[发明专利]将负载转速在工频转速与永磁调速之间切换的设备

说明书

技术领域

本发明属于动力领域，特别涉及一种将负载转速在工频转速与永磁调速之间切换的设备。

背景技术

大型旋转设备，如风机和泵等，一方面，为了运行安全，设计裕量都较大，另一方面，由于风机和泵等设备不能满负荷运行，有些设备甚至长期处于低负荷，风机和泵的流量分别通过挡板和阀门控制，造成较大的节流损失。负载的功率和电机转速成三次方比例关系，低负荷时工频转速的情况下电机本身耗能较大，如果能够在负载低负荷时将电机转速适当降低将存在较大的降耗空间。因此，调速设备：变频器和永磁调速器，应运而生。

根据公式和(式中Q₁、Q₂、n₁、n₂、P₁、P₂分别表示不同工况下的流量、转速和功率)，可知流量与转速成一次方正比例关系、功率与转速成三次方正比例关系，当需求流量降低时，正比例降低转速的同时，出力仅是原来的三次方关系，因此降低电机转速时电耗降低远远高于转速降低幅度。

变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n＝60×f(1-s)/p(式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数)；通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。目前变频调速技术比较成熟，可以用于目前几乎所有的变负荷旋转设备，节能效果显著。并且变频调速器可以实现在线切换，一旦变频器出现故障，可以在线将变频切换到工频运行，不影响整个系统的安全运行。但是，由于变频器对环境适应能力强，对粉尘和高温敏感，需要将变频器单独安置在空调密闭房内，另一方面，变频器寿命短、维护量大，模块老化较快、更换频率高，所以目前即使变频器已经广泛应用，但是由于其结构和性能的局限性，诟病一直存在而不能彻底解决。

永磁调速器是类似于变频器的一类调速设备，它是通过铜导体和永磁体之间的气隙实现由电动机到负载的转矩传输。该技术实现了在驱动(电动机)和被驱动(负载)侧没有机械链接。其工作原理是一端稀有金属氧化物硼铁钕永磁体和另一端感应磁场相互作用产生转矩，通过调节永磁体和导体之间的气隙就可以控制传递的转矩，从而实现负载速度调节。永磁调速器占地面积小，不需要另外加盖安装房子和空调降温，平时维护量小，设备寿命长，但是永磁调速器存在一个目前不能普遍应用的弱点，那就是由于永磁调速器直接安装在电机和负载之间，一旦永磁调速器出现故障，只能停机，然后再对永磁调速器检修，如果不能很快将故障排除，只能将永磁调速器拆除返厂，将电机前移，重新与负载连接固定。对于没有备用的大型旋转设备来说，永磁调速器故障后不能很快切换到工频是用能单位不能接受的一个主要缺陷，也是主体发电厂在风机方面迟迟没有采用永磁调速的原因。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种将负载转速在工频转速与永磁调速之间切换的设备，其包括：永磁调速单元、工频转速单元和切换单元；所述永磁调速单元设置于所述负载和为所述负载旋转提供源动力的电动机之间，具有：永磁调速器，用于对负载的转速进行调节；第一主传动轴，所述第一主传动轴的右侧与所述永磁调速器的主动转子侧连接，所述第一主传动轴的左侧与待连接的所述电动机的输出轴传动连接；以及第二主传动轴，所述第二主传动轴的左侧与所述永磁调速器的从动转子侧连接，所述第二主传动轴的右侧与待连接的所述负载的输入轴传动连接；所述工频转速单元设置于所述负载和所述电动机之间，具有：第三传动轴，所述第三传动轴的左侧与待连接的所述电动机的输出轴传动连接，所述第三传动轴的右侧与待连接的所述负载的输入轴传动连接；所述切换单元用于使所述永磁调速单元和所述工频转速单元在所述负载和所述电动机之间切换。

在如上所述的设备中，优选，所述第一主传动轴的左侧和所述第二主传动轴的右侧均沿各自传动轴的轴向方向设置有第一插口；所述第一主传动轴的第一插口套接于所述电动机的输出轴，且所述第一主传动轴的第一插口和所述电动机的输出轴依次经第一插销穿过，以实现所述第一主传动轴和所述电动机的传动连接；所述第二主传动轴的第一插口套接于所述负载的输入轴，且所述第二主传动轴的第一插口和所述负载的输入轴依次经第二插销穿过，以实现所述第二主传动轴和所述负载的输入轴传动连接。

在如上所述的设备中，优选，所述第一主传动轴的左侧和所述第二主传动轴的右侧均套接有齿轮；所述第一主传动轴的左侧通过齿轮啮合与所述电动机的输出轴传动连接；所述第二主传动轴的右侧通过齿轮啮合与所述负载的输入轴传动连接。