[实用新型]大功率重载设备机电液复合软启动/无级调速传动装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种大功率重载设备机电液复合软启动/无级调速传动装置。

背景技术

电动机在负载启动时，会产生5～7倍额定电流强度的启动电流，对大功率电动机来说，大启动电流会对电机和电网产生很大的冲击；而在停机时通过瞬时断电使转速速降至零的控制方式也会给设备带来冲击，降低使用寿命，故在很多工况下不允许大功率机械设备瞬时关机，需要平稳减速的停机；在工作中，同样需要考虑工况变化所引起的大功率机械设备的平稳无级调速问题。要解决上述技术问题，就需要对大功率设备采用软启动/无级调速技术，使其能够实现可控的软启动、软停机、无级调速，过载自动保护及多驱动功率平衡等功能。

国内外在机械、电机和电子、液力和液压等多学科领域对软启动/无级调速技术开展了深入和广泛的研究，开发出了多种多样的软启动/调速装置或设备，大体可归结为：液力偶合器软启动/调速、液体粘性软启动/调速、变频调速软启动、直流调速软启动、变电阻调速、摩擦调速、液压调速等。这些软启动/调速传动装置或系统虽各有特点，但也都有某些无法令用户完全接受的缺点。调速型液力偶合器可通过调节工作腔液体的充满度来改变输出转速和转矩，具有一定软启动功能和调速能力。但长期的理论研究和应用实践表明，其在软启动/调速的功能和性能上远远无法满足现实要求。液体粘性软启动/调速装置利用存在于主、从动摩擦片之间油膜的粘性剪切作用力来传递动力。该装置在一定范围内能够实现主、从动轴之间的无级调速和同步运行，能对传动系统进行过载保护。但在软启动时，电动机处于负载启动状态，启动电流大，电流冲击时间长，电动机的动力通过粘性转矩作用在负载上，不是真正的空载启动。传动效率较低，功率损失大，发热严重，且装置比较复杂，制造和维护成本较高。变频调速软启动、直流调速软启动、变电阻调速、摩擦调速和液压调速等在电器控制上一般均采用控制主驱动电机转速或转矩差以达到双向无级调速，保证机械传动系统平滑过渡。变频调速装置虽然实现了软启动，然大功率的变频控制器价格极为昂贵，且其中的电路和电子元器件维修困难，维护成本高；直流无级调速/软启动的主要问题在于：大功率直流电动机体积庞大，且价格昂贵，特别是变电站的投资往往很大，系统复杂。在潮湿或多尘的环境下，直流电动机的整流子、电刷装置及可控硅的控制部分需要经常维护，维护费用也很高。目前，大功率直流调速系统的价格与大功率变频器的价格相当。变电阻调速虽说也能实现软启动，但电能消耗大，功率越大则使用成本越高，控制系统也越复杂，占用空间也越大；摩擦调速只适用于小功率，当使用在大功率时，摩擦制动力矩大，摩擦发热问题无法解决，摩擦调速方式对于大中型功率主电机来说，还谈不上软启动；现有的液压调速，虽说能实现软启动/无级调速，但设备易泄漏、噪声大、温度高、对环境有污染，且效率低、故障多，因而整体工作性能不佳。此外，还有一些软启动器装置，主要用于电动机的启动过程，其输出只改变电压而不改变频率，不具备无级调速和功率平衡等功能，主要应用于非重要的中小功率传动场合。

大功率重载设备工作时，还必须解决一个对输出过载进行限矩保护的问题。许多大型设备(如大功率皮带输送机)是由多台电动机驱动，在实际工作时，多驱动传动系统中各个电动机的负载情况可能不一样。怎样在多驱动传动系统中采用无级调速减速传动装置保证多驱动功率平衡，从而保障设备平稳工作也是一个问题。

综观上述各种软启动调速装置，没有一种既可做到在保持主电机转速不变的情况下，实现输出转速双向无级调速且平滑过渡；又能使大功率机械设备主电机启动电流小于额定电流而实现软启动；同时具备输出过载限矩保护和多驱动功率平衡等功能；并且还能做到结构简单、工作性能可靠、制造和使用维护成本低廉。对于一些用于井下及易爆场所的大功率设备，传动装置还必须能实现防爆功能。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种结构简单、工作性能可靠、制造和使用维护成本较低的大功率重载设备机电液复合软启动/无级调速传动装置，以小功率辅助电机实现大功率主电机的机械软启动，解决大功率设备启动时的大启动电流对电网产生冲击的问题；以流体传动的连续可控性实现对机械传动连续控制，实现大功率设备工作中的频繁双向平滑无级调速、软停机、输出过载限矩保护及多驱动功率平衡。