轉速下降，由此由主電動機驅動的液力耦合器HC中的原有主油泵PO會發生供給液壓油的動力不足的現象，由此在液力耦合器HC驅動給水泵PF時可能損壞該液力耦合器HC，從而引起工廠責任事故。此外，在帶有前置泵的給水泵中，由於前置泵通常通過主泵用主電動機M來驅動，由此在變頻器FT變頻時，由於主電動機M也會導致前置泵有時不能正常工作。

實用新型內容本實用新型旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本實用新型需要提供一種用於驅動給水泵的系統，所述系統不僅可以降低運行成本，而且可以提高整個系統的安全性。根據本實用新型的實施例的用於驅動給水泵的系統包括變頻器，所述變頻器通過斷路器連接至高壓電源；主電動機，所述主電動機與所述變頻器電連接；變頻差動保護器，所述變頻差動保護器與所述主電動機連接並對所述主電動機進行變頻差動保護；液力耦合器，所述液力耦合器分別與所述主電動機和所述給水泵相連，並在所述主電動機的操作下驅動所述給水泵轉動；以及獨立液壓油供給單元，所述液壓油供給單元將液壓油供給至所述液力耦合器。由此，採用變頻的方式來驅動給水泵，不僅降低了系統運行的成本，而且提高了該系統中主電動機的安全性。另外，根據本實用新型的用於驅動給水泵的系統還具有如下附加技術特徵根據本實用新型的一個實施例，所述獨立液壓油供給單元包括第一主油泵，所述第一主油泵由第一電動機拖動並向所述液力耦合器供給所述液壓油；以及備用主油泵，所述備用主油泵由第二電動機拖動並在第一主油泵發生故障時向所述液力耦合器供給所述液壓油。由此，通過改造現有的液力耦合器的供油系統，從而可以降低因為引入變頻器所導致的液壓油供給動力不足的現象。此外，通過一用一備的方式，提高了整個系統運行的安全性和連續性。[0012]根據本實用新型的一個實施例，所述變頻差動保護器為自平衡差動繼電器，所述自平衡差動繼電器安裝在所述主電動機的接線盒內。由此，在保護接線簡單的情況下，獲得靈敏的結果，並保護主電動機不會被短路電流所損壞。根據本實用新型的一個實施例，所述液力耦合器為增速型液力耦合器。根據本實用新型的一個實施例，所述系統還包括工頻旁路控制單元，所述工頻旁路控制單元與所述變頻器並聯設置；以及選擇開關，所述選擇開關將所述主電動機與所述工頻旁路控制單元和所述變頻器中的一個電連接。根據本實用新型的一個實施例，在所述選擇開關將所述主動電動機與所述變頻器電連接時，通過控制所述變頻器的變頻來對所述主動電動機進行調速，以控制所述給水泵的驅動；以及在所述選擇開關將所述主動電動機與所述工頻旁路控制單元電連接時，通過對所述液力耦合器進行調速來控制所述給水泵的驅動。根據本實用新型的一個實施例，所述液力耦合器包括輸入軸，所述輸入軸與所述主電動機的輸出軸相連；主動齒輪，所述主動齒輪與所述輸入軸固定連接；從動齒輪，所述從動齒輪與所述主動齒輪嚙合；泵輪，所述泵輪與所述從動齒輪固定連接；以及渦輪，所述渦輪通過輸出軸驅動所述給水泵，其中所述第一主油泵或者所述備用主油泵將所述液壓油供給至所述泵輪和所述渦輪。根據本實用新型的一個實施例，所述系統還包括前置泵，所述前置泵與所述給水泵的進口相連並由第三電動機拖動。根據本實用新型的一個實施例，所述系統可以包括多個主電動機、多個給水泵，多個變頻差動保護器和多個液力耦合器，每個所述主電動機分別與對應的液力耦合器和變頻差動保護器相連，所述液力耦合器分別驅動所述給水泵中的一個，且所述變頻器與所述多個主電動機中的一個相連。由此本實用新型可以應用到變頻器的一拖多的系統中，從而提高變頻器的利用效率。根據本實用新型的一個實施例，所述獨立液壓油供給單元將液壓油供給至每個液力率禹合器。本實用新型的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。

本實用新型的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖I是根據現有的用於驅動給水泵的系統的結構示意圖；圖2是根據本實用新型的一個實施例的、用於驅動給水泵的系統的結構示意圖；圖3是根據本實用新型的一個實施例的、用於驅動給水泵的系統中的自平衡差動繼電器的使用示意圖；圖4是根據本實用新型的一個實施例的液力耦合器的結構示意圖；以及圖5是顯示了根據本實用新型的另外一個實施例的、用於驅動給水泵的系統的結構示意圖。
具體實施方式
下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為
基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或 暗示相對重要性。此外，在本實用新型的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現本實用新型的不同結構。為了簡化本實用新型的公開，下文中對特定例子的部件和設置進行描述。當然，它們僅僅為示例，並且目的不在於限制本實用新型。此外，本實用新型可以在不同例子中重複參考數字和/或字母。這種重複是為了簡化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實施例和/或設置之間的關係。此外，本實用新型提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領域普通技術人員可以意識到其他工藝的可應用性和/或其他材料的使用。下面參考附圖來詳細根據本實用新型的用於驅動給水泵的系統100，其中圖2是根據本實用新型的一個實施例的、用於驅動給水泵的系統100的結構示意圖。如圖2中所示，該系統100包括變頻器FT、主電動機M、變頻差動保護器DP、液力耦合器HC、給水泵PF、獨立液壓油供給單元。所述變頻器FT通過斷路器Kl連接至高壓電源1，根據本實用新型的一個實施例，該高壓電源I可以是工業用高壓電源。主電動機M與變頻器FT電連接。由於在高壓電源I和主電動機M之間設置了變頻器FT，從而可以通過變頻操作來降低給水泵PF的功耗，提高整個系統100的用電效率。根據本實用新型的一個實施例，該變頻器FT可以為中壓變頻器。根據本實用新型的一個實施例，變頻差動保護器DP與主電動機M連接並對所述主電動機M進行變頻差動保護。在現有的電動機中，特別是對高壓電動機當容量在2000kW及以上，或容量雖小於2000kw的電動機需要差動保護,但現有的電動機中的差動保護機構僅對工頻有效，當頻率改變時，現有的電動機中的差動保護機構不能有效的工作。有鑑於此，在本實用新型中採用了變頻差動保護器DP。根據本實用新型的一個實施例，例如所述變頻差動保護器DP可以為自平衡差動繼電器，該自平衡差動繼電器2可以安裝在主電動機M的接線盒(未示出)內。自平衡差動繼電器2通過磁通平衡的原理工作，例如當電動機內部出現故障時，故障電流會破壞自平衡差動繼電器2磁通平衡，從而在電磁感應的二次側產生電流，當電流達到預定值時，啟動自平衡差動繼電器2，從而自平衡差動繼電器切斷該主電動機M的電源，從而達到對主電動機M的保護的目的，在圖3中KOl和K02表示二次接線。由此，在保護接線簡單的情況下，獲得靈敏的結果，並保護主電動機M不會被短路電流所損壞。由此，在採用變頻的方式來驅動給水泵的情況下，不僅降低了系統運行的成本，而且提高了該系統中主電動機M的安全性。此外，現有的主電動機中的工頻差動保護器可以相應地拆除。如圖2中所示，液力耦合器HC分別與所述主電動機M和所述給水泵PF相連，並在所述主電動機M的操作下驅動所述給水泵PF轉動。根據本實用新型的一個實施例，如圖4中所示，所述液力耦合器HC包括輸入軸3，所述輸入軸3與所述主電動機M的輸出軸4相連；主動齒輪5，所述主動齒輪5與所述輸入軸3固定連接；從動齒輪6，所述從動齒輪6與所述主動齒輪5嚙合；泵輪7，所述泵輪7與所述從動齒輪6固定連接；以及渦輪8，所述渦輪8通過輸出軸9驅動所述給水泵M。 根據本實用新型的一個實施例，如上所述，該系統100還包括獨立液壓油供給單元，所述液壓油供給單元將液壓油供給至液力耦合器HC。與傳統的設計不同，該液壓供給單元獨立於主電動機的拖動，而單獨地對液力耦合器HC供給液壓油，從而克服了傳統的、在主電動機M速度發生變化時所拖動的液力耦合器HC的原配主油泵PO供油不足或者不連續的情況。根據本實用新型的一個實施例，如圖2中所示，該獨立液壓油供給單元包括第一主油泵POl，所述第一主油泵POl由第一電動機Ml拖動並向所述液力耦合器HC供給所述液壓油；以及備用主油泵P02，所述備用主油泵P02由第二電動機M2拖動並在第一主油泵POl發生故障時向所述液力耦合器HC供給所述液壓油。第一主油泵POl或者所述備用主油泵P02將所述液壓油供給至泵輪7和渦輪8。需要說明的是，該獨立液壓油供給單元還可以包括更多個備用主油泵和分別驅動其的電動機。由此，通過改造現有的液力耦合器的供油系統，從而可以降低因為引入變頻器FT所導致的液壓油供給動力不足的現象。此外，通過一用一備的方式，提高了整個系統運行的安全性和工作的連續性。此外,通過將用於液力耦合器的輸入軸3驅動的原配主油泵PO替換成在液力耦合器之外設置的單獨的電動機直接拖動的主油泵，而將液力耦合器HC的調速功能改變成定速輸出功能，從而降低給水泵的功耗。此外，在上述情況下，液力耦合器上所設置的原配主油泵PO可以被切斷或者拆除，如圖2中原配主油泵PO和液力耦合器HC之間的「X」所示。但在一些情況下，該原配主油泵PO可以保留，以供備用。根據本實用新型的一個實施例，所述系統100還包括工頻旁路控制單元9，所述工頻旁路控制單元9與所述變頻器FT並聯設置；選擇開關K2，所述選擇開關K2將主電動機M與工頻旁路控制單元9和變頻器FT中的一個電連接。由此通過選擇開關K2並配套工頻旁路控制單元9，在正常操作時，選擇開關K2與變頻器FT連接，此時液力耦合器HC定速輸出，並通過變頻器FT來調速，以降低給水泵的功耗。需要說明的是，此處的「選擇開關」指的是能對變頻器FT和工頻旁路控制單元9進行選擇的任何開關組件，例如該選擇開關可以是單獨的選擇開關裝置，也可以是兩個或者多個單獨的開關組合或者是任何其他能實現對變頻器FT和工頻旁路控制單元9的選擇進行實施的任何切換裝置。當變頻器FT出現故障或者需要檢修或者在需要切換的其他情形時，通過選擇開關K2與工頻旁路控制單元9連接，從而使得工頻旁路控制單元9運行，此時由液力耦合器HC來進行調速，並驅動給水泵運轉，由此確保整個系統100的安全可靠性。根據本實用新型的一個實施例，所述液力耦合器為增速型液力耦合器。由此，在工作過程中，當變頻器FT正常工作時，液力耦合器HC可以定速輸出，而當變頻器FT發生故障時，通過液力耦合器HC可以直接進行調速，以驅動該給水泵PF的運轉。根據本實用新型的一個實施例，在選擇開關K2將主動電動機M與變頻器FT電連接時，通過控制所述變頻器FT的變頻來對主動電動機M進行調速，以控制給水泵PF的驅動。在選擇開關K2將主動電動機M與所述工頻旁路控制單元9電連接時,通過對液力I禹合 器HC進行調速來控制該給水泵PF的驅動。圖5顯示了根據本實用新型的另一個實施例的用於驅動給水泵的系統的結構示意圖。在圖5中，變頻器FT採用了 I拖2或者I拖多的構造。下面將以I拖2的結構簡單進行說明。如圖5中所示，系統100中可以包括例如2個的多個主電動機M、多個給水泵PF，多個變頻差動保護器DP和多個液力耦合器HC。需要說明的是，每個主電動機M分別與對應的液力耦合器HC和變頻差動保護器DP相連。需要說明的是，在圖5中，在主電動機M至給水泵PF之間的所有連接結構與前述是相同或者相似的，由此對其的詳細說明此處從略。如圖5中所示，液力耦合器HC分別驅動對應的給水泵PF，且變頻器FT與所述多個主電動機M中的一個相連。在圖5中，通過如圖所示的切換開關K11、K11』、K12、K12』、K13、K13』的結構而實現變頻器FT與兩個主電動機M中的一個相連。例如，切換開關K11、K12閉合，K13斷開，K11』、K12』斷開，K13』閉合，從而實現第一個給水泵為變頻運行，第二個給水泵為工頻備用。可選地，切換開關K1、K2可以斷開，K3閉合，K1』、K2』閉合，K3』斷開，此時第一個給水泵為工頻備用，而第二個給水泵為變頻運行。由此本實用新型可以應用到變頻器FT的一拖多的系統中，從而可以把變頻器切換到當前運行的給水泵系統中，而提高變頻器FT以及其他設備的同步利用效率。根據本實用新型的一個實施例，所述獨立液壓油供給單元將液壓油供給至每個液力耦合器。由此克服了傳統的、在主電動機M速度發生變化時所拖動的液力耦合器HC的原配主油泵PO供油不足或者不連續的情況。在圖5中，在正常的工作模式下，可選地，通過變頻器FT變頻的方式來帶動其中的一個給水泵(未示出)進行操作，另一個給水泵(未示出)備用。同樣可選地，另一個給水泵也可以通過液力耦合器HC的調速來進行驅動，而該其中的一個給水泵備用。此外，該第一給水泵和第二給水泵之間可以進行定期的切換，以同步維持整個系統100的耗損，以使得整個系統100的使用壽命最佳。在本實施例中，變頻器FT採用一拖二的工作方式，既增加了給水泵的定期切換，也增加了整個系統的安全性，相互備用。在根據本實用新型的一種工作模式下，兩個給水泵中的一個通過變頻器FT的控制而進行調速運行。在根據本實用新型的另一種工作模式下，所述變頻器FT停止變頻且所述給水泵中的另一個通過液力耦合器的調速而運行。由此實現該兩個泵的備用和定期切換。進一步地，根據本實用新型的一個實施例，如圖2中所示，系統100還包括前置泵PF2。前置泵PF2與給水泵PF相連並由第三電動機M3拖動。前置泵用來提高給水泵進口壓力，防止給水泵PF被汽蝕。由於第三電動機M3是單獨拖動前置泵PF2，由此克服了現有技術中在變頻器FT變頻時由於主電動機M驅動力下降導致的前置泵PF2不能正常工作的問題。下面將簡單說明下如圖2中所示的、用於驅動給水泵的系統100的工作過程。在正常工作情況下，變頻器FT通過選擇開關K2與主電動機M電連接。此時，將液力耦合器HC設置為最高速度，通過變頻器FT變頻而對驅動電動機進行調速運行，然後通過該增速型液力耦合器的增速後，拖動給水泵進行運行，此時，該液力耦合器HC定速輸出，此時由於變頻器FT的變頻的作用，而使得整個系統100的功耗極大降低。在上述過程中，變頻差動保護器DP對主電動機M提供變頻短路保護，防止主電動機M被短路電流所損壞。一旦與給水泵的運行相對應的變頻器發生故障或者需要進行切換時，選擇開關K2將工頻旁路控制單元9與主電動機M電連接。由此，通過對液力耦合器HC的調速，以控制對該給水泵的拖動。此時，發生故障的變頻器FC可以停止操作，並將整個系統100切換回 液力耦合調速模式，從而通過拖動該給水泵而維持整個系統的運行，防止整個火力發電廠發電過程中的停機。在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示意性實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。儘管已經示出和描述了本實用新型的實施例，本領域的普通技術人員可以理解在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的範圍由權利要求及其等同物限定。
權利要求1.一種用於驅動給水泵的系統，其特徵在於，包括 變頻器，所述變頻器通過斷路器連接至高壓電源； 主電動機，所述主電動機與所述變頻器電連接； 變頻差動保護器，所述變頻差動保護器與所述主電動機連接並對所述主電動機進行變頻差動保護； 液力耦合器，所述液力耦合器分別與所述主電動機和所述給水泵相連，並在所述主電動機的操作下驅動所述給水泵轉動；以及 獨立液壓油供給單元，所述獨立液壓油供給單元將液壓油供給至所述液力耦合器。
2.根據權利要求I所述的用於驅動給水泵的系統，其特徵在於，所述獨立液壓油供給單元包括 第一主油泵，所述第一主油泵由第一電動機拖動並向所述液力耦合器供給所述液壓油；以及 備用主油泵，所述備用主油泵由第二電動機拖動並在第一主油泵發生故障時向所述液力耦合器供給所述液壓油。
3.根據權利要求I所述的用於驅動給水泵的系統，其特徵在於，所述變頻差動保護器為自平衡差動繼電器，所述自平衡差動繼電器安裝在所述主電動機的接線盒內。
4.根據權利要求I所述的用於驅動給水泵的系統，其特徵在於，所述液力耦合器為增速型液力耦合器。
5.根據權利要求I所述的用於驅動給水泵的系統，其特徵在於，所述系統還包括 工頻旁路控制單元，所述工頻旁路控制單元與所述變頻器並聯設置；以及 選擇開關，所述選擇開關將所述主電動機與所述工頻旁路控制單元和所述變頻器中的一個電連接。
6.根據權利要求I所述的用於驅動給水泵的系統，其特徵在於，在所述選擇開關將所述主動電動機與所述變頻器電連接時，通過控制所述變頻器的變頻來對所述主動電動機進行調速，以控制所述給水泵的驅動；以及 在所述選擇開關將所述主動電動機與所述工頻旁路控制單元電連接時，通過對所述液力耦合器進行調速來控制所述給水泵的驅動。
7.根據權利要求2所述的用於驅動給水泵的系統，其特徵在於，所述液力耦合器包括 輸入軸，所述輸入軸與所述主電動機的輸出軸相連； 主動齒輪，所述主動齒輪與所述輸入軸固定連接； 從動齒輪，所述從動齒輪與所述主動齒輪嚙合； 泵輪，所述泵輪與所述從動齒輪固定連接；以及 渦輪，所述渦輪通過輸出軸驅動所述給水泵，其中所述第一主油泵或者所述備用主油泵將所述液壓油供給至所述泵輪和所述渦輪。
8.根據權利要求I所述的用於驅動給水泵的系統，其特徵在於，所述系統還包括 前置泵，所述前置泵與所述給水泵的進口相連並由第三電動機拖動。
9.根據權利要求I所述的用於驅動給水泵的系統，其特徵在於，所述系統包括多個主電動機、多個給水泵，多個變頻差動保護器和多個液力耦合器，其中 每個所述主電動機分別與對應的液力耦合器和變頻差動保護器相連，所述液力耦合器分別驅動所述給水泵中的一個，且所述變頻器與所述多個主電動機中的一個相連。
10.根據權利要求9所述的用於驅動給水泵的系統，其特徵在於，所述獨立液壓油供給單元將液壓油供給至每個液力耦合器。
專利摘要本實用新型公開了一種用於驅動給水泵的系統。該系統包括變頻器，所述變頻器通過斷路器連接至高壓電源；主電動機，所述主電動機與所述變頻器電連接；變頻差動保護器，所述變頻差動保護器與所述主電動機電連接並對所述電動機進行變頻差動保護；液力耦合器，所述液力耦合器分別與所述主電動機和所述給水泵相連，並在所述主電動機的操作下驅動所述給水泵轉動；以及獨立液壓油供給單元，所述液壓油供給單元將液壓油供給至所述液力耦合器。由此，採用變頻的方式來驅動給水泵，不僅降低了系統運行的成本，而且提高了該系統中主電動機的安全性。
文檔編號F04B17/03GK202493391SQ20122040177
公開日2012年10月17日 申請日期2012年8月14日 優先權日2012年8月14日
發明者蘇正祥 申請人:蘇正祥