CN215072102U - 一种基于永磁调节的泵转速调控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种基于永磁调节的泵转速调控系统，解决了当前利用变频调速器和液力耦合器进行泵系统转速调控的方式能耗高且不方便维护的问题，通过永磁涡流感应原理，导体转子带动永磁转子旋转，进而带动泵负载运动，一方面控制中心单元通过调节执行单元调节导体转子的转动速度，改变导体转子与永磁转子的磁场切割耦合面积，从而改变电机与泵负载之间的传递运动，实现泵负载的转速调控变化，另一方面，显示模块显示调控情况，方便工作人员第一时间了解到泵负载的转速调控现状，有利于工作人员对泵负载转速调控过程的及时维护，电机和泵负载之间无接触式连接，零件少，解决了泵负载的调速节能、减振等问题，降低泵负载转速调控的能耗。

Description

一种基于永磁调节的泵转速调控系统

技术领域

本实用新型涉及泵系统转速调节的技术领域，更具体地，涉及一种基于永磁调节的泵转速调控系统。

背景技术

火力发电厂电机通过一些中间驱动设备为泵系统调速，而转速调控能耗较大，直接影响供电煤耗，影响火电厂发电成本及能源消耗，因此，对泵系统的调速方式进行节能改造十分有必要。

当前，泵系统调速的主要方式有变频调速器调速和液力耦合器调速，如2011年6月22日，中国实用新型专利(CN201874795U)中公开了一种变频调速型液力耦合器电动给水泵，在保留液力耦合器调速功能的基础上，增加液力耦合器的定速输出功能，来适应变频调速改造的需要，并配套工频旁路系统，正常运行时，液力耦合器定向输出，由变频器进行调速，降低给水泵单耗，在变频器故障或检修时，工频旁路运行，由液力耦合器实现调速，该专利总体上在多种情形下均能实现泵系统的转速调控，但变频调速器对使用环境有较高的要求，使用寿命短，减振效果较差，电子元器件数量多，检修维护量大成本高。而液力耦合器液压油易污染环境，安装调试复杂，轴承磨损大，更换周期短，同时还存在漏油现象，需要专门的技能和维护平台，拆装需要专用工装和现场技术，维护成本较高且不及时，使用寿命短，调控效果相对差。

实用新型内容

为解决当前利用变频调速器和液力耦合器进行泵系统转速调控的方式能耗高且不方便维护的问题，本实用新型提出一种基于永磁调节的泵转速调控系统，降低泵转速调控所需的能耗，调控可靠性高，日常维护工作量小。

为了达到上述技术效果，本实用新型的技术方案如下：

一种基于永磁调节的泵转速调控系统，包括：电机、导体转子、永磁转子、泵负载、调节执行单元、控制中心单元、人机模块及显示模块，所述电机传动连接导体转子的一端，所述导体转子切割永磁转子一端产生的磁场，永磁转子的另一端传动连接泵负载，所述泵负载上设有传感器，所述传感器连接控制中心单元，人机模块的输出端也连接控制中心单元，控制中心单元分别连接调节执行单元及显示模块，调节执行单元连接导体转子，调节导体转子的转动速度，改变导体转子与永磁转子的磁场切割耦合面积。

在本技术方案中，电机旋转运动带动导体转子运动，永磁转子本身能产生强磁场，通过永磁涡流感应原理，导体转子带动永磁转子旋转，进而带动泵负载旋转运动，一方面用户通过人机模块输入转速调节指令至控制中心单元，控制中心单元通过调节执行单元调节导体转子的转动速度，改变导体转子与永磁转子的磁场切割耦合面积，从而改变电机与泵负载之间的传递运动，实现泵负载的转速调控变化，另一方面，泵负载上设有传感器，传感器作为泵负载的感应信号传递装置连接控制中心单元，而且调节执行单元能将调节结果传输至控制中心单元，控制中心单元统一将感应信号及调节结果传输至显示模块显示，方便工作人员第一时间了解到泵负载的转速调控情况，有利于工作人员对泵负载转速调控过程的及时维护，提高泵负载转速调控的可靠性，另外电机和泵负载之间无接触式连接，零件少，有效地解决了泵负载的中、软启动、调速节能、减振等问题，降低泵负载转速调控的能耗。

优选地，所述导体转子包括端盖、转子内筒和转子外筒，所述转子内筒和转子外筒同轴设置，转子内筒的上底面、转子外筒的上底面均固定于端盖的一侧，端盖的另一侧与电机传动连接，所述转子外筒套设在转子内筒的外侧，所述永磁转子设置于转子外筒与转子内筒之间，与转子内筒的外侧面之间、转子外筒的内侧面之间均形成空气气隙。

在此，导体转子采用同轴设置的转子内筒和转子外筒，在永磁转子和导体转子有效耦合时，导体转子能通过转子内筒和外筒同时散热，充分利用永磁转子两面磁场进行扭矩传递，降低电机的启动电流及整个转速调控过程中的能耗。

优选地，所述电机设有第一输出轴，所述导体转子的一端设有第一联轴器，所述永磁转子的一端设有第二输出轴，泵负载上还设有第二联轴器，电机通过第一输出轴与导体转子的第一联轴器连接，永磁转子通过第二输出轴(31)与泵负载的第二联轴器连接。

优选地，人机模块与控制中心单元通信连接，用户通过人机模块输入转速调节指令，转速调节指令通过人机模块通信传输至控制中心单元。

优选地，所述调节执行单元包括电动执行器及调速机构，所述控制中心单元连接电动执行器，电动执行器连接调速机构，电动执行器接收控制中心单元的指令动作，为调速机构提供动力，调速机构连接导体转子，调节导体转子的转动速度，改变导体转子与永磁转子的磁场切割耦合面积，且将调节结果通过电动执行器传输至控制中心单元，显示模块包括显示信息处理单元及显示器，控制中心单元连接显示信息处理单元的输入端，显示信息处理单元的输出端连接显示器。

在此，整个一体化调控过程可以实现电机转速不变，通过改变导体转子和永磁转子之间的有效耦合面积，从而调节泵负载的转速。

优选地，所述传感器为压力传感器、流量传感器或液位传感器。

优选地，所述控制中心单元采用PLC控制。

优选地，所述控制中心单元采用DCS控制。

优选地，所述系统对泵负载的调速范围为:0％～98％。

与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：

本实用新型提出一种基于永磁调节的泵转速调控系统，电机带动导体转子运动，通过永磁涡流感应原理，导体转子带动永磁转子旋转，进而带动泵负载旋转运动，一方面控制中心单元通过调节执行单元调节导体转子的转动速度，改变导体转子与永磁转子的磁场切割耦合面积，从而改变电机与泵负载之间的传递运动，实现泵负载的转速调控变化，另一方面，泵负载上设有传感器，传感器作为泵负载的感应信号传递装置连接控制中心单元，而且调节执行单元能将调节结果传输至控制中心单元，控制中心单元统一后传输至显示模块显示，方便工作人员第一时间了解到泵负载的转速调控情况，有利于工作人员对泵负载转速调控过程的及时维护，提高泵负载转速调控的可靠性，另外电机和泵负载之间无接触式连接，零件少，有效地解决了泵负载的中、软启动、调速节能、减振等问题，降低泵负载转速调控的能耗。

附图说明

图1表示本实用新型实施例中提出的基于永磁调节的泵转速调控系统的结构连接框图；

其中，1.电机；2.导体转子；21.端盖；22.转子内筒；23.转子外筒；24.第一联轴器；3.永磁转子；31.第二输出轴；4.泵负载；41.传感器；42.第二联轴器；5.调节执行单元；51.电动执行器；52.调速机构；6.控制中心单元；7.人机模块；8.显示模块；81.显示信息处理单元；82.显示器。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好地说明本实施例，附图某些部位会有省略、放大或缩小，并不代表实际尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知内容说明可能省略是可以理解的。

附图中描述的位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。

实施例

如图1所示，基于永磁调节的泵转速调控系统包括：电机1、导体转子2、永磁转子3、泵负载4、调节执行单元5、控制中心单元6、人机模块7及显示模块8，电机1传动连接导体转子2的一端，导体转子2切割永磁转子3一端产生的磁场，永磁转子3的另一端传动连接泵负载4，所述泵负载4上设有传感器41，所述传感器41连接控制中心单元6，人机模块7的输出端也连接控制中心单元6，控制中心单元6分别连接调节执行单元5及显示模块8，调节执行单元5连接导体转子2，调节导体转子2的转动速度，改变导体转子2与永磁转子3的磁场切割耦合面积，从而改变电机1与泵负载4之间的传递运动，实现泵负载4的转速调控变化，泵负载4上设有传感器41，传感器41作为泵负载4的感应信号传递装置连接控制中心单元6，而且调节执行单元5能将调节结果传输至控制中心单元6，控制中心单元6统一将感应信号及调节结果传输至显示模块8显示，方便工作人员第一时间了解到泵负载4的转速调控情况，有利于工作人员对泵负载4转速调控过程的及时维护，提高泵负载4转速调控的可靠性，另外电机1和泵负载4之间无接触式连接，零件少，有效地解决了泵负载4的中、软启动、调速节能、减振等问题，降低泵负载4转速调控的能耗。

在本实施例中，导体转子2包括端盖21、转子内筒22和转子外筒23，所述转子内筒22和转子外筒23同轴设置，转子内筒22的上底面、转子外筒23的上底面均固定于端盖21的一侧，端盖21的另一侧与电机1传动连接，图1中对于导体转子2的具体结构显示的是一个竖截面，所述转子外筒23套设在转子内筒22的外侧，所述永磁转子3设置于转子外筒23与转子内筒22之间，与转子内筒22的外侧面之间、转子外筒23的内侧面之间均形成空气气隙。

导体转子2采用同轴设置的转子内筒22和转子外筒23，在永磁转子3和导体转子2有效耦合时，导体转子2能通过转子内筒22和转子外筒23同时散热，充分利用永磁转子3两面磁场进行扭矩传递，降低电机1的启动电流及整个转速调控过程中的能耗，实际实施时，最大功率可达1600kW，实现平滑无级变速，在运行过程中可任意调节。

实际连接时，电机1设有第一输出轴11，导体转子2的一端设有第一联轴器24，永磁转子3的一端设有第二输出轴31，泵负载4上还设有第二联轴器42，电机1通过第一输出轴11与导体转子2的第一联轴器24连接，永磁转子3通过第二输出轴31与泵负载4的第二联轴器42连接。

人机模块7与控制中心单元6通信连接，用户通过人机模块7输入转速调节指令，转速调节指令通过人机模块7通信传输至控制中心单元6，所述调节执行单元5包括电动执行器51及调速机构52，控制中心单元6连接电动执行器51，电动执行器51连接调速机构52，电动执行器51接收控制中心单元6的指令动作，为调速机构52提供动力，调速机构52连接导体转子2，调节导体转子2的转动速度，改变导体转子2与永磁转子3的磁场切割耦合面积，且将调节结果通过电动执行器51传输至控制中心单元6，显示模块8包括显示信息处理单元81及显示器82，控制中心单元6连接显示信息处理单元81的输入端，显示信息处理单元81的输出端连接显示器82，整个一体化调控过程可以实现电机1的转速不变，通过改变导体转子2和永磁转子3之间的有效耦合面积，从而调节泵负载的转速，这样能够大大延长轴承和密封件的寿命，提高了整个系统的可靠性，且对环境友好，可适用于各种恶劣环境，包括腐蚀、爆炸、潮湿、粉尘较高的场合，日常维护工作量小。由于减少了系统振动问题，使得系统磨损小。另外，能够有效隔离振动，安装简便，容忍较大的对中误差，系统运行稳定，节能效果优势明显。

在本实施例中，所述传感器41可以为压力传感器、流量传感器或液位传感器，具体的，传感器41的种类可随泵负载4的种类不同而改变，当泵负载为水泵时，因其明显的感应信号可以为管网压力、流量或液位等，则传感器41就可以为压力传感器、流量传感器或液位传感器，而若泵负载为风机，则可能为压力、流量等，因此传感器41的选取种类可能不同，通常而言，感应信号最终以4～20mA的电流信号反馈传递。

在本实施例中，所述控制中心单元6采用PLC控制，也可以采用DCS控制，实现远程监控，整个调控系统对泵负载4的调速范围为:0％～98％。

显然，本实用新型的上述实施例仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于永磁调节的泵转速调控系统，其特征在于，包括：电机(1)、导体转子(2)、永磁转子(3)、泵负载(4)、调节执行单元(5)、控制中心单元(6)、人机模块(7)及显示模块(8)，所述电机(1)传动连接导体转子(2)的一端，所述导体转子(2)切割永磁转子(3)一端产生的磁场，永磁转子(3)的另一端传动连接泵负载(4)，所述泵负载(4)上设有传感器(41)，所述传感器(41)连接控制中心单元(6)，人机模块(7)的输出端也连接控制中心单元(6)，控制中心单元(6)分别连接调节执行单元(5)及显示模块(8)，调节执行单元(5)连接导体转子(2)，调节导体转子(2)的转动速度，改变导体转子(2)与永磁转子(3)的磁场切割耦合面积。

2.根据权利要求1所述的基于永磁调节的泵转速调控系统，其特征在于，所述导体转子(2)包括端盖(21)、转子内筒(22)和转子外筒(23)，所述转子内筒(22)和转子外筒(23)同轴设置，转子内筒(22)的上底面、转子外筒(23)的上底面均固定于端盖(21)的一侧，端盖(21)的另一侧与电机(1)传动连接，所述转子外筒(23)套设在转子内筒(22)的外侧，所述永磁转子(3)设置于转子外筒(23)与转子内筒(22)之间，与转子内筒(22)的外侧面之间、转子外筒(23)的内侧面之间均形成空气气隙。

3.根据权利要求1所述的基于永磁调节的泵转速调控系统，其特征在于，所述电机(1)设有第一输出轴(11)，所述导体转子(2)的一端设有第一联轴器(24)，所述永磁转子(3)的一端设有第二输出轴(31)，泵负载(4)上还设有第二联轴器(42)，电机(1)通过第一输出轴(11)与导体转子(2)的第一联轴器(24)连接，永磁转子(3)通过第二输出轴(31)与泵负载(4)的第二联轴器(42)连接。

4.根据权利要求1所述的基于永磁调节的泵转速调控系统，其特征在于，人机模块(7)与控制中心单元(6)通信连接，用户通过人机模块(7)输入转速调节指令，转速调节指令通过人机模块(7)通信传输至控制中心单元(6)。

5.根据权利要求4所述的基于永磁调节的泵转速调控系统，其特征在于，所述调节执行单元(5)包括电动执行器(51)及调速机构(52)，所述控制中心单元(6)连接电动执行器(51)，电动执行器(51)连接调速机构(52)，电动执行器(51)接收控制中心单元(6)的指令动作，为调速机构(52)提供动力，调速机构(52)连接导体转子(2)，调节导体转子(2)的转动速度，改变导体转子(2)与永磁转子(3)的磁场切割耦合面积，且将调节结果通过电动执行器(51)传输至控制中心单元(6)，显示模块(8)包括显示信息处理单元(81)及显示器(82)，控制中心单元(6)连接显示信息处理单元(81)的输入端，显示信息处理单元(81)的输出端连接显示器(82)。

6.根据权利要求1所述的基于永磁调节的泵转速调控系统，其特征在于，所述传感器(41)为压力传感器、流量传感器或液位传感器。

7.根据权利要求1～6任意一项所述的基于永磁调节的泵转速调控系统，其特征在于，所述控制中心单元(6)采用PLC控制。

8.根据权利要求1～6任意一项所述的基于永磁调节的泵转速调控系统，其特征在于，所述控制中心单元(6)采用DCS控制。

9.根据权利要求8所述的基于永磁调节的泵转速调控系统，其特征在于，所述系统对泵负载(4)的调速范围为:0％～98％。

10.根据权利要求8所述的基于永磁调节的泵转速调控系统，其特征在于，所述永磁转子(3)采用钕铁硼制作而成。

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