CN102339045A - 离心式负载调速设备及监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种离心式负载调速设备及监控系统，涉及自动控制技术领域，设备包括：涡流变速器，涡流变速器包括互相对应的导电驱动盘和磁力从动盘，第一电机的电机轴与导电驱动盘相连，用于驱动导电驱动盘转动，以切割磁力从动盘的磁力线产生涡流制造感应磁场来驱动磁力从动盘转动；第二电机，通过调速机构与从动盘相连；控制装置，用于判断离心式负载输出流体的工况是否在预定范围内，若不在预定范围内，则通过第二电机驱动调速机构控制涡流变速器的涡流，以调节负载的转速。再者，负载与电机为非机械连接，而是通过涡流变速器实现软性连接，利用控制装置控制涡流变速器的涡流来改变离心式负载的转速，提高了能源利用率。

Description

离心式负载调速设备及监控系统

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，特别涉及一种离心式负载调速设备及监控系统。

背景技术

离心式负载是一种负载设备的類型，包括水泵、风机等，通过第一电机驱动运行。若要对离心式负载进行调速，则可以通过对电机进行控制来实现。

然而，由于现有技术中离心式负载与电机是通过电机轴这种硬性方式连接的，负载设备与驱动设备间震动相互影响，且对中耗时，导致离心式负载或驱动设备的寿命变短，或维修周期缩小，大大地增加了使用者的维护成本。

发明内容

本发明实施的目的在于提供一种离心式负载调速设备及监控系统，在该离心式负载调速设备及监控系统中，负载与电机为非机械连接，通过涡流变速器实现软性连接，这样就可以利用控制装置控制涡流变速器的涡流来改变离心式负载的转速，不仅大大提高了调速效率，而且减少了功耗，提高了能源利用率，运转使用上也获得很大的保障，提高了设备的妥善率。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的一种离心式负载调速设备包括：

涡流变速器，所述涡流变速器包括互相对应的导电驱动盘和磁力从动盘，所述磁力从动盘与所述导电驱动盘之间设置有间隙，所述磁力从动盘通过负载轴与离心式负载相连；

第一电机，所述第一电机的电机轴与所述导电驱动盘相连，用于驱动所述导电驱动盘转动，和所述磁力从动盘切割所述磁力线所产生的涡流制造感应磁场来驱动所述磁力从动盘转动；

第二电机，通过调速机构与所述从动盘相连；

控制装置，用于判断所述离心式负载输出流体的工況是否在预定范围内，若不在预定范围内，则通过所述第二电机驱动所述调速机构来控制所述涡流变速器的涡流，以调节所述离心式负载的转速，其中所述离心式负载可以包括离心式风机、或离心式水泵。

为了有效改变涡流变速器的涡流，所述调速机构主要由蜗杆和连接所述第二电机的蜗轮组成，所述蜗杆安装在所述负载轴外侧并与所述磁力从动盘轴向上固定，所述蜗杆与所述蜗轮齿条啮合。

为了有效实现控制装置的能力，所述控制装置包括：

传感器，用于获取离心式负载输出的工况参数；

判断单元，用于判断所述传感器获取到的所述工况参数是否在预定范围内，若不在预定范围内，则发送启动信号，以使所述第二电机根据接收到的启动信号驱动所述调速机构。

为了有效监控离心式负载，所述控制装置还包括：转速获取单元，用于获取所述传动轴的转速。

为了有效监控离心式负载，所述控制装置还包括人机界面，所述人机界面包括显示屏和输入装置。

为了实现上述目的，本发明实施例还提供的一种离心式负载调速监控系统，其特征在于，所述系统包括数个上述的离心式负载调速设备、对应所述设备的离心式负载和总监控机。

总监控机，用于监控所述设备的工作状态。

本发明实施例的优点在于负载不再与电机機械连接，而是通过涡流变速器实现非机械连接，这样就可以利用控制装置控制涡流变速器的涡流，来改变离心式负载的转速，不仅大大提高了调速效率，而且减少了功耗，提高了能源利用率，运转使用上也获得很大的保障，提高了设备的妥善率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种离心式负载调速设备功能结构框图。

图2为图1中涡流变速器的组合状态的剖面示意图。

图3是图2中第二磁转子与中间盘的分解图。

图4是图2中涡流变速器的磁转子的分解状态示意图。

图5是图2中涡流变速器的散热元件的主视示意图。

图6是图2中的涡流变速器的散热元件的仰视示意图。

图7是本发明实施例的离心式负载调速监控系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，清楚、完整地描述本发明实施例中的技术方案。显然，该部分所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种离心式负载调速设备，如图1所示，图1为本发明实施例提供的一种离心式负载调速设备功能结构框图。该设备包括涡流变速器1、第一电机2、调速机构3、第二电机4和控制装置5，涡流变速器1包括互相对应的导电驱动盘11和磁力从动盘12，磁力从动盘12与导电驱动盘11之间设置有间隙，磁力从动盘12通过负载轴61与离心式负载6相连。第一电机2的电机轴与导电驱动盘11相连，电机轴用于驱动导电驱动盘11转动，这样导电驱动盘11转动，磁力从动盘12切割该磁力线，由于磁力从动盘12本身具有磁性，所以导电驱动盘11通过切割磁力线可以产生的涡流，进而制造出感应磁场，由于该感应磁场的存在，从而驱动该磁力从动盘12转动，这样就可以通过负载轴61驱动离心式负载6工作。

本实施例对离心式负载进行调速是通过改变涡流变速器的涡流来实现的。本实施例中设置有调速机构3，该调速机构3主要由蜗杆和连接所述第二电机的蜗轮组成，该蜗杆安装在负载轴61外侧(如外套上)并与磁力从动盘12轴向上固定，蜗杆与蜗轮齿条啮合。第二电机4则通过调速机构3与磁力从动盘12相连，而控制装置5用于判断所述离心式负载6输出流体的工況是否在预定范围内，若不在预定范围内，则通过所述第二电机4驱动调速机构3来控制涡流变速器1的涡流，以达到调节所述离心式负载6的转速的目的。

本实施例中的控制装置5可以包括传感器51及判断单元52，传感器51用于获取离心式负载输出流体的工况参数；所述的传感器51可以包括：转速传感器、压力传感器、流量传感器、温度传感器、流速传感器、压差传感器、液位传感器及振动传感器等。判断单元52用于判断所述传感器51获取到的所述工况参数是否在预定范围内，若不在预定范围内，则发送启动信号，以使第二电机4根据接收到的启动信号驱动调速机构3工作。转速获取单元53，用于获取所述传动轴的转速，这样控制装置可以对负载轴的转速进行实时监控，比如用户通过控制装置5的人机界面(人机界面包括显示屏和输入装置，图1中未示出)对转速进行监控。

如此当控制装置5发现离心式负载输出流体的工況不在预定范围内时，就可以启动第二电机4，通过第二电机4驱动调速机构3改变涡流变速器1的涡流，从而改变负载轴的转速，进而达到对离心式负载进行调速的目的。

本实施例中的涡流变速器1具体结构可以如图2-图6所示，主要包括导电驱动盘11和磁力从动盘12，其中磁力从动盘12设置在导电驱动盘11之间，该导电驱动盘11具有共轴且轴向分开设置的第一、二导电环31、32，第一、二导电环31、32由高电导率的非铁材料(如铜)制成。该磁力从动盘12具有共轴且轴向分开设置的第一、二磁转子41、42，整体周向固定地连接在负载轴上，第一、二磁转子41、42分别与第一、二导电环31、32相互对应，第一、二磁转子41、42的相互面对的一侧分别附着有铁盘46，第一、二导电环31、32的转动分别带动第一、二磁转子41、42的转动，第一磁转子41与第一导电环31之间具有第一间隙143，第二磁转子42与第二导电环32之间具有第二间隙143’，第一、二间隙143、143’的宽度相等，第一、二间隙143、143’的宽度即可通过调速机构能得到调节，该调速机构包括连动组件和蜗杆蜗轮驱动件，蜗杆蜗轮驱动件具有套在负载轴外侧的蜗杆71，蜗杆71的一侧啮合着蜗轮72，蜗杆71的一端与第二磁转子42在轴向上固定连接，第一、二磁转子41、42通过连动组件能分别沿轴向相互面对或远离地同步移动，以使第一、二间隙143、143’的宽度同时得到改变，也因导电驱动盘11和磁力从动盘12切割磁力线而产生涡流。

这样当电机轴运转，带动第一、二导电环31、32同步转动，而由于第一、二磁转子41、42产生磁力线，两个导电环31、32分别与两个磁转子41、42相互对应，使得第一、二导电环31、32切割磁力线而产生涡电流，进而在导电环上产生感应磁场，感应磁场与第一、二磁转子41、42的磁场相互作用，从而带动第一、二磁转子41、42转动；而磁转子组件轴向固定地连接在负载轴61上，磁转子的转动从而带动负载轴61一起转动。也就是说，电机轴与负载轴61之间通过磁力而连动的，二轴之间实现了软连接，能自动过载，过扭矩保护，且具有二轴无须精准对中，可有效降低振动，增加可靠度，缓冲启动和节能的优点。

此外，由于两个导电环31、32与两个磁转子41、42之间的第一、二间隙143、143’的宽度可通过第一、二磁转子41、42的轴向移动而同时得到变化，导电环与磁转子之间的间隙的变化可改变导电环所产生的感应磁场与磁转子的磁场的作用力，即，间隙越小，作用力越大。而蜗杆71的一端与第二磁转子42在轴向上固定连接，当蜗轮72通过第二电机4转动时，可带动蜗杆71进行轴向位移时，从而带动第二磁转子42随之一起轴向位移，连动组件能使第一、二磁转子41、42沿轴向相互面对或远离地同步移动，因此，第二磁转子42的轴向移动，通过连动组件使得第一磁转子41进行与第二磁转子42相反方向的轴向位移，使得第一、二间隙143、143’的宽度同时增加或减小，但仍旧保持相等，从而使得负载轴61的转速得到调节。其中，通过第二电机4调节蜗轮72的转向及转动时间，可调节蜗杆71的轴向位移距离及方向，从而可调节间隙143、143’的宽度。

本实施例中，第二磁转子42仅通过蜗杆蜗轮驱动件就能实现轴向位移，使得其结构简单，组装方便。

参见图5和图6所示，作为本实用新型的一个实施例，第一、二导电环的一侧分别设置有散热元件33，散热元件33分别位于导电环的远离磁转子组件的一侧。进一步而言，每个散热元件33包括金属盘34，金属盘34的一面沿其周向均匀地设置有多个可拆卸的散热模块35，另一面连接导电环；每个散热模块35表面均包括多个由金属盘34中心向外周延伸的抛物线状的散热翅片36，各散热翅片36之间构成了冷却通道37。

导电环转动并切割磁力线会产生热量，发热的导电环可通过散热元件33得到冷却，其中，散热模块35表面设置多个散热翅片36，其增大了散热面积；由金属盘34中心向外周延伸的抛物线状的散热翅片36在导电环的转动过程中对气流的阻力更小，同时，当导电环和金属盘34转动时，迎风气流沿金属盘34切线流动，恰好能顺利进入冷却通道37，从而可以在受到最小阻力的情况下达到对散热翅片36最好的冷却效果。

此外，各散热模块35可为独立的构件，其可以根据实际情况灵活布置于金属盘34的适当位置，在本实施例中，散热模块均匀设置于金属盘34的周向，从而使得导电环的旋转重心集中于转轴位置，其结构使得导电环的转动更加平稳。

当然，多个散热模块35还可形成一个整体。各散热模块35形成一个整体，可使散热模块直接用模具一次性模塑制出，从而简化生产。

作为本实用新型的一个实施例，参见图4所示，每个磁转子包括嵌合盘43，嵌合盘43的一面均匀地设有多个供永磁铁44嵌入的嵌设口，相邻的永磁铁44具有相反的极性，嵌合盘43的另一面附着有铁盘46。其中，嵌合盘43可以采用铝或适当的非磁性复合材料制成；嵌设口可沿着嵌合盘43的圆周方向均匀排列。

作为本实用新型的一个实施方式，参见图3所示，连动组件包括中间盘8，中间盘8位于第一、二磁转子41、42之间，并与第一、二磁转子41、42周向固定。中间盘8的周侧均匀地设置有多个齿轮放置孔81，齿轮82沿着径向方向可转动地连接在齿轮放置孔81内；第一磁转子41的嵌合盘43上固定设置有多个突伸出的第一齿条411，第一齿条411分别对应地设入齿轮放置孔81中，并啮合在其齿轮82的一侧；第二磁转子42的嵌合盘43上固定设置有多个突伸出的第二齿条421，第二齿条421分别对应地设入齿轮放置孔81中，并啮合在其齿轮82的另一侧。也就是说，由于第一、二齿条411、421是从相反的两个方向设入齿轮放置孔81中的，且分别啮合在齿轮82的两侧，当齿轮82转动时，带动第一、二齿条411、421分别向相反的方向位移，进而带动第一、二磁转子41、42分别向相反的方向位移，以调节间隙143、143’。

其中，第一、二磁转子41、42的嵌合盘43上还设有扭力销45，中间盘8上对应地设有扭力销孔83，扭力销45对应地插在扭力销孔83中，如此可起到传递扭力的作用，带动第一、二磁转子41、42的转动。

当蜗轮72通过第二电机4运转，带动蜗杆71轴向移动时，蜗杆71则会带动第二磁转子42一起轴向移动，第二磁转子42的第二齿条421的轴向移动带动齿轮82转动，且同时带动第一齿条411向相反的方向轴向移动，如此保证了第一、二齿条411、421的轴向移动距离始终相等，进而确保了间隙143、143’的宽度始终相等，因此，第一导电环31与第一磁转子41之间的磁作用力与第二导电环32与第二磁转子42之间的磁作用力始终相等，确保了变速器运行的顺利和可靠性。

由此可知，本发明实施例的优点在于负载不再与电机机械连接，而是通过涡流变速器实现非机械连接，这样就可以利用控制装置控制涡流变速器的涡流来改变离心式负载的转速，不仅大大提高了调速效率，而且减少了功耗，提高了能源利用率。

为了有效管理各个场地上的离心式负载调速设备，本发明实施例还提供一种离心式负载调速监控系统，如图7所示，图7为本实施例的离心式负载调速监控系统的结构示意图，该离心式负载调速监控系统包括数个上述实施例中的离心式负载调速设备111、对应所述设备的离心式负载112以及总监控机113，

离心式负载调速设备111的功能如上述实施例所述，此处不再赘述。

离心式负载112可以是离心式风机、或离心式水泵等。

总监控机113，用于监控各个离心式负载调速设备111及离心式负载112的工作状态，比如通过数据線路与离心式负载调速设备111中的控制装置及离心式负载112的传感器51相连，从而時时获取各个离心式负载调速设备111及离心式负载112的工作数据，并判断各种工作数据是否正常。

这样有益于对各个场地上的离心式负载调速设备及离心式负载进行监管，保证离心式负载调速设备及离心式负载的正常运行。

当然，以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的逻辑和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种离心式负载调速设备，其特征在于，所述设备包括：

涡流变速器，所述涡流变速器包括互相对应的导电驱动盘和磁力从动盘，所述磁力从动盘与所述导电驱动盘之间设置有间隙，所述磁力从动盘通过负载轴与离心式负载相连；

第一电机，所述第一电机的电机轴与所述导电驱动盘相连，用于驱动所述导电驱动盘转动并與所述磁力从动盘切割所述磁力线所产生的涡流制造感应磁场来驱动所述磁力从动盘转动；

第二电机，通过调速机构与所述从动盘相连；

控制装置，用于判断所述离心式负载输出流体的工況是否在预定范围内，若不在预定范围内，则通过所述第二电机驱动所述调速机构来控制所述涡流变速器的涡流，以调节所述离心式负载的转速。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述调速机构主要由蜗杆和连接所述第二电机的蜗轮组成，所述蜗杆安装在所述负载轴外侧并与所述磁力从动盘轴向上固定，所述蜗杆与所述蜗轮齿条啮合。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制装置包括：

传感器，用于获取离心式负载输出流体的工况参数；

判断单元，用于判断所述的传感器获取到的所述工况参数是否在预定范围内，若不在预定范围内，则发送启动信号，以使所述第二电机根据接收到的启动信号驱动所述调速机构。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述的传感器包括：转速传感器、压力传感器、流量传感器、温度传感器、流速传感器、压差传感器、液位传感器及振动传感器。

5.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述控制装置还包括：

转速获取单元，用于获取所述传动轴的转速。

6.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述控制装置还包括人机界面，所述人机界面包括显示屏和输入装置。

7.根据权利要求1～6任意一项所述的设备，其特征在于，所述离心式负载包括离心式风机、或离心式水泵。

8.一种离心式负载调速监控系统，其特征在于，所述系统包括数个如权利要求1～6任意一项所述的离心式负载调速设备、对应所述设备的离心式负载和总监控机，

总监控机，用于监控所述设备的工作状态。

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