专利名称：一种数控串联变工况离心风机的制作方法
一种数控串联变工况离心风机，它属于可控制输出工况的大型工业离心风机，适用于各种需对输送风量工况进行调节的场合，特别适合于按如象大型锅炉风机、矿井通风风机等需要调节输出流量的工业离心风机。
现在的大型工业离心风机，一般都不能主动改变工况。为满足对输送工况(流量和/或压力)的控制，特别是对流量的控制，多采用加装挡板节流的方法。通过改变挡板的开度，来相应调节输出工况。这种控制方法虽然简单，易行，设备投资增加很少。但由于存在节流损失，附加能量耗损甚多，使效率降低。这对于大型工业离心风机站，浪费是惊人的，一般达到30%。为减少调节附加能耗，现在国内开始采用液力变矩器进行工况控制，它加在驱动电机与离心风机输入轴之间，通过对液力变矩器的控制，改变离心风机的驱动力矩和转速。使用液力变矩器控制工况虽然可以减少附加调节能量耗损，一般可做到附加能耗只有10%左右，但成本有一定的增加，而且液力变矩器的维护工作量较多。随着大功率变频技术的发展，个别要求变工况的工业离心风机，也有采用变频驱动技术控制变工况的。通过控制改变驱动电源频率来直接改变驱动电机的工况。这种方法可以把调节附加能耗降低到3%之下。但由于大功率变频设备的成本很高，技术难度大。它的价钱与输出功率的关系是非线性的，功率越大，单位功率的成本增加越大。大功率调频设备的技术管理和操作素质要求甚高。现在很难在大功率工业离心风机组中推广使用。
本发明的目的是发明一种数控串联变工况离心风机，它可以使用数控直接改变离心风机的输出工况，并且只有很小的调节附加能耗和较少的成本增加。
本发明的结构如附
图1所示，它有主离心风机1、主离心风机电机2、辅离心风机3、辅离心风机电机4、可控变频器5、标准工业控制介面6、中央控制计算机7、中央控制计算机7通过标准串行通讯接口与标准工业控制介面6相连，在标准工业控制介面6中插有与可控变频器5相连并对其进行控制的控制适配模块8，其特征在于主离心风机电机2输入端与工业供电电网相连，辅离心风机电机4输入端与可控变频器5相连，并由可控变频器5驱动，辅离心风机电机4为稀土永磁电机，辅离心风机3的输出端与主离心风机1输入端相连。
附图1为本发明的结构示意图。
附图2为主离心风机1的排量-压力特性曲线图。
附图3为辅离心风机3的排量-压力特性曲线图。
本发明的工作原理如下，把主离心风机1的输入端与辅离心风机3相连，由辅离心风机3提供主离心风机1所需要的进风压力，满足主离心风机1的要求。主离心风机1与辅离心风机3的扬程比一般为1∶5至1∶20之间之间，一般以1∶10为最佳，它们的额定排量相同。主离心风机1由接于电网的普通主离心风机电机2驱动，它是不能主动变工况的，但由于主离心风机1不是恒速工作，它有如附图2所示的输出特征。在附图2中给出了主离心风机1的Q-P(排量-压力)特性曲线，从附图2中可以看出，当主离心风机扬程(压力)变化△P后，排量也将变化△Q，压力下降，排量增加。因此它可以被动改变工况。在本发明中，辅离心风机电机4与可控变频器5相连并由它驱动。通过可控方法改变可控变频器5的输出频率，就可以主动改变辅离心风机电机4的输出转速。由于主离心风机1和辅离心风机3是串连的，因此它们的排量相等，并等于实际排量。输出压力为两离心风机压力之和(P1+P3)。当外界负荷(压力)不变时，主动改变辅离心风机电机4的转速，从n1变为n2，相应于它的特性图中从曲线Ln1变为Ln2。保持总压不变，其两离心风机的分压分别从P1和P3变为P1′和P3′，并且有P1+P3＝P1′+P3′)。从图中可以看出，流量从Q变为Q′，发较大的变化。因此使用比较小的控制功率，可以得到比较大被控流量。当外界流量不变时，其压力的变化值为辅离心风机3的压力变化值。
本发明的控制原理如下当中央控制计算机7根据程序或接受外界命令要求改变输出流量时，中央控制计算机7通过标准串行通讯接口发出选通与可控变频器5相连并对其进行控制的控制适配模块8的地址选通信号。标准工业控制介面在接收到地选信号后，选通相应的控制适配模块8。选通后中央控制计算机7把解算出的新的输出流量所对应的可控变频器5控制参数送出，由控制适配模块8接收并锁存。控制适配模块8把接收到的信号经D/A变换后控制变频器5的输出频率，从而改变输离心风机的输出工况，达到控制工况的目的。
本发明中，只有辅离心风机电机4使用变频驱动，由于辅离心风机3的功率一般只是主离心风机1的1/5到1/20，因此变频电源的功率相应不是很大。利用主离心风机1的Q-H特性，通过控制辅离心风机3工况，就能改变主离心风机1工况，可以降低控制设备的成本，降低操作和技术管理要求。
本发明中，对工况的控制使用了数控变频技术，并且主离心风机1无控制调节，因此它的附加调节能耗很小。
本发明采用数控变频技术对与主离心风机串联的辅离心风机进行工况调节，利用主离心风机的Q-H特性，实现了对整个离心风机组的输出控制，由于辅离心风机相对于主离心风机来说功率较小，因此它的驱动功率也较小，不需要采用昂贵的大功率变频设备，可以大大降低控制设备成本。同时，由于采用数控变频设备驱动，而且只是驱动辅离心风机，因此它的附加调节能耗很小。
本发明中，为得到较大的流量控制范围，主离心风机1可以选用输出特性曲线比较“硬”(单位排量变化引起的扬程变动较小)的离心风机。
本发明中，主离心风机电机2可以使用普通交流异步电机，本发明无特殊要，辅离心风机电机4可以采用稀土永磁转子电机。该电机在变频器与的驱动下有很大的转速工作范围和较高的驱动效率。
在本发明中，标准工业控制介面7可以选用美国ME公司(MECHATRONIC EQUIPMENT INC.)的I/O 32，或是美国OPTO 22公司的PB16AH。中央控制计算机6可以选用美国OPTO 22公司的LC4控制器，也可以选用美国ME公司的PCS-1工业过程控制工作站，还可以选用普通PC计算机。适配模块8可以采用OPTO 22公司的DF3或类似的D/F转换模块。
本发明中的可控变频器6，可以是使用可控硅逆变电源，也可以是用VMOS管组成的开关电源，如专利号为CN90202757和专利号为CN90203323的专利，通过可变频脉冲或矩形波驱动，还可以使用日本富士公司的G7系列逆变器，本发明无特殊要求。
权利要求
1.一种数控串联变工况离心风机，它有主离心风机(1)、主离心风机电机(2)、辅离心风机(3)、辅离心风机电机(4)、可控变频器(5)、标准工业控制介面(6)、中央控制计算机(7)，中央控制计算机(7)通过标准串行通讯接口与标准工业控制介面(6)相连，在标准工业控制介面(6)中插有与可控变频器(5)相连并对其进行控制的控制适配模块(8)，其特征在于主离心风机电机(2)输入端与工业供电电网相连，辅离心风机电机(4)输入端与可控变频器(5)相连，并由可控变频器5驱动，辅离心风机电机(4)为稀土永磁电机，辅离心风机(3)的输出端与主离心风机(1)输入端相连。
全文摘要
一种数控串联变工况离心风机。它有主离心风机及电机、辅离心风机及电机、可控变频器等，其特征在于主风机电机输入端与工业供电电网相连，辅风机电机输入端与可控变频器相连并由其驱动，辅风机电机为稀土永磁电机，辅离心风机的输出端与主离心风机输入端相连。用数控变频技术对辅离心风机进行工况调节，利用主离心风机的Q-P特性，实现了对整个离心风机组的输出控制，不需要采用昂贵的大功率变频设备，而且附加调节能耗很小。
文档编号F04D27/00GK1103467SQ9311509
公开日1995年6月7日 申请日期1993年11月29日 优先权日1993年11月29日
发明者石行 申请人:北京市西城区新开通用试验厂