浅析液力偶合器在带式输送机上的应用

2014-04-29郭树情

电子世界 2014年15期

【摘要】首先简单介绍了液力偶合器的工作原理。通过分析研究，阐述了液力偶合器在某矿选煤厂带式输送机上的应用特点。并且根据实际经验，总结了其在生产应用中容易出现的问题和解决方法。

【关健词】液力偶合器;带式输送机

1.概述

液力偶合器又称液力联轴器，由于它在改善传动品质、简化驱动器结构、过载保护以及节能减排方面有着独特的优点，所以在各行各业的应用都很广泛。某矿选煤厂目前在用的液力偶合器共有21台，分别应用在带式输送机、刮板输送机、渣浆泵、破碎机这些设备上，其中有11台应用在带式输送机上。

2.液力偶合器的原理及使用特点

当电机带动偶合器泵轮旋转时，泵轮工作腔内的工作液体受离心力的作用由半径较小的泵轮入口处被加速加压抛向半径较大的泵轮出口处，同时液体的动量矩产生增量，即泵轮将输入的机械能转化成液体动能。当携带液体动能的工作液体从泵轮出口冲向对面的涡轮时，液流便沿涡轮叶片所形成的流道向心流动，同时释放液体动能转化成机械能，驱动涡轮并动带负载旋转做功。于是，输入与输出在没有直接机械连接的情况下，仅靠液体动能便柔性地连接起来。

其使用特点如下：

（1）保护电机，提高电机启动能力。

（2）减少起动的冲击和振动，具有过载保护作用。

（3）有显著的节电效果，缩短电机启动时间，改善起动性能，减少起动平均电流。节电率可达20%～40%。

（4）提高工作机的使用寿命，减小噪音，改善了劳动环境;投资少，简化电器设备，降低运行费用。

3.液力偶合器在带式输送机上的应用特点分析

3.1 长距离、大负荷带式输送机的驱动系统要求

以该矿选煤厂的2209带式输送机为例，参数为：DT II B=1200、L=232M。该带式输送机由于胶带长、负荷大、惯性大。它的起动电流要求大，如果电机选型不当或者电压波动较大时就难以起动，甚至烧毁电机。按动力学分析，在载荷起动瞬间作用在电机轴上的起动电流与载荷加速时间t成反比。即载荷加速时间t越短，起动电流值就越大。当电机直连传动起动时构成冲击载荷，加速时间极短，起动力瞬间很大，直接作用在工作机上，这么极短时间内产生巨大能量会对工作机不利。带式输送机的胶带起动张力就会过大，会大大降低带式输送机胶带的使用寿命，甚至拉断胶带，或者烧毁电机。另一方面，对于长距离、大功率带式输送机有多个导向滾筒。再加上胶带的变形，各处散装物料的不均匀，必然会引起带式输送机运行的不均衡，发生跑偏现象。综上分析，带式输送机在驱动运行中应该满足以下要求：

（1）限起动电流值起动;

（2）过载保护;

（3）起动运行均衡。

要满足这些要求，目前普遍流行、经济耐用的方式就是加装液力偶合器，可改善电机和工作机的起动状况，是解决上述问题的有效办法。

3.2 液力偶合器在带式输送机上应用的特点

3.2.1 电机起动能力分析

在电机与液力偶合器联合工作时，电机的外特性就是液力偶合器的输入特性，液力偶合器的输出特性就是电机的负载特性。通常电机的起动电流值远小于最大值，配以液力偶合器后，使其联合工作的起动电流大为增加，甚至接近电机的最大电流，并且使电机起步瞬间接近空载起动。

如图1所示，2209工作机所选用的电机型号为：YB2-315L1-4，160KW。偶合器型号为：YOXF560，充液量80%，易熔塞： M18x1.5。使用这种驱动组合，直接负载由原来的电机轴转为偶合器泵轮，因偶合器泵轮作用力与其转速的2次方成反比，故驱动系统近似等于带偶合器泵轮空载起动，所以起动轻快平稳，起动时间短，起动电流均值低，对电网冲击小，起动性能得以改善。涡轮起动后，输出力矩立即升高，启动、运行的效果和安全性明显好于电机直连方式。

图1 2209带式输送机驱动示意图

如图2所示，由电机和液力偶合器联合拖动的带式输送机在空载、满载和超载的情况下起动、运行都是一样的，电机的尖峰电流在起动和运行中几乎不存在。这样就达到了液力偶合器增大电机起动能力的效果，而且使整机平稳起动，从而可降低胶带拉伸力，延长胶带寿命。

图2 装与不装液力偶合器电动机启动特性分析

3.2.2 机械系统过载防护分析

机械系统过载的原因，有三种情况：第一、工作机阻力负载缓慢或突然增加而超过额定工况的情形，第二、异步电机运行中因电网电压突然下降而使电机外特性跌落，从而使电机的输出转速低于额定工况的情形，第三、工作机运行中因故突然卡住而造成的动力过载。在电机直接驱动的机械系统中，工作负载增加超过电机的额定点，但低于尖峰转数的点值时，电机仍能短期稳定工作，但电流较额定值增大。因此，这种情况允许工作的时间范围由电机的发热时间决定，一般采用热继电保护。当工作负载增加超过电机的额定点，甚至高于尖峰转的点值时，就会出现电机与工作机一起失速直到堵转，电机则受到较大电流冲击而使电机绝缘发热和电网电压下降，甚至烧毁。若在运行中工作机卡住或者意外被制动时，一方面电机因堵转产生很大电流冲击。另一方面，在制动系统惯性的影响下的动能在一瞬间释放出来会在电机到工作机的环节中产生很大的动力载荷冲击，造成系统薄弱环节损坏。若加装上液力偶合器，即使工作机突然制动，工作机迅速降到零速，即液力偶合器停止运转，但是电机仍可以持续状态运行，不会发生失速堵转现象。不会对轴等传动系统产生很大的冲击力。因止液力偶合器能起到动力过载保护的作用。

3.2.3 节能作用的分析

液力偶合器应用在带式输送机上，不仅能够解决带式输送机的限电流起动、过载保护、运行平稳等技术难题，而且具有一定的节能作用。

（1）两步起动改善了起动性能，降低了工作机起动电流。

（2）降低了启动电流及其持续时间。加装液力偶合器后的两步起动使电机与载荷的启动电流相互错开、不叠加。与电机直连传动相比，明显的起到了节电作用。

4.应用中出现的问题及解决方法

上面论述了液力偶合器的原理及在带式输送机上应用的优越性。当然，任何一种设备都会发生故障。一般常见的问题有以下几个方面：

4.1 工作机达不到额定转数

工作机达不到额定转数，主要原因是偶合器功率不足、造成功率不足的因素80%的可能跟偶合器内的油量有关。油量太满或者太少都会造成这样的结果。应该检查油位、或者检查是否有漏油的部位。油量应不能超过容积的80%。

4.2 易熔塞熔化频繁喷液

易熔塞熔化，频繁喷液。其主要原因是工作机有故障、偶合器充油太少、工作机长时间超载、起动频繁、匹配不合理、以及偶合器漏油等，要针对不同原因，逐一排除。

4.3 设备运转不平稳

设备运转不平稳的情况是安装精度差、偶合器平衡精度低、底座固定装置松动、轴承损坏、联接部位磨损、联轴器弹性块磨损或损坏等。