电厂空冷岛轴流风机伺服动力系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电厂空冷岛轴流风机控制技术，具体涉及电厂空冷岛轴流风机伺服动力系统。
【背景技术】
[0002]火力发电厂汽轮机做功排出的乏汽(即蒸汽)需要进行冷却成为凝结水，构成完整的热力循环。火力发电厂的乏汽冷却技术主要分为两大类，即水冷却和空气冷却(简称空冷)，具体采取何种方式取决于电厂的选址、当地气候条件、机组特点以及社会和环保的要求。采用翅片管式空冷散热器，直接用环境空气来冷凝汽轮机排汽的冷却系统，称为直接空冷系统；采用空冷系统的汽轮发电机组简称为空冷机组。
[0003]在直接空冷系统中，轴流风机一般以固定的转速运行，驱动空气流过散热器外表面，使乏汽凝结为水进入热井，再经凝结水泵送入汽轮机的回热系统，促使空气与排汽之间进行热交换，从而使空气直接冷却汽轮机的排汽。
[0004]轴流风机的主要传动装置为齿轮减速箱。减速箱上部的轴承通过一个油泵润滑，该油泵受压力开关保护。压力开关用于检测油润滑故障，布置在润滑油管中。减速箱上面还配置了一个用于控制油面的外部油量计，从维护平台容易到达该外部油量计。减速箱及其轴承的设计考虑了连续不平衡力及半径回转运动不平衡力，但故障率高，经常不得不停机维修。
[0005]此外，轴流风机通常采用附加的启动电机冲击启动或软启动装置来启动，对电网冲击大，而且启动完成后运转时所需的转矩减小，所以在节约能源方面有很大的空间。目前，轴流风机动力系统一般采用三相交流异步电动机作为动力源，通过液力耦合器、齿轮变速箱和皮带减速器等装置实现风机的启停、传动和速度控制。图1中示出了这种轴流风机动力系统的原理框图。但是，这些传统风机的动力系统，均采用三相异步电机，效率不高。由于异步电机的额定转速与额定转矩与实际所需不匹配，因而必须配备液力耦合器和齿轮变速箱作为传动和变速装置，造成传动能量损失。由于工艺转速保持恒定，导致电量浪费。针对此类情况，不少厂家配备了低压变频器，用于调节输出转速，但异步电机最大扭矩有限，开机时必须借助液力耦合器和齿轮变速箱，无法解决传动装置维修频率高而导致电厂系统不稳定的问题。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型为了解决现有技术所存在的技术问题，提供电厂空冷岛轴流风机伺服动力系统，伺服电机直接驱动负载运行，使整个轴流风机处于无传动装置的闭环控制中，且伺服电机的控制精度高，提高了风机的响应速度，最大程度提高了电厂系统的工作效率和稳定性。
[0007]为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案:电厂空冷岛轴流风机伺服动力系统，包括伺服驱动器、伺服电机、温度和背压监测模块，伺服驱动器分别与伺服电机、温度和背压监测模块电连接，伺服电机直接与轴流风机连接；温度和背压监测模块将所监测到的电机温度和蒸汽背压信号转换成电压信号后，输出至伺服驱动器。
[0008]优选地，所述温度和背压监测模块包括温度传感器和背压传感器；温度传感器安装在伺服电机上，且与伺服驱动器电连接；背压传感器设置在乏汽管路中，且与伺服驱动器电连接。
[0009]优选地，所述伺服驱动器包括相连接的PID运算模块与I/O模块，PID运算模块与伺服电机连接，i/o模块与温度和背压监测模块连接。
[0010]优选地，所述伺服电机为永磁同步电机。永磁同步电机的电机转子基座表面设有一凹槽，永磁体嵌入到所述凹槽中。所述凹槽铸造在电机转子基座表面。
[0011]从上述技术方案可以看出，本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果:
[0012]1、本实用新型是专门为电厂空冷岛轴流风机设计的高效节能驱动系统，伺服电机具备良好起动特性，高过载倍数，能覆盖空冷岛风机的特性要求；由于伺服驱动器将监测模块采集的信号进行换算，进而控制伺服电机直接驱动负载运行，使整个风机处于一个无传动装置的闭环控制中，减少了传动损失，降低了风机的维护成本。
[0013]2、伺服电机为永磁同步电机，精度高，转速控制平稳，提高了风机响应速度，将电机系统的自身效率提升了约10%，可以按照实际需要来提供输出转速，避免了不必要的工况浪费，最大程度提高节能率和系统稳定性。
[0014]3、永磁同步电机采用嵌入式转子，将永磁体嵌入到设置在电机转子基座表面的凹槽中，相对于传统的凸装式转子，嵌入式转子更耐用；相对于传统的内埋式转子，嵌入式转子更有利于散热，并且提高了无传感器矢量控制的识别度，增强了电机抗退磁能力。
【附图说明】
[0015]图1是现有技术中电厂空冷岛轴流风机动力系统原理框图；
[0016]图2是本实用新型电厂空冷岛轴流风机伺服动力系统的原理框图；
[0017]图3(a)、(b)及(C)分别是凸装式、内埋式和嵌入式永磁同步电机的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面将结合实施例和说明书附图，对本实用新型【具体实施方式】进行清楚、完整的描述；所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施实施方式，本实用新型的【具体实施方式】并不限于此，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，都落入到本实用新型的保护范围内。
[0019]实施例
[0020]参见图2，在本实施例中，电厂空冷岛轴流风机伺服动力系统包括:伺服驱动器、伺服电机、温度和背压监测模块，伺服驱动器分别与伺服电机、温度和背压监测模块连接，伺服电机直接与负载(即轴流风机)连接。温度和背压监测模块包括温度传感器和背压传感器；温度传感器安装在伺服电机上，且与伺服驱动器电连接；背压传感器装设在乏汽管路中，且与伺服驱动器电连接。所述乏汽管路不在电机系统中，而是在原工艺蒸汽管路上，也就是在原有工艺蒸汽管路上安装背压传感器，用来测量蒸汽的压力。电机驱动风机，是为蒸汽的冷却服务的。温度传感器和背压传感器将所监测到的电机温度和蒸汽背压信号转换成电压信号后，输出至伺服驱动器。
[0021]伺服驱动器包括相连接的PID运算模块与I/O模块，PID运算模块与伺服电机连接，I/O模块与温度和背压监测模块连接。伺服驱动器接收来自温度和背压监测模块所输出的电机温度、蒸汽背压信号，通过对背压信号的检测分析调整伺服电机的运行速度，改变风速，在保证冷却效果的同时实现系统节能；对电机温度进行监测，防止电机高温烧毁。
[0022]伺服电机采用永磁同步电机，用于替代原有轴流风机动力系统中的异步电机和传动装置，并直接驱动轴流风机，从而省去了现有轴流风机动力系统中的液力耦合器和变速箱，降低了能量传动损失。在本实施例中，永磁同步电机的电机转子采用嵌入式转子，电机转子包括永磁体和基座，将永磁体嵌入到设置在电机转子基座的凹槽中，如图3(c)所示；相对于图3(a)及(b)所示传统的凸装式和内埋式电机转子，嵌入式转子既耐用又有利于散热，并且提高了无传感器矢量控制的识别度，增强了电机抗退磁能力，同时利用电机磁阻转矩，能使电机以最小的电流输出最大的扭矩。凸装式又称表贴式，是把永磁体用特殊胶水粘在电机转子基座上，显然寿命不长，不够稳固。内埋式是指把永磁体埋在转子基座里面，虽然稳固，但是散热不好。而本实施例所采用的嵌入式，是在电机转子基座表面铸造出一个凹槽，把永磁体嵌入所述凹槽中，散热性和稳定性都得以解决。其中，所述凹槽的形成方法很灵活，只要能放得下永磁体即可，一般是将凹槽铸造在基座的表面，也可以一开始就用特殊磨具加工。
[0023]本实用新型使整个轴流风机系统处于一个矢量控制系统中，所有风机受伺服驱动器控制，在最低转速和最高转速之间以无级变速方式进行调节或者启停。伺服驱动器的PID运算模块将处理后的实测背压信号与设定值进行比较，从而改变风机的转速，使冷却空气的流量与运行条件(如蒸汽负荷和大气温度)相协调，将汽轮机排汽压力保持恒定，即维持在设定值。实测背压信号高于设定值时，则提高正在运行风机的转速或启动更多的风机，实测背压信号低于设定值时，则降低正在运行风机的转速或停转部分风机。一般来说，风机最高转速为55Hz (110% )，最低转速为0-12.5Hz (0% -25% )，在伺服驱动器的控制下，风机在最低转速和最高转速之间变化。由于同步电机具有低速大扭矩的特征，可以直接驱动风机，节省了传动装置的传动损失，提高传动效率，杜绝了传动装置如波箱漏油等故障造成整个系统停摆的问题。
[0024]以上实施例对本实用新型所提供的轴流风机伺服动力系统的实施方式进行了详细介绍，但本实用新型的保护范围并不受限于上述实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型所公开的内容所做的适用性调整，均在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.电厂空冷岛轴流风机伺服动力系统，其特征在于，包括伺服驱动器、伺服电机、温度和背压监测模块，伺服驱动器分别与伺服电机、温度和背压监测模块电连接，伺服电机直接与轴流风机连接；温度和背压监测模块将所监测到的电机温度和蒸汽背压信号转换成电压信号后，输出至伺服驱动器。2.根据权利要求1所述的伺服动力系统，其特征在于，所述温度和背压监测模块包括温度传感器和背压传感器；温度传感器安装在伺服电机上，且与伺服驱动器电连接；背压传感器设置在乏汽管路中，且与伺服驱动器电连接。3.根据权利要求1所述的伺服动力系统，其特征在于，所述伺服驱动器包括相连接的PID运算模块与I/O模块，PID运算模块与伺服电机连接，I/O模块与温度和背压监测模块连接。4.根据权利要求1所述的伺服动力系统，其特征在于，所述伺服电机为永磁同步电机。5.根据权利要求4所述的伺服动力系统，其特征在于，所述永磁同步电机的电机转子基座表面设有一凹槽，永磁体嵌入到所述凹槽中。6.根据权利要求5所述的伺服动力系统，其特征在于，所述凹槽铸造在电机转子基座表面。
【专利摘要】本实用新型公开了电厂空冷岛轴流风机伺服动力系统，包括伺服驱动器、伺服电机、温度和背压监测模块，伺服驱动器分别与伺服电机、温度和背压监测模块电连接，伺服电机直接与轴流风机连接；温度和背压监测模块将所监测到的电机温度和蒸汽背压信号转换成电压信号后，输出至伺服驱动器。伺服电机用于替代原异步电机和传动装置，直接驱动负载运行，使整个轴流风机处于无传动装置的闭环控制中，且伺服电机的控制精度高，提高了风机的响应速度，最大程度提高了电厂系统的工作效率和稳定性。
【IPC分类】H02K21/00, F04D25/08, F04D27/00
【公开号】CN204677464
【申请号】CN201520232735
【发明人】梁杰, 谢丹, 马廷全, 谢俊, 郝境津
【申请人】广州智光节能有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年4月16日