调速型液力偶合器在煤矿中的应用

安金辉

（鹤岗师范高等专科学校，黑龙江 鹤岗 154100）

在当前资源紧张、能源短缺、环境污染日趋严重，可持续发展日益困难的今天，节能减排对地球生死攸关。哥本哈根世界气候大会，各国对各自应尽的义务尽管争吵不决，但节能减排的必要性和紧迫性认识确日益趋同。作为煤矿工程技术人员推广应用调速型液力偶合器，必能为节能减排做更大的贡献。

1 调速型液力偶合器的应用特点、调速型液力耦合器分为进口调节式、出口调节式、复合调节式三种。液力偶合器主要有以下应用特点。

无级调速：对风机进行工况调速可以节能。加装液力耦合器后，可以方便地通过手动或电动遥控进行速度调节以满足工况的流量需求，从而可大量节约电能。

空载启动：液力偶合器主、被动轴之间没有机械联结，将流道中的油排空，可以接近空载的形式迅速启动电机，然后逐步增加偶合器的充油量，使风机逐步启动进入工况运行，保证了大功率风机的安全启动，还可降低电机启动时的电能消耗。

过载保护：偶合器主、被动轴之间属于有滑差的柔性连接，可以阻断负载扭矩突然增加或衰减负载的扭振对电机的冲击，防止闷车或传动部件损坏等事故发生。

无谐波影响：在与不同等级的高、低电压，中、大容量电机配套使用时，可保证电机始终在额定转速下运行，电机效率高，功率因数高，无谐波污染电网。

寿命周期长：除轴承外无磨损元件，偶合器能长期无检修安全运行，提高了投资使用效益。

有转差损耗：液力偶合器是有附加转差的调速装置，不能使负载达到电机额定转速，调速的转差损耗以发热的形式升高油温，必须予以散发或反馈利用。

2 调速型液力偶合器在煤矿中的应用

2.1 调速型液力偶合器在水力采煤高压泵上的应用

水力采煤是较先进的采煤工艺。水力采煤需用高压水泵，通化矿务局大湖平峒矿的水采高压供水系统选用了D300-80X12 型污水高压泵与DZ300-80X12 型污水增压泵串联运行，获得了20MPa 高压大射流的落煤能力。为适应不同工作面对落煤压力的不同要求，节约电能，保证高压泵安全经济运行，国内外的水力采煤高压泵均配用了液力偶合器调速。综合起来看，有以下技术经济效益。

①解决了高压水泵的平稳启动问题。避免了高压泵频繁启动给电网带来的危害，提高高压泵运行安全性。

②方便操作与控制。通常水力采煤分上下层两个工作面，各设一台水枪，实行交替开枪落煤。使用液力调速后，在倒面倒枪时可以不停电机，操作和控制方便。

③降低设备故障率。高压泵用偶合器调速，逐步升速升压，可以避免液体对管路的水锤冲击和汽蚀，降低设备故障率。

④节约电能。与节流调节相比，最低节能15%以上。

2.2 调速型液力偶合器在矿井主扇风机上的应用

矿井主扇风机随着井下巷道的逐年延伸与增多，风机的风压和风量也要逐年提高，因而采矿初期与采矿后期对风机的要求不同。以往选用大裕度的风机用阀门节流调节，浪费很大且调节不方便。自20世纪80年代以来七台河矿务局、大同矿务局等开始在矿井主扇风机上使用液力偶合器调速并取得了较好效益，现以大同矿务局煤峪口矿为例加以说明。煤峪口矿主扇风机用K4-2×73N025F 型离心风机，采用YOTGcll50 型偶合器调速。额定功率为1250kW，额定转速为750r/min。1991年9月投产以来，运行正常。煤峪口矿按设计要求初期所需风量为lllm3/s，运行期10年，后期风量要求190m3/s。若用阀门调节，初期需耗功率900kW，后期需耗功率1099kW。现用液力偶合器调速，初期需耗功率212kW，后期需耗功率387kW，考虑到电机的效率损失或其他损失，经国家采煤机检测中心实测计算，采用液力偶合器调速调节与节流调节相比，年节电7049000kW·h，折合电费352万元(按当时电价计算)。

2.3 调速型液力偶合器在矿井防爆绞车上的应用

目前，国内外生产和使用的矿井提升绞车，多采用绕线式电动机加金属电阻来驱动和控制绞车的启动、加速、减速和停车。电控复杂，体积庞大，尤其井下防爆用时，制造成本和绞车房(峒室)的建设费用均提高。为克服上述缺点，国内外都在研制液力调速防爆绞车。液力调速防爆绞车是由防爆笼型电动机驱动的。提升绞车运行包括提升和下放重物两种工况。每种工况又分启动、加速、等速、减速和停车几个阶段。需要用偶合器调速的只有加速、等速和减速三种工况。

调速型液力偶合器用于矿井防爆绞车有如下优点。

①可用廉价电机。可以用廉价的笼型电机替代价格昂贵的绕线式电机。

②简化控制系统。简化了电控系统，控制简单，操作方便，提升和下放重物速度平稳。

③提高传动品质。解决了电机启动困难问题，改善电机的启动能力。

④既有驱动功能，又有制动功能，简化了制动系统，降低机械抱闸的磨损，下运工况稳定，操作简单，安全可靠。

⑤降低设备故障率。由于液力传动能改善传动品质，具有轻载启动和过载保护功能，所以设备故障率大大降低。利用调速型液力偶合器为绞车调速和制动，最大的问题是偶合器被制动时要发热，因而必须有合适的油路系统和冷却系统。

2.4 调速型液力偶合器在带式输送机上的应用。

随着煤矿采掘输送技术的进步，目前已由原竖井、斜井向长距离大倾角斜井发展，采用带式输送机连续运输。为解决启动困难和协调多机均衡驱动问题，近些年煤矿井下长距离带式输送机开始应用调速型液力偶合器，并取得较好的技术经济效益。

(1)调速型液力偶合器在带式输送机上的应用

例如，兖州矿业集团济宁二号井煤矿井下南翼运输大巷的高强度带式输送机，输送距离为1637m，带速为3.15m/s，设计输煤量为1750t/h，由三台电机通过三台YOTGc650B 调速型液力偶合器驱动。自1996年3月正式运行，1997年5月22日对机组进行了工业性运行测定。测定结果表明：

①三台调速型液力偶合器自投运以来已连续无故障运行15个月，其可靠性和安全性符合要求；

②该带式输送机位于地下600m 深，环境潮湿，实践证明，液力偶合器适合在煤矿井下恶劣环境下工作；

③液力偶合器坚实可靠，操纵简便，维护保养容易，不需要特殊技术；

④调速型液力偶合器对均衡各电机功率有良好作用，三台电机实际运行电流稳定在19～20A的范围内，达到设计要求；

⑤设计带速为 3.15m/s，实际带速为 3.2m/s，符合控制带速要求；

⑥启动柔和平稳，软启动延长时间8～10s，对输送带有明显保护作用；

⑦具有防爆性能，符合井下安全生产要求。

(2)调速型液力偶合器与其他软启动装置的比较

调速型液力偶合器在济宁二号井煤矿井下带式输送机应用成功后，有关部门对调速型液力偶合器、CST 液黏调速装置、软启动电控器在带式输送机上应用的技术经济性能进行了比较。

①调速型液力偶合器软启动性能优于软启动电控器，基本无故障，满足使用要求，价格合理，性能价格比较高。

②软启动电控器价格低于调速型液力偶合器，但启动性能不如偶合器，且故障率较高。

③CST 液黏调速装置，其启动性能优于调速型液力偶合器，但进口产品价格太高，对工作油的清洁度要求极高，需经常换油，维修不便。国产品故障率较高，摩擦片易磨损，污染工作油，需经常更换，给使用带来不便。所以有关部门研究对比后认为：调速型液力偶合器比较经济实用，适合在煤矿井下推广使用。

[1]吉林工业大学等.工程机械液压与液力传动.北京：机械工业出版社，1979.

[2]北方交通大学等.内燃机车液力传动.北京：中国铁道出版社，1980.

[3]朱经昌等.车辆液力传动.北京：国防工业出版社，1982.