申媛

【摘 ?要】生產企業(yè)電量消耗大，已成為制約生產企業(yè)經(jīng)濟效益的一項重要因素。企業(yè)生產設備節(jié)能不僅是為了緩解能源供需矛盾，更是為了促進企業(yè)經(jīng)濟持續(xù)、健康、快速地發(fā)展。基于此，本文將對液力耦合器及其節(jié)能分析和應用進行簡單的闡述，希望通過論述后，可以給相關工作人員一些參考。

【關鍵詞】液力耦合器;經(jīng)濟效益;節(jié)能

0前言

隨著我國能源消耗的急劇增長，能源危機迫在眉睫，在大力弘揚和發(fā)展低碳經(jīng)濟的背景下，用電量較大的相關企業(yè)單位，將面臨艱巨的節(jié)能任務。液力耦合器作為節(jié)能設備，可以無級變速運轉，工作可靠、操作簡便、調節(jié)靈活、維修方便。采用液力耦合器節(jié)能不僅可以有效的節(jié)約資源、降低能耗，而且還可以有效地提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，推進資源節(jié)約型企業(yè)發(fā)展。

1液力耦合器簡介

1.1液力耦合器概念

液力耦合器又稱液力聯(lián)軸器，是一種用來將動力源（通常是發(fā)動機或電機）與工作機連接起來，靠液體動量矩的變化傳遞力矩的液力傳動裝置。

1.2液力耦合器分類

（1）液力耦合器根據(jù)用途的不同，可分為普通型液力耦合器、限矩型液力耦合器和調速型液力耦合器。其中限矩型液力耦合器主要用于對電機減速機的啟動保護及運行中的沖擊保護，位置補償及能量緩沖;調速型液力耦合器主要用于調整輸入輸出轉速比，其它的功能和限矩型液力耦合器基本一樣。調速型液力耦合器又分為進口調節(jié)式、出口調節(jié)式和復合調節(jié)式三種。

（2）根據(jù)工作腔數(shù)量的不同，液力耦合器分為單工作腔液力耦合器、雙工作腔液力耦合器和多工作腔液力耦合器。

（3）根據(jù)葉片的不同，液力耦合器分為徑向葉片液力耦合器、傾斜葉片液力耦合器和回轉葉片液力耦合器。

1.3液力耦合器的工作原理

液力耦合器是以液體為介質傳遞功率的一種動力傳遞裝置。主要由兩個帶有徑向葉片的碗狀工作輪組成。由主動軸傳動的輪稱為泵輪，帶動從動軸傳動的輪稱為渦輪，泵輪和渦輪中間有間隙，形成一個循環(huán)圓狀腔室結構，其內充有工作油液。

工作時，泵輪通常在內燃機或電機驅動下旋轉，葉片帶動油液，在離心力作用下，這些油液被甩向泵輪葉片邊緣，由于泵輪和渦輪的半徑相等，故當泵輪的轉速大于渦輪轉速時，泵輪葉片外緣的液壓大于渦輪葉片外緣的液壓，由于壓差液體沖擊渦輪葉片，當足以克服外阻力時，使渦輪開始轉動，即是將動能傳給渦輪，使渦輪與泵輪同方向旋轉。油液動能下降后從渦輪的葉片邊緣又流回到泵輪，形成循環(huán)回路，其流動路線如同一個首尾相連的環(huán)形螺旋線。液力耦合器靠液體與泵輪、渦輪的葉片相互作用產生動量矩的變化來傳遞扭矩。在忽略不計葉輪旋轉時的風損及其他機械損失時，它的輸出（渦輪）扭矩等于輸入（泵輪）扭矩。

1.4液力耦合器的應用特點

（1）無級調速：通過加裝液力耦合器，可以方便地通過手動或者電動遙控進行速度調節(jié)以滿足工況的流量需求，從而可以大量節(jié)約電能。

（2）空載啟動：液力耦合器主、被動軸之間沒有機械聯(lián)結，將流道中的油排空，可以接近空載的形式迅速啟動電機，然后逐步增加耦合器的充油量，使泵或者風機逐步啟動進入工況運行，降低電機啟動時的電能消耗。

（3）過載保護：耦合器主、被動軸之間屬于有滑差的柔性連接，可以阻斷負載扭矩突然增加或衰減負載的扭振對電機的沖擊，防止悶車或傳動部件損壞等事故發(fā)生。

（4）壽命周期長：除軸承外無磨損原件，耦合器能長期無檢修安全運行，提高了投資使用效益。

2調速型液力耦合器

2.1概述

調速型液力耦合器是以液體為介質傳遞功率的一種液力傳動裝置，它安裝在電動機和工作機之間，并在電動機轉速恒定的情況下無級調節(jié)工作機（風機或水泵等）的轉速，其優(yōu)點是可以空載啟動電動機，可控地逐步啟動大負載。工作機無級調速時可以大量降低廠用耗電量，可方便地使用遙控或者自動控制。液力耦合器除了軸承和密封件外，本身沒有直接機械磨損的部件，幾乎不需要維護和檢修。

2.2調速型液力耦合器節(jié)能原理

調速型液力耦合器是在輸入轉速不變的情況下，通過改變工作腔充滿度（通常以導管調節(jié)）來改變輸出轉速及力矩，即所謂的容積式調節(jié)。液力耦合器相當于離心泵和渦輪機的組合，當動力機通過輸入軸帶動泵輪轉動時，充注在工作腔中的工作液體在離心力作用下，沿泵輪葉片流道向外緣流動，使液體的動量矩增大。當工作液體由泵輪沖向對面的渦輪時，工作液體便沿渦輪葉片流道做向心流動，同時釋放能量并將其轉化為機械能，驅動渦輪旋轉并帶動工作機做功?？恐后w的傳動使動力機和工作機柔性地連接在一起。

2.3節(jié)能分析

泵和風機在國民經(jīng)濟各部門的數(shù)量眾多，分布面積廣，耗電量巨大。據(jù)有關部門統(tǒng)計，泵和風機的耗電量約占全國電力消耗總量的40%。目前，泵和風機的耗電量中還有很大的節(jié)能潛力，其潛力挖掘的主要方向是提高泵或風機系統(tǒng)的運行效率。據(jù)統(tǒng)計，提高泵和風機系統(tǒng)運行效率的節(jié)能潛力達200億—400億千瓦時。

泵或風機由恒速閥門調節(jié)運行變?yōu)椴捎靡毫︸詈掀髡{速運行，能節(jié)約大量的資源。泵或風機采用液力耦合器調速，既能方便地滿足工藝調節(jié)，又能提高傳動品質，獲得輕載啟動、過載保護、隔離沖擊、延長風機或泵的使用壽命、方便使用維修、節(jié)電等多項功能和效益。液力耦合器調速功率范圍大、適應性強，對環(huán)境無特殊要求，價格適中，特別適用于高轉速大功率工況。

改變液力耦合器工作腔的充滿度，便可以調節(jié)輸出力矩和輸出轉速，充滿度升高則輸出轉速升高，反之則降低，并可實現(xiàn)無級調速。

泵或風機的流量與轉速成正比，軸功率與轉速立方成正比。當系統(tǒng)所需流量減少時，可通過降低液力耦合器工作腔的充滿度來降低泵或風機的轉速，同時節(jié)省功率。流量變化越大，節(jié)能效果越顯著。

3工作中應用

國家能源集團烏海能源有限責任公司駱駝山洗煤廠333、334煤泥重介泵設計使用ZJ系列渣漿泵，額定轉速為760r/min，配套電機功率為110KW，采用YOTGCD1150A調速型液力耦合器。根據(jù)系統(tǒng)分流到煤泥重介桶中的液位高低，調節(jié)液力耦合器，從而調節(jié)煤泥重介泵轉速，以實現(xiàn)對輸出流量的控制。

實際操作中，啟動電機，在電機啟動的瞬間，液力耦合器的泵輪的力矩因為轉速比較低甚至只是微微的轉動，這就讓電機所承受的負載比較小，近似于空載。隨著液力耦合器的泵輪轉速漸漸提高，工作腔的液體動能就會隨之逐漸增高，即泵輪的力矩增高，也就是說，這個時候液力耦合器實現(xiàn)了第二次啟動，這樣，在很大程度上改善了電機的啟動性能，因為電機空載啟動不但快而且耗電比較小。通過這種啟動方式，讓電機實現(xiàn)了低負荷啟動，而且能夠獲得良好的節(jié)能效果。

采用了液力耦合器之后，不但大大增加了啟動的穩(wěn)定系數(shù)，還減小了電機的功率，提高了工作效率，同時降低了功率損失。并且，讓電機快速的啟動，減少了對電網(wǎng)的沖擊，也起到了節(jié)能的作用。

采用了液力耦合器之后，能夠提高原電機的效率，因為液力耦合器可以使電機不帶負載啟動，減少電機的容量，這樣就克服了因為電機的啟動電流大、啟動頻繁而致使電機燒壞的缺點，減少了電機的投資與維修費用，降低了設備成本。

4小結

液力耦合器在使用過程中對過載的保護性能比較好，而且其自動適應性也較強，操作起來比較方便靈活，從而大量的節(jié)約能源，降低成本費用，同時，還可以延長工作機與電動機的壽命，改善了傳動的品質、節(jié)約能源的雙重經(jīng)濟效益。

只有徹底認清液力耦合器的性能，將它作為先進的節(jié)能設備，液力耦合器才能在各類機械設備中得到廣泛應用。

參考文獻：

[1] 劉應誠、楊乃喬.液力耦合器應用與節(jié)能技術[J].中國機械工程.2006（5）

[2] 鄭志強.液力耦合器的節(jié)能應用與選型[J].風機技術.2006（4）

[3] 劉應誠.液力耦合器實用手冊[M].化學工業(yè)出版社.2008（6

（作者單位：國家能源集團烏海能源有限責任公司駱駝山洗煤廠）