基于3S联轴器的锅炉风机双驱动系统及方法

技术领域

本申请涉及热回收技术领域，尤其涉及一种基于3S联轴器的锅炉风机双驱动系统及方法。

背景技术

在节能减排大趋势下，对工业供热的富裕能量和火电厂供热的富裕能量进行回收势在必行，目前一般是由工业供热和火电厂对外供热，但由于供热热源与热用户存在不匹配问题，以及供热的可靠性要求，因此普遍存在供热压力高于热用户需求，从而导致供热热力系统存在较大的能量浪费。

就一般工业用户来说，所需蒸汽压力普遍在1.2-1.5MPa，温度约在200℃-300℃，蒸汽需要量多在100t/h以上，而现有火力发电厂常规的厂用蒸汽等级多在0.8-1.0MPa，从而使得在工业用户需要现有发电厂提供蒸汽供热的时候，现有的发电厂热力系统不能够提供有效合适的蒸汽汽源。目前一种普遍的做法是：直接从锅炉高温高压蒸汽(一般情况下压力为12MPa,温度在540℃以上)的出口接减温减压器来供给热用户；另一种普遍的做法是：通过汽轮发电机组的高压缸排汽(约压力为2.8-3.8MPa,温度为330℃)或中压缸进汽(压力约为2.8-3.8MPa,温度为530℃)引出蒸汽，再通过减温减压器来供给工业用户。由于这两种做法都因减温减压器的使用而造成较大的供汽压损，从而造成的蒸汽能量的巨大浪费。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种基于3S联轴器的锅炉风机双驱动系统及方法。

第一方面，本申请提供的基于3S联轴器的锅炉风机双驱动系统，包括：驱动电机、3S联轴器和背压式汽轮机；其中，所述驱动电机与所述3S联轴器连接，所述3S联轴器与所述背压式汽轮机连接，所述背压式汽轮机与待驱动的锅炉风机连接；

在所述锅炉风机的运行过程中，若所述锅炉风机当前由所述背压式汽轮机单独驱动，且所述背压式汽轮机的转子转速小于预设工作转速，则启动所述驱动电机，且控制所述驱动电机的转子转速大于所述预设工作转速，以使所述驱动电机通过所述3S联轴器与所述背压式汽轮机锁定啮合，由所述驱动电机和所述背压式汽轮机共同驱动所述锅炉风机。

第二方面，本申请提供的基于3S联轴器的锅炉风机双驱动方法，所述双驱动方法基于第一方面提供的所述双驱动系统实现；所述方法包括：

在所述锅炉风机的运行过程中，若所述锅炉风机当前由所述背压式汽轮机单独驱动，则获取所述背压式汽轮机的转子转速，并判断所述转子转速是否小于预设工作转速；

若是，则所述驱动电机启动，且控制所述驱动电机的转子转速大于所述预设工作转速，以使所述驱动电机通过所述3S联轴器与所述背压式汽轮机锁定啮合，由所述驱动电机和所述背压式汽轮机共同驱动所述锅炉风机。

本申请提供的基于3S联轴器的锅炉风机双驱动系统及方法，由于系统中包括驱动电机和背压式汽轮机两种驱动装置，背压式汽轮机可以利用供热热源富裕的蒸汽热量对锅炉风机进行驱动，因此可以减少蒸汽能量的浪费。在背压式汽轮机的转子转速小于预设工作转速时，也就是背压式汽轮机不能提供足够的驱动力时，启动驱动电机，使驱动电机通过3S联轴器与背压式汽轮机锁定啮合，从而由驱动电机和背压式汽轮机共同驱动锅炉风机，以保证锅炉风机的正常运转。而且，由于采用了背压式汽轮机，可以将高温高压的蒸汽转换为符合热用户所需压力和温度的蒸汽。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种基于3S联轴器的锅炉风机双驱动系统的结构示意图；

附图标记：1-驱动电机；2-3S联轴器；3-背压式汽轮机；4a-锅炉风机的出风管道；4b-锅炉风机的进风管道；5-锅炉风机；6-背压式汽轮机的进汽管道；7-背压式汽轮机的供热管道；8-第二驱动轴；9-第一驱动轴；10-第三驱动轴。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

第一方面，本申请提供一种基于3S联轴器的锅炉风机双驱动系统，如图1所示，该系统包括：驱动电机1、3S联轴器2、背压式汽轮机3。其中，所述驱动电机1与所述3S联轴器2连接，所述3S联轴器2与所述背压式汽轮机3连接，所述背压式汽轮机3与待驱动的锅炉风机5连接。

上述系统的动态工作过程包括：在所述锅炉风机5的运行过程中，若所述锅炉风机5当前由所述背压式汽轮机3单独驱动，且所述背压式汽轮机3的转子转速小于预设工作转速，则启动所述驱动电机1，且控制所述驱动电机1的转子转速大于所述预设工作转速，以使所述驱动电机1通过所述3S联轴器2与所述背压式汽轮机3锁定啮合，由所述驱动电机1和所述背压式汽轮机3共同驱动所述锅炉风机5。

可理解的是，上述锅炉风机5可以是锅炉的送风机、引风机或一次风机，具体可以是任何工业用途的送风机、引风机或一次风机。

可理解的是，锅炉风机5驱动的锅炉可以是任何工业生产型式所用的锅炉机，同时也包括任何型式的发电厂锅炉。例如，汽包式锅炉、直流式锅炉，高压锅炉、亚临界机组锅炉、超临机机组的锅炉、煤粉炉或循环硫化床锅炉。

可理解的是，锅炉风机5的进风管道4b中的空气可以来自于发电厂的任何地方和位置，无论是炉内还是炉外，高位还是低位。锅炉风机5的出风管道4a可以与发电厂锅炉相连。

可理解的是，背压式汽轮机3为排汽压力大于大气压力的汽轮机，背压式汽轮机3的排汽压力设计值视不同供热目的而定，通过背压式汽轮机3可以将输入的高温高压蒸汽转化为热用户所需的压力和温度的蒸汽。

可理解的是，背压式汽轮机3的输入驱动蒸汽从其进汽管道6进入，该输入驱动蒸汽为高压供热汽源，可以来自发电厂汽轮发电机组的主蒸汽汽源；也可以来自再热蒸汽汽源，具体包括再热蒸汽的冷段和再热蒸汽的热段；还可以来自任何用途的工业用汽或采暖用汽。背压式汽轮机3的排汽通过其供热管道7排出，排出的蒸汽可以为任何工业供热、民用采暖供热、任何压力温度等级的供热等。

可理解的是，在本方案提供的系统中，两个驱动装置为驱动电机1和背压式汽轮机3，而在这两个驱动装置之间由3S联轴器2连接。当驱动电机1和背压式汽轮机3通过3S联轴器2锁定啮合时，锅炉风机5可以由驱动电机1和背压式汽轮机3共同驱动，也可以由驱动电机1单独驱动。当由驱动电机1单独驱动时，背压式汽轮机3处于停机状态，背压式汽轮机3的转子由驱动电机1带动着转动。当由驱动电机1和背压式汽轮机3共同驱动时，驱动电机1提供一部分动力，背压式汽轮机3提供一部分动力，使得锅炉风机5的转速能够满足工作需要。

可理解的是，若在锅炉风机5开始运行时，由背压式汽轮机3单独驱动，随着时间的推移，输入到背压式汽轮机3中的驱动蒸汽的量逐渐减少，这样背压式汽轮机3获得的动力逐渐减少，此时背压式汽轮机3的转子转速也会逐渐下降。如果背压式汽轮机3的转子转速下降到小于预设工作转速，背压式汽轮机3提供的动力不能使锅炉风机5的转速达到工作需要，此时需要由驱动电机1和背压式汽轮机3共同驱动。

当然，如果背压式汽轮机3的转子转速一直大于预设工作转速，则可以一直由背压式汽轮机3单独驱动。也就是说，若所述驱动电机1的转子转速大于等于所述预设工作转速，则由所述背压式汽轮机3继续单独驱动所述锅炉风机5。

在具体实施时，所述双驱动系统还可以包括：第一驱动轴9、第二驱动轴8、第三驱动轴10。其中，所述3S联轴器2与所述背压式汽轮机3之间通过所述第一驱动轴9连接，所述驱动电机1与所述3S联轴器2之间通过所述第二驱动轴8连接，所述背压式汽轮机3与所述锅炉风机5之间通过所述第三驱动轴10连接。

也就是说，3S联轴器2的一端通过第一驱动轴9与背压式汽轮机3连接，而另一端通过第二驱动轴8与驱动电机1连接，这样当3S联轴器2将两个轴联结时，背压式汽轮机3与驱动电机1处于锁定啮合状态。而当3S联轴器2将两个轴脱开时，背压式汽轮机3与驱动电机1处于解除啮合状态。

这样，可以通过获取所述第一驱动轴9的第一转速以得知所述背压式汽轮机3的转子转速，也可以通过获取所述第二驱动轴8的第二转速以得到驱动电机1的转子转速。

其中，3S联轴器2即SSS联轴器(Synchro-Self-Shifting联轴器)，是可以在全转速运行时脱开或者联接两个轴的一种离合式联轴器。当3S联轴器2两端的两个驱动轴的转速相同时，3S联轴器2会自动轴向移动而啮合，一旦输入侧的驱动轴转速低于输出侧的驱动轴转速时，3S联轴器2会脱开两个驱动轴。例如，当锅炉风机5由驱动电机1和背压式汽轮机3共同驱动时，第二驱动轴8为输入侧的驱动轴，第一驱动轴9为输出侧的驱动轴，此时第二驱动轴8的转速小于第一驱动轴9的转速时，3S联轴器2会脱开两个驱动轴。

在具体实施时，还可以设置一个检测控制装置，以获知背压式汽轮机的转子转速、驱动电机的转子转速、锅炉风机是否有输入驱动蒸汽，以及实现对背压式汽轮机、驱动电机的启停控制等。检测控制装置为实现上述功能可以采用多种结构形式，这里不举例说明。

本申请提供的基于3S联轴器的锅炉风机双驱动系统，由于系统中包括驱动电机1和背压式汽轮机3两种驱动装置，背压式汽轮机3可以利用供热热源富裕的蒸汽热量对锅炉风机5进行驱动，因此可以减少蒸汽能量的浪费。在背压式汽轮机3的转子转速小于预设工作转速时，也就是背压式汽轮机3不能提供足够的驱动力时，启动电机，使驱动电机1通过3S联轴器2与背压式汽轮机3锁定啮合，从而由驱动电机1和背压式汽轮机3共同驱动锅炉风机5，以保证锅炉风机5的正常运转。而且，由于采用了背压式汽轮机3，可以将高温高压的蒸汽转换为符合热用户所需压力和温度的蒸汽。

第二方面，本发明提供一种基于3S联轴器的锅炉风机双驱动方法，该双驱动方法基于第一方面中提供的双驱动系统实现，所述方法包括：

在所述锅炉风机的运行过程中，若所述锅炉风机当前由所述背压式汽轮机单独驱动，则获取所述背压式汽轮机的转子转速，并判断所述转子转速是否小于预设工作转速；

若是，则启动所述驱动电机，且控制所述驱动电机的转子转速大于所述预设工作转速，以使所述驱动电机通过所述3S联轴器与所述背压式汽轮机锁定啮合，由所述驱动电机和所述背压式汽轮机共同驱动所述锅炉风机。

可理解的是，在所述锅炉风机的运行过程中，若所述锅炉风机当前由所述背压式汽轮机单独驱动，也就是说此时驱动电机处于停止状态，而且驱动电机通过3S联轴器与背压式汽轮机处于解除啮合状态。

可理解的是，由于随着时间的推移，背压式汽轮机的输入驱动蒸汽的量可能会逐渐减少，因此背压式汽轮机能够提供的驱动力也会下降，因此可以实时或间隔性的获取背压式汽轮机的转速，如果背压式汽轮机的转子转速下降到小于预设工作转速，说明背压式汽轮机的驱动力不足以驱动锅炉风机，此时需要启动驱动电机，当驱动电机的转子转速上升到与背压式汽轮机的转子转速相同时，3S联轴器分别与驱动电机、背压式汽轮机锁定啮合，此时驱动电机通过3S联轴器与背压式汽轮机进入锁定啮合状态,驱动电机的转子转速仍需继续提高，直到高于预设工作转速，以满足锅炉风机的正常工作需求，此时锅炉风机由所述驱动电机和所述背压式汽轮机共同驱动。

当然，如果背压式汽轮机的转子转速大于等于所述预设工作转速，此时只需要背压式汽轮机进行驱动即可，因此由所述背压式汽轮机继续单独驱动所述锅炉风机。

可理解的是，上述过程是在锅炉风机的运行过程中的处理方法。

在具体实施时，本申请提供的方法还可以包括如下步骤：

在所述锅炉风机启动时，判断所述背压式汽轮机是否有输入驱动蒸汽；

若是，则使所述驱动电机通过所述3S联轴器与所述背压式汽轮机解除啮合，并启动所述背压式汽轮机，以使所述背压式汽轮机驱动所述锅炉风机；

若否，则使所述驱动电机通过所述3S联轴器与所述背压式汽轮机锁定啮合，启动所述驱动电机，以使所述驱动电机驱动所述锅炉风机。

也就是说，在锅炉风机刚启动时，需要判断背压式汽轮机中是否输入了驱动蒸汽，若是，则由背压式汽轮机提供驱动力，此时3S联轴器与驱动电机、背压式汽轮机是解除啮合状态。而如果背压式汽轮机中没有输入驱动蒸汽，此时背压式汽轮机不能提供驱动力，此时需要启动驱动电机，由驱动电机单独提供驱动力，为了保证驱动电机的驱动力能够传递给锅炉风机，需要在启动驱动电机之前，使3S联轴器与驱动电机、背压式汽轮机处于锁定啮合状态。这样在启动驱动电机之后，驱动电机的驱动力通过3S联轴器和背压式汽轮机的转子传递给锅炉风机，虽然背压式汽轮机的转子处于转动状态，实际上是被动转动，此时背压式汽轮机未启动。在驱动电机启动或背压式汽轮机之前，具体可以手动将3S联轴器与驱动电机、背压式汽轮机锁定啮合或解除啮合。

在具体实施时，本申请提供的方法还可以包括：

在所述锅炉风机运行过程中，若所述锅炉风机当前由所述驱动电机单独驱动，则判断所述背压式汽轮机是否有输入驱动蒸汽；

若是，则启动所述背压式汽轮机，并在所述背压式汽轮机的转子转速大于所述预设工作转速时，停止所述驱动电机，以使所述驱动电机通过所述3S联轴器与所述背压式汽轮机解除啮合，由所述背压式汽轮机单独驱动所述锅炉风机。

也就是说，如果在锅炉风机运行过程中，锅炉风机是由驱动电机单独驱动的，可以实时或间隔性的检测背压式汽轮机中是否输入了驱动蒸汽，如果没有，则仍需要驱动电机提供驱动力。如果检测到背压式汽轮机中输入了驱动蒸汽，此时背压式汽轮机也可以产生驱动力，此时启动所述背压式汽轮机。在启动背压式汽轮机后，如果背压式汽轮机能提供足够的驱动力，则不再需要驱动电机，此时控制驱动电机停止，在驱动电机停止后，由于第二驱动轴的速度下降，从而驱动电机通过所述3S联轴器与所述背压式汽轮机解除啮合，进而由所述背压式汽轮机单独驱动所述锅炉风机。

当然，如果虽然背压式汽轮机中输入了驱动蒸汽，但是背压式汽轮机不能提供足够的驱动力，此时可以由驱动电机与所述背压式汽轮机共同驱动锅炉风机。

在具体实施时，本申请提供的方法还可以包括：

在所述锅炉风机运行过程中，若所述锅炉风机当前由所述驱动电机和所述背压式汽轮机共同驱动，且所述背压式汽轮机的输入驱动蒸汽的量减小为0，则停止所述背压式汽轮机，以使所述锅炉风机由所述驱动电机单独驱动。

也就是说，若所述锅炉风机当前由所述驱动电机和所述背压式汽轮机共同驱动，说明此时背压式汽轮机提供的驱动力不足，输入到背压式汽轮机中的蒸汽量不足，而当背压式汽轮机的输入驱动蒸汽的量减小为0时，背压式汽轮机已经不能提供驱动力，此时可以控制背压式汽轮机停止，即此时所述锅炉风机由所述驱动电机单独驱动。

在具体实施时，在所述锅炉风机停止运行时，如果锅炉风机当前由驱动电机单独驱动，此时可以停止驱动电机。如果锅炉风机当前由背压式汽轮机单独驱动，此时可以停止背压式汽轮机。

当然，如果所述锅炉风机当前由所述驱动电机和所述背压式汽轮机共同驱动，此时停止所述驱动电机，在驱动电机停止后，驱动电机会通过所述3S联轴器与所述背压式汽轮机解除啮合。在所述驱动电机停止后，停止所述背压式汽轮机即可。

在具体实施时，若所述双驱控制装置还包括第一驱动轴、第二驱动轴、第三驱动轴，则可以获取所述第一驱动轴的第一转速，所述第一转速为所述背压式汽轮机的转子转速；可以获取所述第二驱动轴的第二转速，所述第二转速为所述驱动电机的转子转速。

本申请提供的基于3S联轴器的锅炉风机双驱动方法，由于系统中包括驱动电机和背压式汽轮机两种驱动装置，背压式汽轮机可以利用供热热源富裕的蒸汽热量对锅炉风机进行驱动，因此可以减少蒸汽能量的浪费。在背压式汽轮机的转子转速小于预设工作转速时，也就是背压式汽轮机不能提供足够的驱动力时，启动电机，使驱动电机通过3S联轴器与背压式汽轮机锁定啮合，从而由驱动电机和背压式汽轮机共同驱动锅炉风机，以保证锅炉风机的正常运转。而且，由于采用了背压式汽轮机，可以将高温高压的蒸汽转换为符合热用户所需压力和温度的蒸汽。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。