水泵驱动系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种水泵驱动系统。所述水泵驱动系统包括：变频器，电机，工变频切换型液力耦合器和水泵；工变频切换型液力耦合器包括：润滑油泵，工作油泵，齿轮式无级变速器，齿轮箱和液力耦合器；变频器与电机的输入端相连接；齿轮箱的输入轴与电机的输出轴相连接；齿轮箱的输出轴与齿轮式无级变速器的输入轴相连接；齿轮式无级变速器的输出轴分别与润滑油泵和工作油泵相连接；润滑油泵和工作油泵分别与液力耦合器相连接；齿轮箱的输出轴与液力耦合器的输入轴相连接；液力耦合器的输出轴与水泵相连接。采用本发明提供的水泵驱动系统，能够继续延用齿轮驱动润滑油泵和工作油泵的方式，减少用电量和用电成本。
【专利说明】水泵驱动系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及驱动【技术领域】，尤其涉及一种水泵驱动系统。
【背景技术】
[0002]火力发电厂一般会用到给水泵，给水泵用于把除氧器储水箱内具有一定温度、除过氧的给水，提高压力后输送给锅炉，以满足锅炉用水的需要。给水泵要实现正常运行，就需要驱动系统来驱动。目前的技术中，一般采用电机驱动液力耦合器，液力耦合器驱动给水泵的方式来实现对给水泵的有效、平稳地驱动。在电机和液力耦合器之间，一般设置齿轮箱，润滑油泵和工作油泵分别和齿轮箱的输出轴相连接，目前的技术中，一般电机工频运行，转速保持恒定，从而齿轮箱的输出轴的转速也保持恒定，能够满足润滑油泵和工作油泵的额定转速的要求。
[0003]随着环保和节能意识的日益加强，目前，已经出现了电机变频运行驱动液力耦合器的应用案例，电机变频运行以实现节能的目的。电机变频运行导致电机转速不恒定，会导致齿轮箱的输出轴转速也不恒定，从而在有些时间段，齿轮箱的输出轴转速不能够满足润滑油泵和工作油泵的额定转速的要求。目前技术中，对上述问题的解决方式是放弃齿轮箱齿轮驱动润滑油泵和工作油泵，改为分别给润滑油泵和工作油泵各配置一个电机，用以实现电机驱动润滑油泵和工作油泵。这样，与齿轮箱连接的电机变频运行时，润滑油泵和工作油泵也能够正常工作。
[0004]但是，目前的技术中，引入两个电机分别驱动润滑油泵和工作油泵的方式，会增加额外的用电量，直接导致用电成本的增加。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提供一种水泵驱动系统，用以继续延用齿轮驱动润滑油泵和工作油泵的方式，从而避免了现有技术中需要引入两个电机分别驱动润滑油泵和工作油泵，放弃齿轮驱动的方式，所带来的增加额外用电量、增加用电成本的问题。
[0006]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0007]一种水泵驱动系统，包括:
[0008]变频器，电机，工变频切换型液力耦合器和水泵；
[0009]所述工变频切换型液力耦合器包括:润滑油泵，工作油泵，齿轮式无级变速器，齿轮箱和液力耦合器；
[0010]所述变频器与所述电机的输入端相连接；
[0011]所述齿轮箱的输入轴与所述电机的输出轴相连接；
[0012]所述齿轮箱的输出轴与所述齿轮式无级变速器的输入轴相连接；
[0013]所述齿轮式无级变速器的输出轴分别与所述润滑油泵和所述工作油泵相连接；
[0014]所述润滑油泵和所述工作油泵分别与所述液力耦合器相连接；
[0015]所述齿轮箱的输出轴与所述液力耦合器的输入轴相连接；
[0016]所述液力耦合器的输出轴与所述水泵相连接。
[0017]优选的，所述变频器为高压变频器。
[0018]优选的，所述电机为变频电机。
[0019]优选的，所述齿轮箱为增速型齿轮箱。
[0020]优选的，所述变频器与可编程逻辑控制器PLC相连接。
[0021]优选的，所述齿轮式无级变速器与所述可编程逻辑控制器PLC相连接。
[0022]优选的，还包括:
[0023]设置在所述电机和所述可编程逻辑控制器PLC之间的工频运行电路。
[0024]优选的，所述变频器的外部设置有机柜，所述机柜上设置有冷却装置。
[0025]优选的，所述冷却装置包括:
[0026]第一风道；第二风道；与所述第一风道相连接，通过所述第一风道吸收外界空气的吸气单元；与所述吸气单元相连接，对外界空气进行冷却后送入机柜内的空气水冷换热器；以及与所述第二风道相连接，吸收机柜内热空气并将机柜内热空气通过所述第二风道排到机柜外的排气单元。
[0027]优选的，所述液力耦合器包括勺管、泵轮和涡轮。
[0028]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种水泵驱动系统。本发明提供的水泵驱动系统，包括齿轮式无级变速器，所述齿轮式无级变速器的输出轴分别与所述润滑油泵和所述工作油泵相连接，所述齿轮式无级变速器的输入轴与所述齿轮箱的输出轴相连接，在变频器控制电机变频运行时，所述齿轮式无级变速器能够进行相应的转速调整，使输出轴的转速能够满足润滑油泵和工作油泵正常工作的需求。因此，本发明提供的技术方案，在满足电机变频运行以实现节能的前提下，能够继续延用齿轮驱动润滑油泵和工作油泵的方式，从而避免了现有技术中需要引入两个电机分别驱动润滑油泵和工作油泵，放弃齿轮驱动的方式，所带来的增加额外用电量、增加用电成本的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0030]图1为现有技术中水泵驱动系统的结构图；
[0031]图2为本发明实施例提供的一种水泵驱动系统的结构图；
[0032]图3为本发明实施例提供的变频器冷却装置的结构图。
【具体实施方式】
[0033]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
[0034]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对现有技术和本发明作进一步详细的说明。
[0035]请参阅图1，图1为现有技术中水泵驱动系统的结构图。如图1所示，现有技术中的水泵驱动系统包括:
[0036]变频器11，驱动电机12，齿轮箱13，液力耦合器14，润滑油泵15，工作油泵16，第一电机17,第二电机18和水泵19 ；
[0037]所述变频器11与所述电机12的输入端相连接；
[0038]所述电机12的输出轴与所述齿轮箱13的输入轴相连接；
[0039]所述齿轮箱13的输出轴与所述液力耦合器14的输入轴相连接；
[0040]所述液力耦合器14的输出端与所述水泵19相连接；
[0041]所述润滑油泵15和所述工作油泵16分别与所述液力耦合器14相连接；
[0042]所述第一电机17与所述润滑油泵15相连接；
[0043]所述第二电机18与所述工作油泵16相连接。
[0044]通过所述变频器11控制所述驱动电机12变频运行，实现节能的目的。但是，所述驱动电机12变频运行导致所述驱动电机12转速不恒定，会导致所述齿轮箱13的输出轴转速也不恒定，从而在有些时间段，所述齿轮箱13的输出轴转速不能够满足所述润滑油泵15和所述工作油泵16的额定转速的要求。由上述目前的技术方案可以看出，对上述问题的解决方式是放弃所述齿轮箱13齿轮驱动所述润滑油泵15和所述工作油泵16，改为分别给所述润滑油泵15和所述工作油泵16各配置一个电机，用以实现电机驱动所述润滑油泵15和所述工作油泵16。这样，与所述齿轮箱13连接的所述驱动电机12变频运行时，所述润滑油泵15和所述工作油泵16也能够正常工作。
[0045]但是，目前的技术中，引入两个电机分别驱动润滑油泵和工作油泵的方式，会增加额外的用电量，直接导致用电成本的增加。
[0046]为此，本发明提供一种新的水泵驱动系统，以解决上述现有技术中所存在的问题。具体请参见下述实施例。
[0047]实施例
[0048]请参阅图2，图2为本发明实施例提供的一种水泵驱动系统的结构图。如图2所示，本发明实施例提供的水泵驱动系统，包括:
[0049]变频器21，电机22，工变频切换型液力耦合器23和水泵24 ；
[0050]所述工变频切换型液力耦合器23包括:润滑油泵231，工作油泵232，齿轮式无级变速器233，齿轮箱234和液力耦合器235 ；
[0051]所述变频器21与所述电机22的输入端相连接；
[0052]所述齿轮箱234的输入轴与所述电机22的输出轴相连接；
[0053]所述齿轮箱234的输出轴与所述齿轮式无级变速器233的输入轴相连接；
[0054]所述齿轮式无级变速器233的输出轴分别与所述润滑油泵231和所述工作油泵232相连接；
[0055]所述润滑油泵231和所述工作油泵232分别与所述液力耦合器235相连接；
[0056]所述齿轮箱234的输出轴与所述液力稱合器235的输入轴相连接；
[0057]所述液力耦合器235的输出轴与所述水泵24相连接。
[0058]具体的，由电机22驱动所述齿轮箱234，所述齿轮箱234接受电机22驱动后进而驱动所述液力耦合器235。
[0059]具体的，本发明实施例提供的水泵驱动系统，所述变频器21，可选的，为高压变频器。所述变频器21的外部设置有机柜。
[0060]具体的，本发明实施例提供的水泵驱动系统，所述电机22，可选的，为变频电机。所述变频器21与所述电机22的输入端相连接，通过变频器21，使电机22变频运行，从而使电机22的转速不断变化。
[0061]需要说明的是，变频器在运行过程中会产生许多的热量，如果这些热量得不到及时处理，会使变频器温度进一步升高，造成跳闸等设备运行故障。现有的技术中，在变频器的控制柜顶部安装抽吸式散热风扇，用以把控制柜内的热量向外排出，但是，由于热量大，这一散热方式效果并不理想。为此，在现有技术的基础上，本发明实施例提供一种变频器冷却装置，用以保证在实施本发明技术方案的过程中，变频器能够正常运行，不至于因为过热而出现故障。
[0062]请参阅图3，图3为本发明实施例提供的变频器冷却装置的结构图。本发明实施例提供的变频器冷却装置设置在变频器机柜上，如图3所示，该变频器冷却装置包括:
[0063]第一风道31，第二风道32，吸气单元33，空气水冷换热器34，以及排气单元35 ；
[0064]所述吸气单元33与所述第一风道31相连接，通过所述第一风道31吸收外界的空气，并将外界空气送入所述空气水冷换热器34内；所述空气水冷换热器34与所述吸气单元33相连接，用于对外界空气进行降温，然后将经过冷却处理的外界空气吹到机柜内；
[0065]所述排气单元35与所述第二风道32相连接，用于吸收机柜内热空气并将机柜内热空气通过所述第二风道32排放到机柜外。
[0066]通过本发明实施例提供的变频器冷却装置，吸气单元33不断将外界空气送入所述空气水冷换热器34内，所述空气水冷换热器34对外界空气进行降温，然后不断将经过冷却处理的外界空气吹到机柜内，排气单元35不断将机柜内的热空气排到机柜外，最终实现对变频器较好的冷却，保证变频器正常运行。
[0067]具体的，本发明实施例提供的水泵驱动系统，所述润滑油泵231为所述液力耦合器235的润滑油循环提供动力支持。
[0068]具体的，本发明实施例提供的水泵驱动系统中，所述液力耦合器235通过油为介质进行能量传输，工作油要进行循环，就需要加入本发明实施例提供的所述工作油泵232。
[0069]具体的，本发明实施例提供的水泵驱动系统，所述齿轮箱234，可选的，为增速型齿轮箱，用以增加电机22输入的转速以及液力耦合器235输出的转速。
[0070]具体的，本发明实施例提供的水泵驱动系统，所述水泵24，可选的，为给水泵。
[0071]进一步的，本发明实施例提供的水泵驱动系统，与所述电机22相连接的所述变频器21,另一端与所述水泵驱动系统外部的PLC(Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器)相连接，用于接受PLC的控制，从而控制所述电机22实现变频运行。
[0072]进一步的，所述电机22和所述水泵驱动系统外部的PLC之间，可选的，还设置有工频运行电路(工频旁路)，即所述电机22还通过工频运行电路与所述PLC相连接。显然，PLC通过工频运行电路控制电机22时，电机22会工频运行。
[0073]进一步的，本发明实施例提供的水泵驱动系统，所述齿轮式无级变速器233与所述可编程逻辑控制器PLC相连接，在PLC对电机22进行控制的过程中，会同时对所述齿轮式无级变速器233进行相应的控制，使不论电机22工频运行或者变频运行，所述齿轮式无级变速器233都能够及时响应，保证输出到所述润滑油泵231和所述工作油泵232的转速恒定，满足所述润滑油泵231和所述工作油泵232 二者正常工作的要求，即所述齿轮式无级变速器233输出到所述润滑油泵231和所述工作油泵232的转速能够达到二者的额定工作转速。比如，外部PLC对电机22的控制要求为工频运行时，电机22工频运行驱动本发明实施例提供的水泵驱动系统中的齿轮箱234，与此同时，外部PLC会同时控制本发明实施例提供的所述齿轮式无级变速器233，使所述齿轮式无级变速器233保持输入输出转速一致的状态；比如，外部PLC对电机22的控制要求为变频运行时，PLC通过所述变频器21控制所述电机22变频运行，电机22变频运行驱动本发明实施例提供的水泵驱动系统中的齿轮箱234，与此同时，外部PLC会同时控制本发明实施例提供的所述齿轮式无级变速器233，使所述齿轮式无级变速器233保持输出转速恒定的状态，而不管输入转速如何变化，输出转速，可选的，等于电机22工频运行时所述齿轮箱234的输出轴的转速。因此，驱动所述齿轮箱234的电机22不论工频运行，还是变频运行，本发明实施例提供的水泵驱动系统都能够正常的运作。
[0074]因此，本发明实施例提供的水泵驱动系统，既具有工频定速输入时容积调速的调速型液力耦合器运行方式，又具有变频调速输入时变频调速的增速齿轮箱运行方式，两种方式能够相互切换，一个运行一个备用。
[0075]具体的，本发明实施例提供的水泵驱动系统，所述液力耦合器235包括泵轮和涡轮。
[0076]具体的，所述液力耦合器235的泵轮和涡轮组成一个可使液体循环流动的密闭工作腔，泵轮装在输入轴上，涡轮装在输出轴上。电动机带动输入轴旋转时，液体被离心式泵轮甩出。这种高速液体进入涡轮后即推动涡轮旋转，将从泵轮获得的能量传递给输出轴。最后液体返回泵轮，形成周而复始的流动。液力耦合器靠液体与泵轮、涡轮的叶片相互作用产生动量矩的变化来传递扭矩。
[0077]进一步的，本发明实施例提供的水泵驱动系统，所述液力耦合器235包括勺管。电机22工频运行时，即应用工频输入时，通过勺管进行容积调速的方式；电机22变频运行时，即应用变频输入时，勺管固定在100%，工作轮内充液量固定，泵轮和涡轮此时起到联轴器的作用，通过增速齿轮箱的增速，液力耦合器235此时的效率为液力耦合器235的最高效率。液力耦合器235的输入轴、输出轴的转速通过电机22变频运行进行调节。综合效率等于变频器21效率与调速型液力耦合器235最高效率之积，输出转速相同时的综合效率与容积调速效率之差，即是节电率，输出转速小于等于额定转速75 %时，节电率可达20 %以上。
[0078]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种水泵驱动系统。本发明提供的水泵驱动系统，包括齿轮式无级变速器，所述齿轮式无级变速器的输出轴分别与所述润滑油泵和所述工作油泵相连接，所述齿轮式无级变速器的输入轴与所述齿轮箱的输出轴相连接，在变频器控制电机变频运行时，所述齿轮式无级变速器能够进行相应的转速调整，使输出轴的转速能够满足润滑油泵和工作油泵正常工作的需求。因此，本发明提供的技术方案，在满足电机变频运行以实现节能的前提下，能够继续延用齿轮驱动润滑油泵和工作油泵的方式，从而避免了现有技术中需要引入两个电机分别驱动润滑油泵和工作油泵，放弃齿轮驱动的方式，所带来的增加额外用电量、增加用电成本的问题。
[0079]同时，现有技术是把工作油泵和润滑油泵分别加入一个电机进行驱动，一般需要把工作油泵和润滑油泵拖出到水泵驱动系统的外面，增加场地使用，需要对场地进行改造。应用本发明提供的水泵驱动系统，因不需要引入两个电机分别驱动工作油泵和润滑油泵，因此不需要把工作油泵和润滑油泵拖出到水泵驱动系统的外面，也就避免了对场地进行改造的问题。
[0080]另外，现有技术中，需要引入两个电机分别驱动工作油泵和润滑油泵，这两个电机还需要设置控制柜，因此，会增加不少投入，而本发明提供的水泵驱动系统，只需要增加齿轮式无级变速器，资金投入比现有技术要少。
[0081]另外，本发明提供的技术方案，还提供了一种变频器冷却装置，能够保证在电机变频运行实现节能、齿轮式无级变速器分别驱动润滑油泵和工作油泵实现节电和减少成本的同时，进一步实现对变频器较好的冷却，保证变频器正常运行，为实施本发明的技术方案提供了可靠保证。
[0082]最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0083]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0084]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种水泵驱动系统，其特征在于，包括: 变频器，电机，工变频切换型液力耦合器和水泵； 所述工变频切换型液力耦合器包括:润滑油泵，工作油泵，齿轮式无级变速器，齿轮箱和液力耦合器； 所述变频器与所述电机的输入端相连接； 所述齿轮箱的输入轴与所述电机的输出轴相连接； 所述齿轮箱的输出轴与所述齿轮式无级变速器的输入轴相连接； 所述齿轮式无级变速器的输出轴分别与所述润滑油泵和所述工作油泵相连接； 所述润滑油泵和所述工作油泵分别与所述液力耦合器相连接； 所述齿轮箱的输出轴与所述液力稱合器的输入轴相连接； 所述液力耦合器的输出轴与所述水泵相连接。
2.根据权利要求1所述的水泵驱动系统，其特征在于，所述变频器为高压变频器。
3.根据权利要求1所述的水泵驱动系统，其特征在于，所述电机为变频电机。
4.根据权利要求1所述的水泵驱动系统，其特征在于，所述齿轮箱为增速型齿轮箱。
5.根据权利要求1所述的水泵驱动系统，其特征在于，所述变频器与可编程逻辑控制器PLC相连接。
6.根据权利要求5所述的水泵驱动系统，其特征在于，所述齿轮式无级变速器与所述可编程逻辑控制器PLC相连接。
7.根据权利要求1所述的水泵驱动系统，其特征在于，还包括: 设置在所述电机和所述可编程逻辑控制器PLC之间的工频运行电路。
8.根据权利要求1所述的水泵驱动系统，其特征在于，所述变频器的外部设置有机柜，所述机柜上设置有冷却装置。
9.根据权利要求8所述的水泵驱动系统，其特征在于，所述冷却装置包括: 第一风道；第二风道；与所述第一风道相连接，通过所述第一风道吸收外界空气的吸气单元；与所述吸气单元相连接，对外界空气进行冷却后送入机柜内的空气水冷换热器；以及与所述第二风道相连接，吸收机柜内热空气并将机柜内热空气通过所述第二风道排到机柜外的排气单元。
10.根据权利要求1所述的水泵驱动系统，其特征在于，所述液力耦合器包括勺管、泵轮和涡轮。
【文档编号】F16H41/30GK104196696SQ201410424664
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】王兴峰 申请人:北京联优创展科技有限公司