[发明专利]可变速度传动机构及使用其的系统

说明书

系统（1）包括：驱动器（3）；构造成由驱动器（3）驱动旋转的旋转负载（5）；用于可控地改变负载（5）的旋转速度的控制器（12）；以及布置在驱动器（3）与负载（5）之间的可变速度传动机构（11）。可变速度传动机构（11）包括具有第一输入轴（23）、第二输入轴（25）和输出轴（27）的速度求和齿轮布置（21）。输出轴（27）传动地联接至旋转负载（5）。第一输入轴（23）传动地联接至驱动器（3）。连续可变传动装置（43；143；243；343）机械地联接至驱动器（3）且至速度求和齿轮布置（21）的第二输入轴（25）。连续可变传动装置（43；143；243；343）功能地联接至控制器（12）。

技术领域

本公开内容的主题涉及包括从动机器和驱动器的系统。更特别地，本文公开的实施例涉及其中恒定速度驱动器驱动可变速度旋转机器（例如，如，压缩机或压缩机系）旋转的系统。

背景技术

在若干工业应用中，存在对于使用驱动器驱动旋转负载的需要，驱动器在恒定旋转速度下旋转，如，电马达。在一些情形中，旋转负载是涡轮机，如，压缩机。大型轴向或离心压缩机通常用于管线中加压气体来沿管线输送。大型离心或轴向压缩机也用于所谓的LNG应用中，以用于天然气的液化。压缩机用于此设备中，以处理制冷剂流体，制冷剂流体用于闭合循环中来冷却天然气。

在一些应用中，旋转负载的旋转速度需要改变，且可能在额定旋转速度的例如大约70%到大约105%之间调制。电马达可通过使可变频率驱动器介入电分配网与电马达之间来在可变速度下旋转。可变频率驱动器是复杂、昂贵且麻烦的构件，因为它们必须转换电马达所需的很高的功率比。用于驱动大型压缩机的电马达的典型应用可能需要1到几十MW的功率。

因此，存在对允许调制由驱动器驱动的可变速度负载的旋转速度的更方便方式的系统的需要。

发明内容

根据第一方面，为了解决现有技术的上述缺陷，公开了一种系统，包括：优选构造成在大致恒定旋转速度下旋转的恒定速度驱动器；构造成由驱动器驱动在可能变化的速度下旋转的旋转负载；用于可控地改变负载的旋转速度的控制器；布置在恒定速度驱动器与负载之间的可变速度传动机构。根据本文公开的实施例，可变速度传动机构可包括具有第一输入轴、第二输入轴和输出轴的速度求和齿轮布置。在一些实施例中，输出轴传动地联接至旋转负载。第一输入轴可传动地联接至恒定速度驱动器。输出轴的速度是第一输入轴的速度和第二输入轴的速度的函数。连续可变传动装置可机械地联接至恒定速度驱动器，且因此至速度求和齿轮布置的第一输入轴，且至速度求和齿轮布置的第二输入轴。连续可变传动装置构造成改变第二输入轴的速度。来自恒定速度驱动器的功率的大部分经由速度求和齿轮布置从第一输入轴传输至其输出轴，而不会经过连续可变传动装置。来自恒定速度驱动器的功率的仅一部分、通常小于50%、优选小于30%、更优选小于20%经过连续可变传动装置，且因此经由速度求和齿轮布置的第二输入轴来调制以加或减速度。连续可变传动装置功能地联接至控制器，使得速度求和齿轮布置的输出轴的旋转速度且因此传动地联接至所述输出轴的负载的速度可调制，同时恒定速度驱动器且因此速度求和齿轮布置的第一输入轴的旋转速度可保持恒定。

速度求和齿轮布置的第一输入轴可直接地或间接地联接至恒定速度驱动器，即，没有或具有齿轮箱，或布置在其间的任何其它机械装置。因此，速度求和齿轮布置的第一输入轴可在与恒定速度驱动器相同的旋转速度下或在不同的速度下旋转。类似地，速度求和齿轮布置的输出轴可直接地联接至负载，或齿轮箱可设在输出轴与负载之间。

在一些实施例中，负载可包括一个旋转机器，例如，离心、轴向或混合压缩机，或任何其它从动涡轮机，或往复压缩机，或其它旋转负载。在其它实施例中，负载可包括两个或更多个旋转机器。这些后者可能需要在相同或不同的旋转速度下旋转。齿轮箱可布置在按顺序布置的旋转从动机器之间，以提供不同的旋转速度（如果需要）。

在示例性实施例中，连续可变传动装置包括原动部件和从动部件。原动部件可联接至恒定速度驱动器。从动部件可大致布置成与原动部件同轴。从动部件可联接至速度求和齿轮布置的第二输入轴。