一种基于机电一体化行星调速的功率平衡装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及大功率调速领域，具体为一种基于机电一体化行星调速的功率平衡装置，包括主电机、副电机、主驱端齿轮、差速行星机构、A调速端惰轮、A调速端齿轮、A离合器、A离合器输出端齿轮、A离合器输出端惰轮、A调速电机、A变频器、A软启装置、主电机旁路开关、B调速端惰轮、B调速端齿轮、B离合器、B离合器输出端齿轮、B离合器输出端惰轮、B调速电机、B变频器、B软启装置、副电机旁路开关、A调速电机进线开关、B调速电机进线开关、主电机进线开关、副电机进线开关和厂用电系统。本实用新型专利技术既可用于功率平衡运行方式，也可用于直接驱动，可以提高运行效率，并满足被驱动设备系统所有启动和运行工况的需求。况的需求。况的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于机电一体化行星调速的功率平衡装置


[0001]本技术涉及大功率调速领域，具体为一种基于机电一体化行星调速的功率平衡装置，适用于工业调速驱动领域，如电站锅炉给水泵、石化及天然气行业汽动压缩机等设备,既可用于功率平衡运行方式，也可用于直接驱动。

技术介绍

[0002]大容量火电机组在我国能源保供中作用显著，现阶段及今后相当长的一定时期，火电仍是我国电力供给的压舱石，基于我国的能源禀赋，为保证能源安全我国仍将新建一批先进煤电机组，在当前双碳目标约束下，新建机组应尽可能采用更多先进技术，最大程度提高效率和可靠性。
[0003]国内相关研究机构对火力发电厂的小汽轮机驱动辅机的效率问题进行了研究，并提出了解决方案，华东电力设计院在2013年公开了《变频发电机调速的背压式小汽轮机驱动给水泵系统及方法》、《工频发电机调速的纯凝式小汽轮机驱动给水泵系统及方法》，提出了通过控制工频或变频发电机的出力方式，部分或全部代替调节阀方式，以控制小汽轮机的转速，从而控制给水泵组的转速，而且可以利用发电机进行发电，从而充分利用了小汽轮机的出力，小汽轮机调节阀长期保持70%～100%的开度，大大减小节流损失，提高小汽轮机运行效率。上述方案的局限性在于，小汽轮机的功率要始终大于给水泵功率，使发电机处于正常发电状态，小汽轮机仍然要按照《大中型火力发电厂设计规范》（GB50660
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2011）选型，不能灵活选择小汽轮机的容量；工频发电机方案须配用的调速齿轮箱，调速齿轮箱有带齿轮箱的液力偶合器或带液力变矩器的调速行星齿轮箱，只能进行单向功率传递，前者因液力偶合器存在滑差，效率损失仍然很大，后者为进口设备价格昂贵；变频发电机方案通过调节变频发电机的励磁系统来改变发电机的出力，一方面辅机系统采用带励磁的同步发电机使系统过于复杂，且可靠性相对降低，另外通过励磁来控制发电机出力的方法将使同步发电机功角工作在90
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，处于稳定和不稳定区的临界点，控制难度很高。
[0004]大同煤矿集团于2014年和2018年分别申请了《一种用于火力发电厂的节能型锅炉给水泵驱动系统》、《一种电机
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小汽轮机变转速双驱动系统》的技术专利，可以实现小汽轮机阀门全开运行，但前者的局限性在于，小汽轮机选型容量需要达到约两倍给水泵轴功率，使选型容量过大，已不适合当前形势，轴系中采用的行星齿轮调速装置仍为上述带液力变矩器的调速行星齿轮箱，给水泵采用全容量调速，调速设备选型容量大；后者涉及绕组式永磁调速装置，其小型化程度还不够，使整体行星齿轮调速装置体积较大。
[0005]大同煤矿集团于2014年和2015年分别申请了《一种用于火力发电厂的节能型锅炉引风机驱动系统》、《一种电站锅炉大型轴流式风机汽电双驱的轴系结构》的技术专利，并于2015年在山西同华发电2
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660MW机组实施改造，实现国内首例引风机汽电双驱，该案例属于一种轴系定转速的功率平衡方式，还不能实现变转速。
[0006]联峰能源技术（北京）有限公司和杨德荣等2018年公开了《一种用于轴流式风机的多转速汽电双驱系统》，已经属于轴系变转速的功率平衡范畴，但装置还不够完善。
[0007]华能瑞金电厂二期2
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1000MW机组于2021年底投运，其主给水泵8由抽汽背压式小汽轮机（以下简称：抽背式小机46）驱动，具体如图1所示，并设置了同步发电机47平衡轴系富余功率回馈到厂用电系统，首次实现主给水泵8功率平衡方案，功率平衡电机采用同步发电机47，由于存在同轴励磁机48和励磁系统，系统比较复杂，临界转速避开率也相对不足，电机选型要同时满足最大转矩工况和最大功率工况，因而选型功率较大，功率平衡电机由全容量变流器（变频器）驱动，变流器选型容量较大，前置泵34由主给水泵8通过齿轮箱45减速，并通过长轴44驱动，变速运行，轴系很长。
[0008]目前1000MW机组大多倾向配置1
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100%容量汽动给水泵，这是基于小汽轮机和给水泵可靠性水平已与主机相当，1
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100%容量配置较2
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50%容量配置从效率和造价的角度均有益处，但1000MW机组均为超超临界机组直流锅炉，100%容量给水泵跳闸就会导致机组跳闸，在可靠性要求更高的场合则无法采用1
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100%容量配置。

技术实现思路

[0009]本技术提供一种基于机电一体化行星调速的功率平衡装置，适用于工业调速驱动领域，如电站锅炉给水泵、石化及天然气行业汽动压缩机等设备，既可用于功率平衡运行方式，也可用于直接驱动，可以提高运行效率，并满足被驱动设备系统所有启动和运行工况的需求。山西荣盛志达科技有限责任公司公开了《一种全范围调速的机电一体化行星调速装置》的技术专利，本技术在此基础上对部分电气和机械装置及系统进行了改进，并提出了一种基于机电一体化行星调速的功率平衡装置。
[0010]本技术是采用如下技术方案实现的：一种基于机电一体化行星调速的功率平衡装置（以下简称：装置），包括主电机、副电机、主驱端齿轮、差速行星机构、A调速端惰轮、A调速端齿轮、A离合器、A离合器输出端齿轮、A离合器输出端惰轮、A调速电机、A变频器、A软启装置、主电机旁路开关、B调速端惰轮、B调速端齿轮、B离合器、B离合器输出端齿轮、B离合器输出端惰轮、B调速电机、B变频器、B软启装置、副电机旁路开关、A调速电机进线开关、B调速电机进线开关、主电机进线开关、副电机进线开关和厂用电系统，差速行星机构的内齿圈输入轴连接主驱端齿轮，主驱端齿轮通过A离合器输出端惰轮与A离合器输出端齿轮连接，主驱端齿轮还通过B离合器输出端惰轮与B离合器输出端齿轮连接，A离合器输出端齿轮与A离合器的输出轴连接，B离合器输出端齿轮与B离合器的输出轴连接，主电机连接主驱端齿轮，副电机通过联轴器与主电机相连，差速行星机构的太阳轮连接外部设备，副电机也连接另外的外部设备，差速行星机构的行星架连接A调速端惰轮，A调速端惰轮和A调速端齿轮啮合，A调速端齿轮和A调速电机连接，A调速端惰轮与A离合器的输入轴连接，差速行星机构的行星架还连接B调速端惰轮，B调速端惰轮和B调速端齿轮啮合， B调速端齿轮和B调速电机连接， B调速端惰轮与B离合器的输入轴连接，A变频器逆变端连接A调速电机，整流端通过A变压器和A调速电机进线开关连接到厂用电系统，B变频器逆变端连接B调速电机，整流端通过B变压器和B调速电机进线开关连接到厂用电系统，A软启装置输出端连接主电机，输入端通过主电机进线开关连接厂用电系统，主电机旁路开关一端连接主电机进线开关，另一端连接主电机，B软启装置输出端连接副电机，输入端通过副电机进线开关连接厂用电系统，副电机旁路开关一端连接副电机进线开关，另一端连接副电机。
[0011]工作原理：当装置正常启动时，A变频器驱动A调速电机进行变频调速启动，从而带
动A调速端齿轮、A调速端惰轮及行星架升速，B变频器驱动B调速电机进行变频调速启动，从而带动B调速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于机电一体化行星调速的功率平衡装置，其特征在于：包括主电机（1）、副电机（30）、主驱端齿轮（3）、差速行星机构、A调速端惰轮（9）、A调速端齿轮（10）、A离合器（11）、A离合器输出端齿轮（12）、A离合器输出端惰轮、A调速电机（15）、A变频器（16）、A软启装置（22）、主电机旁路开关（18）、B调速端惰轮（23）、B调速端齿轮（24）、B离合器（25）、B离合器输出端齿轮（26）、B离合器输出端惰轮、B调速电机（29）、B变频器（17）、B软启装置（39）、副电机旁路开关（38）、A调速电机进线开关（20）、B调速电机进线开关（36）、主电机进线开关（21）、副电机进线开关（37）和厂用电系统（19），差速行星机构的内齿圈输入轴连接主驱端齿轮（3），主驱端齿轮（3）通过A离合器输出端惰轮与A离合器输出端齿轮（12）连接，主驱端齿轮（3）还通过B离合器输出端惰轮与B离合器输出端齿轮（26）连接，A离合器输出端齿轮（12）与A离合器（11）的输出轴连接，B离合器输出端齿轮（26）与B离合器（25）的输出轴连接，主电机（1）连接主驱端齿轮（3），副电机（30）通过联轴器与主电机（1）相连，差速行星机构的太阳轮（6）连接外部设备，副电机（30）也连接外部设备，差速行星机构的行星架（5）连接A调速端惰轮（9），A调速端惰轮（9）和A调速端齿轮（10）啮合，A调速端齿轮（10）和A调速电机（15）连接，A调速端惰轮（9）与A离合器（11）的输入轴连接，差速行星机构的行星架（5）还连接B调速端惰轮（23），B调速端惰轮（23）和B调速端齿轮（24）啮合， B调速端齿轮（24）和B调速电机（29）连接， B调速端惰轮（23）与B离合器（25）的输入轴连接，A变频器（16）逆变端连接A调速电机（15），整流端通过A变压器（56）和A调速电机进线开关（20）连接到厂用电系统（19），B变频器（17）逆变端连接B调速电机（29），整流端通过B变压器（57）和B调速电机进线开关（36）连接到厂用电系统（19），A软启装置（22）输出端连接主电机（1），输入端通过主电机进线开关（21）连接厂用电系统（19），主电机旁路开关（18）一端连接主电机进线开关（21），另一端连接主电机（1），B软启装置（39）输出端连接副电机（30），输入端通过副电机进线开关（37）连接厂用电系统（19），副电机旁路开关（38）一端连接副电机进线开关（37），另一端连接副电机（30）。2.一种基于机电一体化行星调速的功率平衡装置，其特征在于：包括主电机（1）、主驱端齿轮（3）、差速行星机构、A调速端惰轮（9）、A调速端齿轮（10）、A离合器（11）、A离合器输出端齿轮（12）、A离合器输出端惰轮、A调速电机（15）、A变频器（16）、B调速端惰轮（23）、B调速端齿轮（24）、B离合...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨德荣，王富河，王斌，王鑫，程曼波，昂永波，卓伟宏，袁雄俊，刘永恒，黄生文，冯宇亮，郑红旗，张晓东，范文华，康朝斌，贾光军，原树峰，邓广琳，朱振荣，徐斌，闫斌，宁志，贺广智，荆凯，曹伟，
申请(专利权)人：山西荣盛志达科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：