永磁同步電機(jī)恒壓無負(fù)壓供水機(jī)組的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于供水機(jī)組技術(shù)領(lǐng)域，特指一種永磁同步電機(jī)恒壓無負(fù)壓供水機(jī)組。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城鄉(xiāng)人民生活水平的不斷提高，城市及小城鎮(zhèn)定的高樓越來越多，樓宇的供水設(shè)備也在不斷的更新。目前城市樓宇的供水大部都使用恒壓無負(fù)壓的栗機(jī)組供水，采用矢量變頻器驅(qū)動(dòng)三相異步電機(jī)，通過各組壓力傳感器，對(duì)進(jìn)出水管路進(jìn)行恒壓控制，實(shí)現(xiàn)樓宇恒壓供水自動(dòng)化。這類機(jī)組雖然比以前單栗機(jī)供水的效率提高了很多，但是由于采用的電機(jī)是三相異步電機(jī)，不是高效的永磁同步電機(jī)，因此效率還有較大的提升空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種全自動(dòng)、安全可靠、工作效率高的變頻驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)的離心栗和異步起動(dòng)永磁同步電機(jī)的離心栗組合的恒壓無負(fù)壓供水機(jī)組。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]永磁同步電機(jī)恒壓無負(fù)壓供水機(jī)組，包括穩(wěn)流罐，穩(wěn)流罐的上方安裝有壓力傳感器和負(fù)壓消除器，穩(wěn)流罐上還設(shè)置有進(jìn)水端和出水端，進(jìn)水端設(shè)置有負(fù)壓表，出水端連接一個(gè)匯流總管I，匯流總管I的一側(cè)設(shè)置有匯流總管Π，匯流總管I和匯流總管Π之間通過若干個(gè)的并聯(lián)設(shè)置的支路連通，每個(gè)支路的中部均串聯(lián)有水栗和截止閥，匯流總管Π連接用戶水口；所述的水栗包括一個(gè)主栗和若干副栗，所述主栗為變頻驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)的離心栗，所述副栗包括一個(gè)以上的異步起動(dòng)永磁同步電機(jī)的離心栗;所述的變頻驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)的離心栗配備有變頻驅(qū)動(dòng)器、所述壓力傳感器分別與變頻驅(qū)動(dòng)器連接，變頻驅(qū)動(dòng)器一般放置在控制柜內(nèi)。所述的異步起動(dòng)永磁同步電機(jī)不需要變頻驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行。
[0006]所述副栗為一臺(tái)變頻驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)的離心栗;或，所述副栗為一臺(tái)異步起動(dòng)永磁同步電機(jī)的離心栗;或，所述副栗為兩臺(tái)以上的異步起動(dòng)永磁同步電機(jī)的離心栗。
[0007]所述異步起動(dòng)永磁同步的離心栗包括栗體和電機(jī)，電機(jī)的轉(zhuǎn)子包括位于中心的轉(zhuǎn)軸和套在轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)子鐵芯，轉(zhuǎn)子鐵芯是由多個(gè)圓形硅鋼片轉(zhuǎn)軸軸向疊加而成，所述轉(zhuǎn)子鐵芯的周向均勻的插設(shè)有多個(gè)導(dǎo)條繞組，所有導(dǎo)條繞組圍成一圓形鼠籠結(jié)構(gòu);在轉(zhuǎn)子鐵芯上還設(shè)置有一組或二組或兩組以上的永磁體，永磁體對(duì)稱設(shè)置在轉(zhuǎn)軸周側(cè)并和圓形鼠籠成上下或混合交疊，永磁體在轉(zhuǎn)子鐵芯徑向截面上形成一組或兩組沿該對(duì)永磁體徑向中心線對(duì)稱分布的異性磁極。
[0008]所述轉(zhuǎn)子上的圓形鼠籠為鑄鋁或銅，永磁體內(nèi)置于圓形鼠籠中。
[0009]所述永磁體包括第一級(jí)永磁體和第二級(jí)永磁體，第一級(jí)永磁體安裝在相鄰的兩個(gè)導(dǎo)條繞組之間，兩個(gè)相鄰的第一級(jí)永磁體之間的導(dǎo)條繞組內(nèi)側(cè)設(shè)置有所述第二級(jí)永磁體。
[0010]所述離心栗是單級(jí)或多級(jí)，立式或臥式，潛水式或陸地式的各類離心栗。
[0011 ]所述永磁體內(nèi)置于轉(zhuǎn)子鐵芯時(shí)，永磁體根據(jù)級(jí)對(duì)數(shù)徑向內(nèi)置于轉(zhuǎn)子鐵芯，或，切向內(nèi)置于轉(zhuǎn)子鐵芯，或，徑向和切向間隔混合內(nèi)置于轉(zhuǎn)子鐵芯;所述永磁體內(nèi)置于轉(zhuǎn)子鐵芯上并呈一字型或V型或U型或W型。
[0012]所述導(dǎo)條繞組的橫截面呈圓形、梨形、倒梨形或其他形狀。
[0013]所述的永磁體包括釹鐵硼磁體、釤鈷磁體和鐵氧磁體。
[0014]所述控制柜內(nèi)設(shè)置有變頻驅(qū)動(dòng)器，變頻驅(qū)動(dòng)器的變頻調(diào)速控制電路包括信號(hào)設(shè)定單元、A/D轉(zhuǎn)換單元、數(shù)據(jù)處理單元及D/A轉(zhuǎn)換單元，A/D轉(zhuǎn)換單元包括一路外部數(shù)字或模擬信號(hào)輸入端，外部數(shù)字或模擬信號(hào)輸入端與所述壓力傳感器連接，數(shù)據(jù)處理單元與信號(hào)設(shè)定單元、A/D轉(zhuǎn)換單元、D/A轉(zhuǎn)換單元聯(lián)接;D/A轉(zhuǎn)換單元具有一個(gè)數(shù)字或模擬信號(hào)輸出端，D/A轉(zhuǎn)換單元的數(shù)字或模擬信號(hào)輸出端與變頻器連接。
[0015]所述的變頻驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)的離心栗設(shè)置也有兩個(gè)或三個(gè)都用變頻驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)的栗，功能也能實(shí)現(xiàn)，主要還是使用的變頻控制器多了，成本增加。
[0016]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)突出且有益的技術(shù)效果是:
[0017]本發(fā)明采用永磁同步電機(jī)，在一個(gè)栗電機(jī)或兩個(gè)栗電機(jī)中采用變頻驅(qū)動(dòng)器加變頻驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)，而在2個(gè)或2個(gè)以上的栗電機(jī)時(shí)，則采用I個(gè)變頻驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)，另外幾個(gè)栗電機(jī)則采用異步起動(dòng)永磁同步電機(jī)，異步起動(dòng)的永磁同步電機(jī)運(yùn)行不需要變頻驅(qū)動(dòng)器，本方案解決了永磁同步電機(jī)在恒壓無負(fù)壓設(shè)備配置上，特別是多栗電機(jī)的應(yīng)用難題，使永磁同步電機(jī)可以全面取代異步電機(jī)變頻的恒壓無負(fù)壓供水，達(dá)到最大的節(jié)能效果。
[0018]異步起動(dòng)永磁同步電機(jī)在圓形鼠籠結(jié)構(gòu)的空隙加入表面一段永磁體，與圓形鼠籠結(jié)構(gòu)下面的永磁體成雙層永磁體結(jié)構(gòu)，成第一永磁體和第二永磁體，圓形鼠籠結(jié)構(gòu)主要獲得起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在定子線圈旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子上的永磁體隨即旋轉(zhuǎn)，在接近定子磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度時(shí)，靠永磁體牽入同步。這個(gè)放置在導(dǎo)條中間的永磁體由于相對(duì)于軸心的位置半徑更大，能起到的力矩更大些，還有磁鋼越接近轉(zhuǎn)子表面，磁密就越大，永磁體是獲得牽入同步所需要的轉(zhuǎn)矩，兩方面充分兼顧，使電機(jī)充分獲得較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和足夠的牽入同步轉(zhuǎn)矩。本結(jié)構(gòu)也可以和圖例的其他組合配合使用，構(gòu)成異步起動(dòng)永磁同步運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)。
[0019]異步起動(dòng)永磁同步電機(jī)的電機(jī)所組成的栗與現(xiàn)有的采用高效的異步電機(jī)的栗相比，它的電機(jī)效率還能提高5-7%，栗的機(jī)組效率也相應(yīng)提高了，異步起動(dòng)永磁同步電機(jī)的同步穩(wěn)速功能，能使栗在電網(wǎng)電壓變化及負(fù)載大小變化時(shí)使栗的揚(yáng)程和流量保持不變。還可應(yīng)用在沒有配變頻器的所有栗立式或臥式、單級(jí)或多級(jí)的離心式栗上，實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的工作。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡圖。
[0021]圖2是本發(fā)明的穩(wěn)流罐的結(jié)構(gòu)簡圖。
[0022]圖3是本發(fā)明的變頻調(diào)速控制電路的原理圖。
[0023]圖4是本發(fā)明的永磁同步的離心栗的結(jié)構(gòu)簡圖。
[0024]圖5是異步起動(dòng)永磁同步的離心栗的永磁體安裝示意圖之一。
[0025]圖6是異步起動(dòng)永磁同步的離心栗的永磁體安裝示意圖之二。
[0026]圖7是異步起動(dòng)永磁同步的離心栗的永磁體安裝示意圖之三。
[0027]圖8是異步起動(dòng)永磁同步的離心栗的永磁體安裝示意圖之四。
[0028]圖9是異步起動(dòng)永磁同步的離心栗的永磁體安裝示意圖之五。
[0029]圖10是異步起動(dòng)永磁同步的離心栗的永磁體安裝示意圖之六。
[0030]圖11是異步起動(dòng)永磁同步的離心栗的永磁體安裝示意圖之七。
[0031 ]圖12是異步起動(dòng)永磁同步的離心栗的永磁體安裝示意圖之八。
[0032]圖13是異步起動(dòng)永磁同步的離心栗的永磁體安裝示意圖之九。
[0033]圖中:1-葉輪;2-電機(jī);3-轉(zhuǎn)軸;4-轉(zhuǎn)子鐵芯；5-導(dǎo)條繞組;6_空氣隔磁槽;7_永磁體;8-第二永磁體;9-第一級(jí)永磁體;10-栗體;11-定子；
[0034]12-負(fù)壓消除器;13-進(jìn)水端；14-進(jìn)水接頭；15-恒壓腔；16-穩(wěn)壓腔;17-罐體;18-支腳;19-旁通管;20-出水接頭;21-出水端;22-管道;23-支腳；
[0035]30-控制柜;31-壓力罐;32-底座；33-匯流總管I; 34-變頻驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)的離心栗;35-支路;36-匯流總管Π ; 37-電機(jī);38-異步起動(dòng)永磁同步電機(jī)的離心栗；39-離心栗的出水口； 40-離心栗的進(jìn)水口。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖以具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0037]永磁同步電機(jī)恒壓無負(fù)壓供水機(jī)組，包括穩(wěn)流罐，穩(wěn)流罐的上方安裝有壓力傳感器和負(fù)壓消除器12，穩(wěn)流罐上還設(shè)置有進(jìn)水端13和出水端，進(jìn)水端設(shè)置有負(fù)壓表，出水端連接一個(gè)匯流總管I，匯流總管I的一側(cè)設(shè)置有匯流總管Π，匯流總管I和匯流總管Π之間通過若干個(gè)的并聯(lián)設(shè)置的支路連通，每個(gè)支路的中部均串聯(lián)有水栗和截止閥，匯流總管Π連接用戶接水口；所述的水栗包括一個(gè)變頻驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)的離心栗和一個(gè)以上的異步起動(dòng)永磁同步電機(jī)的離心栗，所述的變頻驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)的離心栗配備有變頻器驅(qū)動(dòng)器，所述壓力傳感器、負(fù)壓消除器分別與變頻控制器連接。
[0038]所述副栗為一臺(tái)異步起動(dòng)永磁同步電機(jī)的離心栗;或，所述副栗為兩臺(tái)以上的異步起動(dòng)永磁同步電機(jī)的離心栗?；颍龈崩鯙橐慌_(tái)變頻驅(qū)動(dòng)永磁同步電機(jī)的離心栗。
[0039]機(jī)組的幾個(gè)栗額定揚(yáng)程流量等參數(shù)一樣，變頻驅(qū)動(dòng)的永磁同步電機(jī)的栗作為常用主栗。在栗運(yùn)行過程中，壓力傳感器傳過來的信號(hào)和控制器設(shè)定的水壓力數(shù)值比較，經(jīng)驅(qū)動(dòng)器程序?qū)蹼姍C(jī)驅(qū)動(dòng)，并自動(dòng)調(diào)節(jié)合適的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，使栗葉輪在這一速度下運(yùn)行的壓力正符合設(shè)定的壓力要求。在流量達(dá)到最大值后，流量繼續(xù)需求，在要過這臨界值時(shí)，啟動(dòng)第二臺(tái)栗，如果這臺(tái)栗電機(jī)也是變頻驅(qū)動(dòng)的永磁同步電機(jī)時(shí)，兩臺(tái)栗同時(shí)變頻，保持水的壓力不變。
[0040]如果啟動(dòng)的第二臺(tái)栗是異步起動(dòng)的永磁同步電機(jī)，那么這個(gè)變頻器的程序又不一樣的，在流量達(dá)到最大值后，流量繼續(xù)需求，在要過這臨界值時(shí)，變頻控制器的程序通過端口控制交流接觸器啟動(dòng)另一臺(tái)異步起動(dòng)的永磁同步電機(jī)，這臺(tái)異步起動(dòng)的永磁同步電機(jī)的電源不由變頻器供給，而是直接切換到工頻運(yùn)行，一起動(dòng)就達(dá)到最高轉(zhuǎn)速，由于管路壓力值的上升，變頻控制的主栗的轉(zhuǎn)速又會(huì)快速下降，降到總壓力的要求，保持管路的壓力不變。如果水流量需求上升前面兩個(gè)栗的最大值后，就如上面的原理一樣啟動(dòng)第三臺(tái)栗。在水用量減小時(shí)，也按這個(gè)原理逐個(gè)停機(jī)。
[0041]為了保持栗壓力的基本穩(wěn)定，在壓力值的設(shè)置上采用上壓力值和下壓力值兩個(gè)數(shù)值，中間有一個(gè)比較寬的差值，使栗電機(jī)在達(dá)到下壓力值時(shí)開機(jī)，到上壓力值時(shí)關(guān)機(jī)，不至于第二臺(tái)(或第三臺(tái)栗電機(jī))頻繁啟動(dòng)開機(jī)或停機(jī)。
[0042]采用永磁同步電機(jī)的恒壓無負(fù)壓供水裝置和普通矢量變頻器配三相異步電機(jī)的恒壓無負(fù)壓供水相比，控制功能及使用方法都基本一樣，主要就是機(jī)組效率不一樣。原因在于三相異步電機(jī)的效率本來就比永磁同步電機(jī)要低，用變頻器給異步電機(jī)供電時(shí)電流波形沒有市電工頻波形好，電機(jī)損耗要增加2%，再加要矢量變頻器本身的損耗約3%，這就是說，用變頻器供電后，異步電機(jī)的效率還會(huì)下降約5%，這樣算下，用同步電機(jī)的栗機(jī)組就比用異步電機(jī)的栗機(jī)組效率要高10%左右。10%的節(jié)能效果是很顯著的。這是電機(jī)工作在額定點(diǎn)時(shí)的效率差距。
[0043]栗電機(jī)大部分時(shí)間工作在非額定點(diǎn)，非額定點(diǎn)的效率要比電機(jī)在額定點(diǎn)的效率要低。永磁同步電機(jī)效率方面，就7.5KW的電機(jī)的實(shí)驗(yàn)表明，在額定功率的20%以上時(shí)都有>80 %的效率，10 %的額定功率時(shí)效率有>70 %，3 %的額定功率時(shí)有>60 %的效率，在整個(gè)功率段都是