混合动力驱动系统的制作方法

本实用新型涉及节能减排领域，具体而言，涉及一种混合动力驱动系统。

背景技术：

在现有很多生产工艺中，无法消耗完的余热及不可收集燃料往往通过锅炉产生大量的蒸汽，并将蒸汽应用于蒸汽拖动设备能够节省电能。然而，现有许多设备，尤其是大功率设备，如果依靠单纯的蒸汽拖动，不仅启动时间慢，相应调速速度慢，对蒸汽源的不稳定和负载变化反应明显，而且难以实现精准的速度控制。以大功率动力设备为例，很多生产工艺中要求大功率动力设备的转速控制精度高、转速稳定且尽可能地使用低成本能量。

对于大功率设备而言，如果采用电机拖动，耗电量高，运行成本也非常高。虽然当前也有将电机和汽机混合拖动的设备，但仅限于工频状态，电机仅处于四象限工作，不进行电机调速，也不进行汽机调速，即仅处于工频定速方式下运行，而该方式不能满足被拖动设备的实时调速要求。

因而，目前仍需要对大功率设备的拖动动力进行改进，以满足大功率设备对实时快速调速的要求。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种混合动力驱动，以使动力设备能够根据工况需求进行实时快速调速。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种混合动力驱动系统，该混合动力驱动系统包括：动力设备；以及混合动力驱动装置，包括变频电机驱动装置和汽机驱动装置，汽机驱动装置和变频电机驱动装置分别与动力设备驱动连接。

进一步地，变频电机驱动装置包括：变频电机，变频电机与动力设备驱动连接；以及变频器，变频器与变频电机电连接。

进一步地，变频电机驱动装置还包括：第一连轴装置，第一连轴装置设置在动力设备与变频电机之间。

进一步地，汽机驱动装置包括：汽轮机，汽轮机与动力设备驱动连接；以及蒸汽调节阀，蒸汽调节阀设置在汽轮机与蒸汽源之间。

进一步地，汽机驱动装置还包括：第一减速装置，第一减速装置设置在动力设备与汽轮机之间。

进一步地，动力设备为两端驱动动力设备，第一端与变频电机驱动装置相连接，第二端与汽机驱动装置相连接。

进一步地，动力设备为单端驱动动力设备，动力设备通过变频电机驱动装置与汽机驱动装置相连接。

进一步地，混合动力驱动装置还包括第二连轴装置，第二连轴装置设置在变频电机驱动装置与汽机驱动装置之间。

进一步地，汽机驱动装置包括：第二减速装置，汽机驱动装置通过第二减速装置与第二连轴装置相连接。

进一步地，混合动力驱动装置还包括：控制装置，控制装置用于检测变频电机驱动装置的输出功率的变化，并根据变频电机驱动装置的输出功率的变化增加或减小汽机驱动装置的输出功率。

应用本实用新型的技术方案，通过将目前驱动动力设备工作的动力装置改为包括变频电机驱动装置和汽机驱动装置的混合动力驱动装置，既便于充分利用变频电机驱动装置转速可控性高、可实时调速及转速运行稳定的优势来实现对动力设备转速的精准控制和实时控制，又能充分利用以余热锅炉等产生的废蒸汽能作为驱动能量的汽机驱动装置来降低总的能耗。因而，该动力设备既能实现良好的快速调速功能，又能充分利用蒸汽能驱动。同时，变频电机驱动装置和汽机驱动装置还互为备用，任一驱动发生故障，动力设备均可继续运行，提高了运行稳定性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型的一种优选的实施例中的混合动力驱动系统的结构示意图；

图2示出了本实用新型的另一种优选的实施例中的混合动力驱动系统的结构示意图。

上述附图包括以下附图标记：

10、动力设备；20、变频电机驱动装置；30、汽机驱动装置；

21、变频电机；22、变频器；23、第一连轴装置；24、第二连轴装置；

31、汽轮机；32、蒸汽调节阀；33、第一减速装置；34、第二减速装置。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本实用新型。

如背景技术部分所提到的，现有技术中的动力设备，如大功率风机、大功率水泵等在输出功率较大时难以实现快速调速的要求，为了改善这一状况，在本申请一种典型的实施方式中，提供了一种混合动力驱动，如图1和图2所示，该混合动力驱动包括：动力设备10以及驱动动力设备10工作的混合动力驱动装置，混合动力驱动装置包括变频电机驱动装置20和汽机驱动装置30，变频电机驱动装置20和汽机驱动装置30分别与动力设备10驱动连接。

通过将目前驱动动力设备工作的动力装置改为包括变频电机驱动装置和汽机驱动装置的混合动力驱动装置，既便于充分利用变频电机驱动装置转速可控性高、可实时调速及转速运行稳定的优势来实现对动力设备转速的精准控制和实时控制，又能充分利用以余热锅炉等产生的废蒸汽能作为驱动能量的汽机驱动装置来降低总的能耗。因而，该动力设备既能实现良好的快速调速功能，又能充分利用蒸汽能驱动。同时，变频电机驱动装置和汽机驱动装置还互为备用，任一驱动发生故障，动力设备均可继续运行，提高了运行稳定性。

上述动力设备适合任何工艺生产中所用到的需要实时、快速调速的输出功率范围较广的设备，包括但不仅限于风机、水泵等。

上述动力设备中的变频电机驱动装置20可以采用现有变频电机21组件中多个元件，只要能够实现对动力设备10进行实时快速调速即可。在本申请一种优选实施例中，如图1所示，上述变频电机驱动装置20包括：变频电机21与变频器22，变频电机21与动力设备10相连；变频器22与变频电机21相连。

上述优选实施例中，变频器22的功能是对变频电机21进行电能供给和速度控制。由于交流电机机械性能硬，调速快速且稳定，变频器22控制变频电机21转速能实现快速调整和稳定控制，从而实现动力设备的快速转速和稳定转速。此外，当变频器22为四象限变频器时，在某些特定情况下，还可以以发电状态工作。变频器22的可运行范围广，控制更容易实现。而变频电机21能够长期在可变速的运行状态下对动力设备10进行驱动，因而能够实时快速地调控动力设备10转速，满足动力设备10不同工况下的功率输出需求。

由于动力设备10运行在不同工况状态下对输出功率的需求存在差异，当动力设备10转速发生变化(即输出功率发生改变)时，动力设备10的运行负荷发生变化，变频电机21和汽机驱动装置30所承担的负荷也需要相应变化。上述动力设备采用混合动力驱动装置的目的是将两种动力装置的优势互补，在总体能耗较低的情况下，根据动力设备10运行的不同工况状态下对输出功率的需求，来实时调整动力设备10的转速。为了实现上述目的，在本申请一优选实施例中，上述汽机驱动装置30与变频电机驱动装置20相之间通过变频器22输出的变频信号连接。

上述优选实施例中，当动力设备10转速发生变化(即输出功率发生改变)时，由于变频电机21相对汽机驱动装置30具有较硬的机械特性，动力设备10速度循环跟随变频电机21转速变化。此时，若动力设备10速度增加，变频电机21功率输出比例增加，汽机驱动装置30的功率输出比例减小。当变频电机21速度稳定后，则汽机驱动装置30则根据变频器22输出的变频信号，再次调节汽机驱动装置30的功率输出比例，使得变频电机21的功率输出比例适当降低或降低至某一设定值。若动力设备10速度减小，变频电机21的功率输出比例减小；若汽机驱动装置30的输出功率超出了动力设备10实际需要功率，而此时变频电机21处于发电状态，可以通过变频器22(如四象限变频器)将电能反馈至电网，此时仍能保证稳定的转速要求。

在本申请一种优选实施例中，上述变频电机驱动装置20还包括：第一连轴装置23，第一连轴装置23设置在动力设备10与变频电机21之间。用于联接变频电机驱动装置20的变频电机21与动力设备10，以实时、快速调控动力设备10的运转速度。

在一优选实施例中，如图1所示，上述汽机驱动装置30包括：汽轮机31，汽轮机31与动力设备10相连；以及调节汽轮机31中蒸汽流量的蒸汽调节阀32。

上述优选实施例中，在变频电机21与汽轮机31混合驱动动力设备10的过程中，变频器22通过频率调整改变变频电机21转速，蒸汽调节阀32通过调节汽轮机31进汽量使得变频电机21承担的输出功率在设定值范围内。当动力设备10转速变化，动力设备10负荷发生变化，变频电机21和汽轮机31承担负荷也发生变化，在此过程中，由于变频电机21调速快，能够快速响应并满足动力设备10负荷的变化，此时，只是变频电机21和汽轮机31的功率输出比例发生变化，但对动力设备10的速度稳定性并无影响。因此，双驱动相互匹配自适应，既能快速调速、减少能耗，又能防止驱动故障导致动力设备10停机，提高了动力设备10运行稳定剂。

上述优选实施例中，在开机时，汽轮机31需要预热，时间长，因而此时使用变频电机21启动动力设备10，通过蒸汽调节阀32调整供给汽轮机31的蒸汽量，使得汽轮机31进行预热升温，并逐步增加汽轮机31的蒸汽供给量，直至预热过程完成后，进入正常运行。停机时，汽轮机31也不能突然停车。变频电机21停止，变频器22停止向变频电机21供电后，通过汽轮机31盘车电机对汽轮机31盘车，缓慢降温，直至温度降到汽轮机31可停车温度。

在本申请另一种优选实施例中，上述汽机驱动装置30还包括第一减速装置33，第一减速装置33设置在动力设备10与汽机驱动装置30之间。上述第一减速装置33是对汽机驱动装置30的转速进行减速，以适应动力设备10的运转需求范围。

上述动力设备中，动力设备10对于该混合动力驱动装置，既可以由双端驱动来实现也可以通过单端驱动来实现。在一优选实施例中，如图1所示，上述动力设备10为两端驱动动力设备10，第一端与变频电机驱动装置20相连，第二端与汽机驱动装置30相连。在另一优选实施例中，如图2所示，上述动力设备10为单端驱动动力设备10，动力设备10通过变频电机驱动装置20与汽机驱动装置30相连。

当动力设备10为单端驱动时，混合动力驱动装置还包括：第二连轴装置24，第二连轴装置24设置在变频电机驱动装置20与汽机驱动装置30之间。该第二连轴装置24用于连接变频电机驱动装置20和汽机驱动装置30，以使汽机驱动装置30的转速与变频电机驱动装置20的转速相适应。此外，如图2所示，根据需要混合动力驱动装置还可以在变频电机21与动力设备10之间设置额外的连轴装置，比如第三连轴装置。

优选地，汽机驱动装置30还包括第二减速装置34，汽机驱动装置30通过第二减速装置34与第二连轴装置24相连。上述第二减速装置34是对汽机驱动装置30的转速进行减速，以适应动力设备10的运转需求范围，并通过第二减速装置34与变频电机驱动装置的转速相匹配。

优选地，上述汽机驱动装置30与变频电机驱动装置20相之间还设置有控制装置，该控制装置接受变频器22输出的变频信号，并根据该变频信号对汽机驱动装置30的输出功率发出指令，从而使得汽机驱动装置30的输出功率能够随变频电机21的功率输出比例的变化而变化。

当动力设备10转速变化时，动力设备10负荷发生变化，变频电机21和汽机驱动装置30所承担的负荷也发生变化。在此过程中，由变频电机21来调控动力设备10速度，当动力设备10速度稳定后，再由变频器22输出的变频信号传递给控制系统，并由控制系统控制汽机驱动装置30输出的功率比例与变频电机21输出的功率比例相适应。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

通过将目前驱动动力设备工作的动力装置改为包括变频电机驱动装置和汽机驱动装置的混合动力驱动装置，既便于充分利用变频电机驱动装置转速可控性高、可实时调速及转速运行稳定的优势来实现对动力设备转速的精准控制和实时控制，又能充分利用以余热锅炉等产生的废蒸汽能作为驱动能量的汽机驱动装置来降低总的能耗。因而，该混合动力驱动既能实现良好的快速调速功能，又能充分利用蒸汽能驱动。

同时，变频电机驱动装置和汽机驱动装置还互为备用，任一驱动发生故障，混合动力驱动均可继续运行，提高了运行稳定性。上述变频电机失电时，断开变频电机供电电路，剩余汽机驱动装置仍可驱动动力设备运行，尽管此时调速性能减低。当汽机驱动装置中汽轮机的汽源断开时，此条件下虽未能利用蒸汽能，但动力设备仍可按变频电机的驱动方式运行。可见，本申请通过混合动力驱动装置驱动动力设备运行的混合动力驱动，不仅能够提高混合动力驱动在正常状态下的以较低的能耗实现快速实时调速，而且还能预防异常状态下的运行稳定性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。