盘式异步磁力耦合器变负载调速系统的工作性能研究

发布时间：2017-06-21 08:18

  本文关键词：盘式异步磁力耦合器变负载调速系统的工作性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：盘式异步磁力耦合器变负载调速系统主要由电动机、盘式异步磁力耦合器和风机或泵类变负载三部分组成,调速系统利用磁力进行传动,通过改变主、从动盘间的距离从而改变转子之间的气隙磁密,使感应产生的电磁转矩发生变化,最终达到调节风机或泵类负载转速的目的。该系统一方面利用其传动时物理隔离的优势,可应用于火力发电厂、煤矿等煤粉、炉灰、腐蚀性气体充斥的恶劣环境中并稳定工作,制造成本和维护成本低,可靠性高,寿命长;另一方面利用异步磁力耦合器带动风机、泵类等变负载可大幅度降低功率消耗,当风机、泵的工作转速和流量经调速后控制在额定值的80%时,消耗的能量约为额定值的64%,大大节约了能源和生产成本。因此,对于异步磁力耦合器变负载调速系统的研究拥有极大的现实意义和应用价值,目前针对磁力耦合器的研究比较充分,但对于以磁力耦合器为核心的变负载调速装置的整体性能研究较少,本文选取盘式异步磁力耦合器变负载调速系统作为研究对象,主要进行以下几个方面的研究:(1)盘式异步磁力耦合器变负载调速的工作情况比恒负载下复杂,为了分析调速的工作性能并确定最佳参数,需要进行理论计算。本文从盘式异步磁力耦合器的工作原理入手建立数学模型,利用矢量磁位法计算主、从动盘之间气隙磁密,并利用Matlab软件对磁密公式进行数值计算,分析气隙磁密值的大小及其分布情况。在磁密公式的基础上推导得到磁力耦合器正常运行时的转矩和调速关系公式,最后联合风机类变负载的转矩、功率公式计算调速系统在稳定运行时的工作效率。(2)盘式异步磁力耦合器变负载调速系统中,变负载调速系统的启动过程和稳定工况较为复杂。为了研究系统的启动性能和稳定工作性能,本文利用Magnet有限元分析软件建立三维模型,分析不同变负载系数和不同输入转速下,调速系统在启动过程中转矩、转速和轴向力的变化,研究启动转矩、启动加速度以及启动稳定性等启动性能;分析系统在不同变负载系数下和不同输入转速下稳定工作时的磁密、转速、转矩、轴向力、涡流损耗以及工作效率,确定最佳参数,使系统在符合工作条件的前提下,启动过程速度快、冲击小,稳定运行时传动性能好,工作效率高。(3)针对盘式异步磁力耦合器变负载调速系统的调速过程,本文利用Magnet有限元分析软件模拟磁力耦合器在调速过程中不同盘间距时的磁密、转矩、转速等,研究变负载调速系统在调速过程中的涡流损耗和传动效率,并分析调速系统调速后达到的节能效果;研究系统在不同变负载系数和不同输入转速下的速度调节范围、转矩调节范围以及传动效率等工作参数,选择最佳的变负载系数和输入转速,使调速系统综合性能最佳,即转速和转矩的调节范围大、轴向力小、调速效率高。(4)针对理论和模拟分析的结果,搭建盘式异步磁力耦合器变负载调速系统的实验平台,测量调速系统在固定盘间距时的稳定工作参数,如转速、转矩、传动效率等,分析不同输入转速对稳定工作性能的影响;然后测量调速系统在调速过程中不同盘间距时的工作参数,分析转速、转矩和传动效率在调速过程中的变化情况,分析调速系统在调速后达到的的节能效果;然后改变输入转速并记录实验参数,分析不同输入转速对转速调节范围、转矩调节范围和涡流损耗的影响,计算工作效率。
【关键词】：节能效果 有限元分析 风机 传动性能 盘式异步磁力耦合器变负载调速系统 启动性能 调速系统
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH139
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-23
• 1.1 引言12-13
• 1.2 异步磁力耦合器变负载调速系统的分类及应用13-17
• 1.2.1 异步磁力耦合器变负载调速装置的概述和分类13-16
• 1.2.2 盘式异步磁力耦合器变负载调速系统的应用16-17
• 1.3 磁力耦合器调速装置的国内外研究概况17-21
• 1.3.1 国外研究概况17-19
• 1.3.2 国内研究概况19-21
• 1.4 主要研究内容21-22
• 本论文课题支撑22-23
• 第二章 盘式异步磁力耦合器变负载调速系统的理论计算23-39
• 2.1 调速系统的结构及工作原理23-24
• 2.2 基本假设及数学模型的建立24-25
• 2.2.1 基本假设24
• 2.2.2 调速系统数学模型的建立24-25
• 2.3 调速系统工作参数的理论推导25-35
• 2.3.1 矢量磁位法26-27
• 2.3.2 磁密的理论计算27-34
• 2.3.3 转矩、调速关系和工作效率计算34-35
• 2.4 调速系统磁场的数值计算35-38
• 2.5 本章小结38-39
• 第三章 调速系统在固定盘间距下的传动性能分析39-53
• 3.1 三维有限元模型的建立及求解39-41
• 3.1.1 磁力耦合器的结构参数39-40
• 3.1.2 网格划分及参数设定40-41
• 3.2 变负载系数对固定盘间距下系统传动性能的影响分析41-46
• 3.2.1 不同变负载系数下系统的磁密41-42
• 3.2.2 不同变负载系数下系统的启动性能分析42-44
• 3.2.3 不同变负载系数下稳定工作时的工作参数44-46
• 3.3 输入转速对固定盘间距下系统传动性能的影响分析46-51
• 3.3.1 不同输入转速下系统的磁密46-47
• 3.3.2 不同输入转速下的启动性能分析47-49
• 3.3.3 不同输入转速下的稳定工作时的工作参数49-51
• 3.4 本章小结51-53
• 第四章 变负载调速系统的调速性能分析53-65
• 4.1 调速过程中不同盘间距时工作性能的模拟分析53-58
• 4.1.1 调速过程中不同盘间距时的气隙磁密54-55
• 4.1.2 调速过程中不同盘间距时的转矩和转速55-56
• 4.1.3 调速过程的传动效率和其它工作参数56-57
• 4.1.4 调速的节能分析57-58
• 4.2 不同变负载系数下调速性能的模拟分析58-61
• 4.2.1 速度调节性能58-59
• 4.2.2 转矩调节性能59-60
• 4.2.3 调速效率和其它各项工作参数60-61
• 4.3 不同输入转速下调速性能的模拟分析61-63
• 4.3.1 速度调节性能61-62
• 4.3.2 转矩调节性能62
• 4.3.3 调速效率和其它各项工作参数62-63
• 4.4 本章小结63-65
• 第五章 盘式异步磁力耦合器变负载调速系统的性能测试65-71
• 5.1 试验内容及样机平台的搭建65-66
• 5.1.1 试验内容65
• 5.1.2 调速系统试验平台的搭建65-66
• 5.2 调速系统固定盘间距时的性能测试66-67
• 5.2.1 试验方案66
• 5.2.2 试验结果及分析66-67
• 5.3 调速过程中不同盘间距时的性能测试67-69
• 5.3.1 试验方案67-68
• 5.3.2 试验结果及分析68-69
• 5.4 不同输入转速下的调速性能测试69-70
• 5.4.1 试验方案69
• 5.4.2 试验结果及分析69-70
• 5.5 本章小结70-71
• 第六章 论文总结与展望71-75
• 6.1 总结71-73
• 6.2 展望73-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-80
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参与课题研究80

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 庞福常;;~#4机调速系统摆动的原因及处理措施[J];四川电力技术;1983年02期

2 李风;船用原动机调速系统的结构分析[J];热能动力工程;1989年02期

3 杨建明,杨贱华,曹祖庆;汽轮机调速系统性能诊断——(一) 原理与装置[J];江苏电机工程;1991年02期

4 郭毓;强化理论联系实际——谈《调速系统》课程教学的几点体会[J];南京理工大学学报(社会科学版);1996年01期

5 夏定纯，秦肖臻;数字调速系统可控硅数字触发实现[J];武汉纺织工学院学报;1996年01期

6 郑一凡;汽轮机调速系统晃动原因分析[J];山西电力;2001年03期

7 谢伟韬;;全数字调速系统附加单元的应用及调试要点[J];一重技术;2006年04期

8 吴哲喜;沈福良;;发电机组电子调速系统故障排查[J];工程机械与维修;2008年05期

9 胡国宁;;欧陆590调速系统的原理及在汽车纵梁加工中的应用和体会[J];现代制造技术与装备;2009年01期

10 张光杰;刘之宽;王建洲;姜建国;;农机试验用数字调速系统的研究[J];北京农业机械化学院学报;1984年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 韩萍;;透平调速系统改造方案论证[A];2005川渝地区自动化与电控技术学术年会论文集[C];2005年

2 杨海涛;刘文尧;;高油压调速系统在黄河上游电站的应用[A];全国大中型水电厂技术协作网第二届年会论文集[C];2005年

3 彭天好;孙继亮;汲方林;;变转速液压容积调速系统的控制结构[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年

4 叶钟;;汽轮机调速系统的一些设计思想和分析方法[A];中国动力工程学会成立四十周年文集[C];2002年

5 刘晓亭;;调速系统运行及故障分析[A];2008南方十三省水电学会联络会暨学术交流会论文集[C];2008年

6 刘晓亭;;调速系统运行及故障分析[A];水电站梯级调度及自动控制技术研讨会论文集[C];2008年

7 刘晓亭;;调速系统运行及故障分析[A];2008年全国振动工程及应用学术会议暨第十一届全国设备故障诊断学术会议论文集[C];2008年

8 李斌;;C40——4.12/0.998型汽轮机调速系统晃动分析及处理[A];第三届安徽自然科学学术年会安徽省电机工程学会2005年学术年会论文集[C];2005年

9 张杰;陈建峡;刘群;廖冬初;;双馈调速系统中检测电流零点的一种可靠方法[A];中国电工技术学会电力电子学会第八届学术年会论文集[C];2002年

10 宋志强;;一起调速系统卡涩造成负荷突升的原因分析和处理[A];全国火电100MW级机组技术协作会第三届年会论文集[C];2004年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 山东 申世忠;滑枕升降台铣床调速系统特殊故障排除一则[N];电子报;2009年

中国博士学位论文全文数据库 前7条

1 董清;同步发电机调速系统附加H_∞控制的研究[D];华北电力大学（河北）;2003年

2 段军;机车柴油机数字式电子调速系统智能PID控制理论和技术的研究[D];大连理工大学;2000年

3 李时杰;基于Back-to-Back变流技术的调速系统的研究[D];中国科学院研究生院（电工研究所）;2006年

4 丁海港;阀—泵并联变结构调速系统研究[D];中国矿业大学;2014年

5 欧阳红林;多相永磁同步电动机调速系统控制方法的研究[D];湖南大学;2005年

6 陈q谔

本文编号：468061