基于双鼠笼电动机的消防供水系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了基于双鼠笼电动机的消防供水系统及方法，其中，该系统包括：双鼠笼电动机、离心泵和用水控制模块；所述双鼠笼电动机的输出端连接所述离心泵，双鼠笼电动机基于所述用水控制模块的提供的相关参数控制离心泵的消防供水数据；所述双鼠笼电动机通过转子外鼠笼用于保证消防泵全负载的启动转矩与限制启动电流；所述双鼠笼电动机通过转子内鼠笼使离心泵在额定工况点时处于高效区运行，并且当离心泵超流量运行时通过内鼠笼最大转矩Tm2以限制电机的转矩使消防泵组的转速迅速下跌，有效防止离心泵过载。效防止离心泵过载。效防止离心泵过载。

【技术实现步骤摘要】
基于双鼠笼电动机的消防供水系统及方法


[0001]本专利技术涉及消防泵
，具体涉及基于双鼠笼电动机的消防供水系统及方法。

技术介绍

[0002]消防泵要求在消防运行时不允许故障停泵，而且必须考虑是自动投入的无人操作。然而水泵的进/出口阀门原则上是处于全开状态，并且末端消防设备(例如消火栓)的用水量往往很难有效约束。另外，多泵并联的给水系统，其首先启动的泵组极有可能要短时间内承担全部的负荷，但消防用的泵组不允许超载停机或发生汽蚀(若首台泵组超负荷停机，延时后续的用水量更大而更容易另备用机组超载或汽蚀而导致系统崩溃)使给水系统崩溃。
[0003]现有技术中若采用常规的双鼠笼电动机或高转差率电机驱动消防泵，仍存在以下问题：
[0004]A、普通的双鼠笼电动机设计：转子外笼(上笼)的导体截面小，只负责提供电动机较大的启动转矩(可满足消防泵全负荷启动)；内笼(下笼)导体截面较大，产生主要的运行转矩并呈现较硬的机械外特性(适合工况稳定的场合，而适配消防泵就极容易发生超负荷)。
[0005]B、普通深槽电机的设计也是基本达到上述(A)的目的。
[0006]C、普通高转差率电机的结构与普通异步电动机相同，只是转子导体采用高电阻率的合金制造(可满足消防泵全负荷启动，但较软的机械特性而不能使消防泵工作在高效区并具备1.5倍流量的能力)。
[0007]因此，亟需一种方案可以通过改进双鼠笼电动机的结构以提升消防供水系统的供水控制情况。

技术实现思路

[0008]本专利技术提供基于双鼠笼电动机的消防供水系统及方法，以解决现有技术中存在的上述问题。
[0009]本专利技术提供基于双鼠笼电动机的消防供水系统，该系统包括：双鼠笼电动机、离心泵和用水控制模块；
[0010]所述双鼠笼电动机的输出端连接所述离心泵，双鼠笼电动机基于所述用水控制模块的提供的相关参数控制离心泵的消防供水数据；
[0011]所述双鼠笼电动机通过外鼠笼用于保证消防泵全负载的启动转矩与限制启动电流；所述双鼠笼电动机通过内鼠笼使离心泵在额定工况点时处于高效区运行，并且当离心泵超流量运行时通过内鼠笼最大转矩Tm2以限制电机的转矩使消防泵组的转速迅速下跌，有效防止离心泵过载。
[0012]优选的，所述双鼠笼电动机包括外鼠笼和内鼠笼；所述外鼠笼包括第一转子导条，
所述内鼠笼包括第二转子导条，所述第一转子导条的截面为向内鼠笼方向延伸的长条窄型截面，所述第二转子导条的截面为圆形或椭圆形截面，所述第一转子导条的截面面积大于所述第二转子导条的截面面积；
[0013]通过第二转子导条的电流小于等于设定第一电流阈值，在内鼠笼运行时，双鼠笼电动机的最大转矩Tm2值小于等于设定的第一转矩阈值。
[0014]优选的，设置所述内鼠笼的最大功率容量，所述最大功率容量为所述双鼠笼电动机最大轴功率的70～80％；
[0015]内鼠笼保证了离心泵在额定工况点的流量与扬程时的转速，使得离心泵处于高效区运行；额定工况点包括额定流量与额定扬程；外鼠笼最大转矩Tm1与内鼠笼最大转矩Tm2共同作用为消防泵提供1.5倍额定流量与达到规定扬程时的转矩；
[0016]当离心泵的用水量超过设定的额定流量，当双鼠笼电动机的轴功率超过所述内鼠笼最大功率容量时，Tm2被限制，双鼠笼电动机的运行转矩为Tm
1+
Tm2，此时为双鼠笼电动机的最大转矩，当双鼠笼电动机的轴功率大于所述最大功率容量时，双鼠笼电动机的转速的下降速率大于等于设定速率阈值。
[0017]优选的，所述用水控制模块包括：
[0018]第一关系获取单元，用于根据双鼠笼电动机的转速与离心泵的流量的第一关系；
[0019]第二关系获取单元，用于根据双鼠笼电动机的转速与离心泵的扬程的第二关系；
[0020]第三关系获取单元，用于根据双鼠笼电动机的转速与双鼠笼电动机的轴功率之间的第三关系；
[0021]确定单元，用于基于第一关系、第二关系和第三关系确定相关参数。
[0022]优选的，所述第一转子导条为高电阻率的铜合金材料。
[0023]优选的，双鼠笼电动机在启动时，因转子外鼠笼的第一转子导条处于电机转子靠外圆的位置、结构及导条采用的材料，Tm1呈现高转差的机械特性，以及较低的启动电流与较高的启动转矩；转子内鼠笼的第二转子导条因处于电机转子靠内圆的位置而在启动的过程中不起作用。
[0024]本专利技术还提供基于双鼠笼电动机的消防供水方法，该方法包括：
[0025]S100，设置双鼠笼电动机、离心泵和用水控制模块；
[0026]S200，所述双鼠笼电动机的输出端连接所述离心泵，双鼠笼电动机基于所述用水控制模块的提供的相关参数控制离心泵的消防供水数据；
[0027]S300，所述双鼠笼电动机通过外鼠笼最大转矩Tm1用于保证消防泵全负载启动的转矩与限制启动电流，电动机以正常转速运行后，Tm1继续下跌；所述双鼠笼电动机升速运行后，内鼠笼最大转矩Tm2使电动机呈现较硬的机械特性，所述双鼠笼电动机在正常运行时，通过内鼠笼的Tm2使离心泵在额定工况点时处于高效区运行，但当离心泵超流量运行时，最大的Tm2却限制了转矩，使电机的转速下跌而有效防止离心泵过载。
[0028]优选的，所述双鼠笼电动机的转子包括外鼠笼和内鼠笼；所述外鼠笼包括第一转子导条，所述内鼠笼包括第二转子导条，所述第一转子导条的截面为向内鼠笼方向延伸的长条窄型截面，所述第二转子导条的截面为圆形或椭圆形截面，所述第一转子导条的截面面积大于所述第二转子导条的截面面积；
[0029]通过第二转子导条的电流小于等于设定电流阈值，在内鼠笼运行时，双鼠笼电动
机的最大转矩值小于等于设定转矩阈值。
[0030]优选的，所述S300中，所述双鼠笼电动机通过外鼠笼用于保证消防泵全负载启动的转矩与限制启动电流包括：
[0031]S301，启动双鼠笼电动机的过程，基于双鼠笼电动机转子的外鼠笼的第一转子导条因处于电机转子的位置、结构及其采用的材料，使Tm1具备高转差率。
[0032]优选的，所述S300中，所述双鼠笼电动机在正常运行时，通过转子的内鼠笼的Tm2使离心泵在额定工况点时处于高效区运行，包括：
[0033]S302，设置所述内鼠笼的最大功率容量，所述最大功率容量为所述双鼠笼电动机最大轴功率的70～80％；
[0034]S303，由Tm2的机械特性保证离心泵在额定工况点的流量与扬程时的转速，使得离心泵处于高效区运行；额定工况点包括额定流量与额定扬程；
[0035]S304，当离心泵的用水量超过设定的额定流量时，Tm2被限制，电机由Tm1+Tm2合成最大转矩满足1.5倍流量与其规定的扬程；此时双鼠笼电动机的轴功率等于最大功率容量双鼠笼电动机的运行转矩为最大转矩，当双鼠笼电动机的轴功率大于所述内鼠笼最大功率容量时，双鼠笼电动机的转速的下降速率大于等于设定速率阈值，电机随水泵流量增加而上升的轴功率出现下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于双鼠笼电动机的消防供水系统，其特征在于，包括：双鼠笼电动机、离心泵和用水控制模块；所述双鼠笼电动机的输出端连接所述离心泵，双鼠笼电动机基于所述用水控制模块的提供的相关参数控制离心泵的消防供水数据；所述双鼠笼电动机通过转子外鼠笼用于保证消防泵全负载的启动转矩与限制启动电流；所述双鼠笼电动机通过转子内鼠笼使离心泵在额定工况点时处于高效区运行，并且当离心泵超流量运行时通过内鼠笼最大转矩Tm2以限制电机的转矩使消防泵组的转速迅速下跌，有效防止离心泵过载。2.根据权利要求1所述的基于双鼠笼电动机的消防供水系统，其特征在于，所述双鼠笼电动机包括外鼠笼和内鼠笼；所述外鼠笼包括第一转子导条，所述内鼠笼包括第二转子导条，所述第一转子导条的截面为向内鼠笼方向延伸的长条窄型截面，所述第二转子导条的截面为圆形或椭圆形截面，所述第一转子导条的截面面积大于所述第二转子导条的截面面积；通过第二转子导条的电流小于等于设定第一电流阈值，在内鼠笼运行时，双鼠笼电动机的最大转矩Tm2值小于等于设定的第一转矩阈值。3.根据权利要求2所述的基于双鼠笼电动机的消防供水系统，其特征在于，设置所述内鼠笼的最大功率容量，所述内鼠笼最大功率容量为所述双鼠笼电动机最大轴功率的70～80％；内鼠笼保证了离心泵在额定工况点的流量与扬程时的转速，使得离心泵处于高效区运行；额定工况点包括额定流量与额定扬程；外鼠笼最大转矩Tm1与内鼠笼最大转矩Tm2共同作用为消防泵提供1.5倍额定流量与达到规定扬程时的转矩；当离心泵的用水量超过设定的额定流量，当双鼠笼电动机的轴功率超过所述内鼠笼最大功率容量时，双鼠笼电动机的运行转矩为Tm
1+
Tm2，此时为双鼠笼电动机的最大转矩，当双鼠笼电动机的轴功率大于所述内鼠笼最大功率容量时，双鼠笼电动机的转速的下降速率大于等于设定速率阈值。4.根据权利要求1所述的基于双鼠笼电动机的消防供水系统，其特征在于，所述用水控制模块包括：第一关系获取单元，用于根据双鼠笼电动机的转速与离心泵的流量的第一关系；第二关系获取单元，用于根据双鼠笼电动机的转速与离心泵的扬程的第二关系；第三关系获取单元，用于根据双鼠笼电动机的转速与双鼠笼电动机的轴功率之间的第三关系；确定单元，用于基于第一关系、第二关系和第三关系确定相关参数。5.根据权利要求2所述的基于双鼠笼电动机的消防供水系统，其特征在于，所述第一转子导条为高电阻率的铜合金材料。6.根据权利要求2所述的基于双鼠笼电动机的消防供水系统，其特征在于，双鼠笼电动机在启动时，因外鼠笼的第一转子导条处于电机转子靠外圆的位置、结构及其导条的材料，Tm1呈现高转差的机械特性，以及较低的启动电流与...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑浩，靳芝，
申请(专利权)人：南阳防爆苏州特种装备有限公司，
类型：发明
国别省市：