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《風機水泵變頻調(diào)速和液力耦合器調(diào)速節(jié)能比較》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、變頻調(diào)速及液力耦合器節(jié)能比較1 引言 交流異步籠型電動機以其優(yōu)異的性能和環(huán)境適應能力而獲得了廣泛的應用，但是其調(diào)速技術(shù)卻一直困擾著工程界。在變頻技術(shù)發(fā)明以前，人們只能采用電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速，而電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速又不適合大功率電機;繼而又發(fā)明了液力耦合器，解決了大功率電動機的調(diào)速問題，并獲得了廣泛的應用。但是，它們都屬于低效調(diào)速方式，其調(diào)速效率等于調(diào)速比。即便如此，當其用在風機水泵的調(diào)速時，與采用擋板和閥門的節(jié)流調(diào)節(jié)相比，也具有顯著的節(jié)能效果?！ ≡谝呀?jīng)采用液力耦合器調(diào)速的場合，進行變頻調(diào)速節(jié)能改造時，一定要
2、認識到這一點，對其節(jié)能潛力有一個正確的估計，以免達不到預期的效果。不要以節(jié)能效果作為評價其經(jīng)濟性的唯一指標，而要與進行變頻調(diào)速節(jié)能改造后帶來的其它好處一起綜合評價其經(jīng)濟效益，比如改善啟動性能、提高調(diào)速精度、滿足工藝控制要求、提高產(chǎn)品質(zhì)量、增加生產(chǎn)效率、延長設(shè)備壽命、減少維修費用和降低噪聲水平……等等。2 液力耦合器的工作原理和主要特性參數(shù)2.1 液力耦合器的工作原理 液力耦合器是一種以液體(多數(shù)為油)為工作介質(zhì)、利用液體動能傳遞能量的一種葉片式傳動機械。按應用場合不同可分為普通型(標準型或離合型)、限矩型(
3、安全型)、牽引型和調(diào)速型四類。用于風機水泵調(diào)速節(jié)能的為調(diào)速型，這里討論的僅限于調(diào)速型?！ ≌{(diào)速型液力耦合器主要由泵輪、渦輪、旋轉(zhuǎn)外套和勺管組成，泵輪和渦輪均為具有徑向葉輪的工作輪，泵輪與主動軸固定連接，渦輪與從動軸固定連接;主動軸與電動機連接，而從動軸則與風機或水泵連接。泵輪與渦輪之間無固體的部件聯(lián)系，為相對布置，兩者的端面之間保持一定的間隙。由泵輪的內(nèi)腔p和渦輪的內(nèi)腔t共同形成的圓環(huán)狀的空腔稱為工作腔。若在工作腔內(nèi)充以油等工作介質(zhì)，則當主動軸帶著泵輪高速旋轉(zhuǎn)時，泵輪上的葉片將驅(qū)動工作油高速旋轉(zhuǎn)，對工作油做功
4、，使油獲得能量(旋轉(zhuǎn)動能)。同時高速旋轉(zhuǎn)的工作油在慣性離心力的作用下，被甩向泵輪的外圓周側(cè)，并流入渦輪的徑向進口流道，其高速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)動能將推動渦輪作旋轉(zhuǎn)運動，對渦輪做功，將工作油的旋轉(zhuǎn)動能轉(zhuǎn)化為渦輪的旋轉(zhuǎn)動能。工作油對渦輪做功后，能量減少，流出渦輪后再流入泵輪的徑向進口流道，在泵輪中重新獲得能量。如此周而復始的重復，形成了工作油在泵輪和渦輪中的循環(huán)流動。在這個過程中，泵輪驅(qū)動工作油旋轉(zhuǎn)時就把原動機的機械能轉(zhuǎn)化為工作油的動能和壓力勢能，這個原理與葉片式泵的葉輪相同，故稱此輪為泵輪;而工作油在進入渦輪后由其所攜
5、帶的動能和壓力勢能在推動渦輪旋轉(zhuǎn)時對渦輪做功，又轉(zhuǎn)化為渦輪輸出軸上的機械能，這個原理與水輪機葉輪的作用相同，故稱此輪為渦輪。渦輪的輸出軸又與風機或水泵相聯(lián)接，因此輸出軸又把機械能傳給風機或水泵，驅(qū)動風機水泵旋轉(zhuǎn)。這樣就實現(xiàn)了電動機軸功率的柔性傳遞?！ ≈灰淖児ぷ髑粌?nèi)工作油的充滿度，亦即改變循環(huán)圓內(nèi)的循環(huán)油量，就可以改變液力耦合器所傳遞的轉(zhuǎn)矩和輸出軸的轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)了電動機在定速旋轉(zhuǎn)的情況下對風機或水泵的無級變速。工作油油量的變化是通過一根可移動的勺管(導流管)位置的改變而實現(xiàn)的:勺管可以把其管口以下的循環(huán)油
6、抽走，當勺管往上推移時，在旋轉(zhuǎn)外套中的油將被抽吸，使工作腔內(nèi)的工作油量減少，渦輪減速，從而使風機或水泵減速;反之，當勺管往下推移時，風機或水泵將升速。2.2 液力耦合器的主要特性參數(shù) 表示液力耦合器性能的特性參數(shù)主要有轉(zhuǎn)矩m、轉(zhuǎn)速比i、轉(zhuǎn)差率s、轉(zhuǎn)矩系數(shù)λ、和調(diào)速效率ηv等。(1)轉(zhuǎn)矩m 當忽略液力耦合器的軸承及鼓風損失時，其輸入轉(zhuǎn)矩m1等于傳遞給泵輪的轉(zhuǎn)矩mb，即m1＝mb。其輸出轉(zhuǎn)矩m2與渦輪的阻力矩大小相等，方向相反，即m2＝－mt。若忽略工作液體的容積損失等，則由動量矩定律及作用力與反作用力定律可
7、以證明mb＝－mt，因此有m1＝m2。著就是說，液力耦合器不能改變其所傳遞的力矩，其輸出力矩m2等于其輸入力矩m1。(2)轉(zhuǎn)速比i 液力耦合器運行時其渦輪轉(zhuǎn)速nt與泵輪轉(zhuǎn)速nb之比，稱為液力耦合器的轉(zhuǎn)速比i，即:i＝nt/nb 液力耦合器在正常工作時，其轉(zhuǎn)速比i必然小于1。因為若i＝1，就意味著泵輪與渦輪之間不存在轉(zhuǎn)速差，兩者同步轉(zhuǎn)動，而當泵輪與渦輪同步轉(zhuǎn)動時，工作油的旋轉(zhuǎn)動能是不能對渦輪作功的，也就不能傳遞功率?！ ∫毫︸詈掀髟谠O(shè)計工況點的轉(zhuǎn)速比in是表示液力耦合器性能的一個重要指標，in表示渦輪轉(zhuǎn)速為
8、最大值時的轉(zhuǎn)速比，通常in＝0.97～0.98。從液力耦合器的調(diào)速效率特性可知，in表示了液力耦合器調(diào)速效率的最高值?！ ∫毫︸詈掀髟诠ぷ鲿r，其轉(zhuǎn)速比一般在0.4～0.98之內(nèi)，當其小于0.4時，由于轉(zhuǎn)速比小，工作腔內(nèi)充油量少，工作油升溫很快，工作腔內(nèi)氣體量大，這時工作中常會出現(xiàn)不穩(wěn)定狀況。(3)轉(zhuǎn)差率s 液力耦合器工作時，其泵輪與渦輪的轉(zhuǎn)速差與泵輪轉(zhuǎn)速之比的百分數(shù)，稱為轉(zhuǎn)差率，即:液力耦合器的轉(zhuǎn)
