变速传动技术综述(二)

2019年2月BETVICTOR体育官网泵和系统文章中，我们回顾了多年来泵行业是如何引入更先进和通用的方法来控制泵速的。

为了实现真正的变速控制，我们正在研究以下方法或技术:流体驱动、涡流驱动、绕线转子电机、可调电压直流电(DC)、可调频率交流电(AC)、磁驱动和蒸汽轮机。本系列的第1部分介绍了流体驱动、涡流驱动和绕线转子电机。本文将回顾其他方法或技术。

电子速度控制驱动器:可调电压直流

最古老的电子速度控制方法是直流驱动器，也称为直流电机速度控制系统。直流电机的转速与电枢电压成正比，与电机磁通成反比;电枢电压或磁场电流都可以用来控制电机的速度。直流电动机已经变得昂贵，大多数直流电动机的速度控制系统已经改造与交流电机和交流变速驱动器。交流变速驱动器比直流系统更便宜，更容易获得和更高效。在可能的情况下，许多直流驱动系统已被交流变频驱动器(vfd)所取代。

频率可调驱动器

VFD是控制电动泵送系统速度的最常用方法。

VFD的定义是通过控制供电给电机的电力的频率和电压来控制交流电动机转速的电子设备。一个基本的驱动系统由一个交流电机和由控制系统管理的VFD组成(图1)。

需要一种控制方法来改变驱动器的速度。这种控制方法可以简单到一个开/关开关和一个由操作员控制的速度电位器。更复杂的系统通常包含可编程逻辑控制器(PLC)。

较大的系统通常使用分布式控制系统。这基本上是一台运行软件包的主机，允许操作员通过一个或多个界面屏幕监视和控制他们的整个系统。

驱动器有一个嵌入式微处理器，控制VFD控制器的整体操作。该微处理器具有VFD用户无法访问的操作系统固件。用户定义的编程和参数调整通常通过操作键盘完成。这允许用户定制VFD控制器，以满足特定的工艺，电机和设备要求。

与本文中讨论的其他速度控制方法不同，在应用VFD时，必须解决以下问题以确保最佳可靠性:增加绕组的加热(F级或H级绝缘);增加了绕组绝缘应力;反射波或电压超调;增加轴承电流机会(绝缘轴承、接地刷、接地);增加了振动问题的机会;对声级的影响;大型汽车企业;VFD将如何使用，以及为VFD选择大型电机所需的关键细节。

非正弦VFD波形包含谐波和峰值电压或电流超过正常正弦波电网功率。在低压vfd上，电机通常会看到额外的10到15度温升。在中压vfd上，电机通常只看到3到5度的温升。

在应用VFD时，特定于电机的其他关注事项:电机扭矩，速度和温度;高于基准速度运行;运行电流;起动电流;电动机效率;声音的水平;电机电缆长度及接地。

维护

变频器必须在清洁、过滤的环境中。加热水槽，用真空吸尘器吸走灰尘，不要使用压缩空气。如果脏污严重，使用轻天然纤维刷。不要使用合成的刷子。对于带冷却风扇的12型机框，请根据需要更换过滤网。

进行热扫描，特别注意连接。检查电缆接头扭矩。用兆欧表测量绝缘电阻。

VFD的典型预期寿命为5至10年。10年后，大多数驱动器原始设备制造商将停止生产或更换部件。此外，VFD技术不断变化，使旧驱动器过时。

磁驱动

磁驱动或联轴器的原理与涡流驱动类似。磁驱动用空气间隙取代了电机和负载之间的物理连接。电机转矩通过气隙传递给负载。改变磁铁和导体之间的气隙可以改变磁场的强度，从而控制输出速度。

磁力驱动技术的几个特点:

• 无接触电源传输。这可以消除振动，降低噪音，容忍不对中，提供过载保护，延长电机和设备的寿命，并降低总体维护成本。
• 能源效率。应用程序和负载需求将决定效率。
• 质量。技术提高了产品质量，优化了加工速度。
• 软启动/停止。减少了电机的启动功率需求和由此产生的限电，减轻了峰值功率的费用，允许减小电机的尺寸，增加电机寿命并减少维护。
• 简单而坚固。系统可在内部维护，并可在恶劣条件下使用。

汽轮机传动

蒸汽动力是工业领域最古老的技术之一，从工业革命到20世纪一直提供动力。然而，当应用汽轮机时，有一些限制。
首先，你需要蒸汽，你需要一个产生蒸汽的源。这一要求限制了涡轮机在某些应用中的使用。

蒸汽轮机驱动器最显著的泵送应用是为锅炉给水泵供电。BETVICTOR体育官网

蒸汽轮机是由锅炉产生的热蒸汽驱动的。蒸汽通过控制蒸汽速度的喷嘴进入涡轮机(图2)。涡轮机安装在轴上的叶片与驱动组件(泵)耦合，当蒸汽吹过它们时叶片就会转动。叶片有紧密的间隙，包含蒸汽，最大限度地提高涡轮机的效率。蒸汽在流经涡轮叶片时膨胀和冷却。

旋转元件(轴和涡轮叶片)包含在涡轮的外壳中。

这种外壳必须能承受蒸汽产生的高压和高温。

蒸汽轮机有两种类型:

• 脉冲式汽轮机的特点是从固定喷嘴喷出的蒸汽，推动转子叶片前进(图3)。压力下降发生在固定叶片(喷嘴)中。
• 反应式汽轮机不使用喷嘴。转子叶片配置成使用蒸汽加速通过喷嘴时产生的反作用力形成收敛喷嘴。蒸汽被定子(机壳)中的固定叶片引导到转子上。

效率

蒸汽轮机驱动器或任何发动机的效率可以定义为其将输入能量转换为有用的输出能量的能力，如式1所示。汽轮机效率或等熵效率是将实际输出与理想等熵输出进行比较的效率，以衡量提取功的有效性。

效率(ɳ)=输出/输入
方程1

维护

汽轮机需要在汽轮机入口有正确的蒸汽压力和高蒸汽质量，以确保最佳的可靠性。

维护时要记住的一个原则是蒸汽必须是最高质量的。此外，蒸汽供应管线、阀门和外壳应绝缘，以防止潜在能量的损失。蒸汽供应管线必须正确配置，以去除冷凝水，正确大小的滴水袋和蒸汽疏水阀。

此外，涡轮法兰应减轻过大的力。它们包括管道自重、热膨胀、推力和弹簧速率。

由于安装不当造成的冲击会导致轴承过早失效、喷嘴退化、涡轮叶片失效或变形以及过早耦合失效。

哪种速度控制是最好的?这取决于应用程序和业务模型。此外，还要考虑您的问题和关注点——例如能源效率、可靠性、正常运行时间、生产问题或环境问题。

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