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发电厂给水泵变频调速解析
液偶调速电动给水泵节能改造方案解析
——之行星齿轮变矩调速器(VORECON)与变频器(VFD)谁更合适?
广州智光节能有限公司电厂节能技术研究所
自上世纪八十年代以来,国内100MW泵,基本上都是采用液力偶合器(以下简称“液偶”见图1,液力偶合器原理图见图2。
图1
液力偶合器调速给水泵系统示意图图
一、 20100相比在给水泵出口安装30%的效果,但随着科学技术的进步,更新型、主要表现在以下三个方面:
1) 300MW等级机组为
2000000kJ左右,折合功率损耗不少于250kW,300万度。
2) 范,,给水泵电动机的额定容量则ECR工况高出了20%。另一方面,因各机组供电负荷的不同,机组的年平均负荷可能在65%ECR~90%ECR之间,给水泵电动机经常在远离额定负荷的工况下运行,而电动机运行额定负荷下才有最高的效率。
3) 调节方式存在能量损耗。液力偶合器的调速方式为液力滑差间接调速,给水泵转速的变
化不是由给水泵电动机直接产生,所以,泵与风机相似性原理的第三条“功率和转速的三次方成正比”对给水泵电动机的高效运行并不适用,在液力偶合器调速的方式下,给水泵电动机始终在恒速运转,损耗了一定
的功率。
二、选择合适的设备替换液力偶合器
如果有针对性的消除以上三方面的损耗,就会节省给水泵组的能量消耗。那么,就要选
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择合适的设备,对电动给水泵驱动和调节而言,“合适设备”的衡量标准无非是具备高效的能量传递,高品质的转速调节,高性价比的投资费用。
本文主要对两种设备展开分析和讨论。一种是变频器(VFD),已经在国内大量应用有一段不短的时间了,但在给水泵节能改造项目中还算新兵。另外一种是近期由德国福伊特(VOITH)公司在我国推介的所谓新型的液力偶合型调速器——VORECON,宣传谓之“节能之星”。VORECON还没有很确切的中文名称,本文依据VORECON的结构原理和功能,暂且取名为“行星齿轮液力变矩调速器”似乎更贴切。
三、 VORECON是什么?
简而言之,VORECON是一款“液压偶合变矩、行星齿轮传动”的调速装置,见图5。主要由行星变速齿轮+液力变矩器有机组合而成,更直白点说,它的基本部件和原理与小轿车自动档变速箱大同小异,但往往细节决定了特性,独到之处。其实,按照VOITH公司的说法,VORECON始用于1985史了,而立之年的产品已经相对成熟,面的分析中不知能否看出些许端倪。
图5 行星齿轮液力变矩调速器原理示意图
1. 全动式行星齿轮
先说行星齿轮,基本的行星齿轮包括3个活动部件
1) 齿圈
2) 行星齿轮架
3) 太阳轮
普通的行星齿轮工作时要求将其中一个活动部件固定,通过对两个活动部件和一个固定部件不同的换位组合,能够完成减速、增速和固定速比传动等功能。
VORECON的行星齿轮与众不同之处在于,三个活动部件在传递动力过程中都是运动的。
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行星齿轮组的齿圈、行星齿轮和太阳轮相互啮合,齿圈由电动机带动定速旋转,通过行星齿轮自转传导动力驱动太阳轮,太阳轮输出轴连接给水泵,行星齿轮安装在行星齿轮架上围绕太阳轮同步公转,液力变矩器控制行星齿轮架输出的力矩也作用在行星齿轮上,所以