液力耦合器节能分析及应用

申媛

【摘  要】生产企业电量消耗大，已成为制约生产企业经济效益的一项重要因素。企业生产设备节能不仅是为了缓解能源供需矛盾，更是为了促进企业经济持续、健康、快速地发展。基于此，本文将对液力耦合器及其节能分析和应用进行简单的阐述，希望通过论述后，可以给相关工作人员一些参考。

【关键词】液力耦合器;经济效益;节能

0前言

随着我国能源消耗的急剧增长，能源危机迫在眉睫，在大力弘扬和发展低碳经济的背景下，用电量较大的相关企业单位，将面临艰巨的节能任务。液力耦合器作为节能设备，可以无级变速运转，工作可靠、操作简便、调节灵活、维修方便。采用液力耦合器节能不仅可以有效的节约资源、降低能耗，而且还可以有效地提高企业的经济效益，推进资源节约型企业发展。

1液力耦合器简介

1.1液力耦合器概念

液力耦合器又称液力联轴器，是一种用来将动力源（通常是发动机或电机）与工作机连接起来，靠液体动量矩的变化传递力矩的液力传动装置。

1.2液力耦合器分类

（1）液力耦合器根据用途的不同，可分为普通型液力耦合器、限矩型液力耦合器和调速型液力耦合器。其中限矩型液力耦合器主要用于对电机减速机的启动保护及运行中的冲击保护，位置补偿及能量缓冲;调速型液力耦合器主要用于调整输入输出转速比，其它的功能和限矩型液力耦合器基本一样。调速型液力耦合器又分为进口调节式、出口调节式和复合调节式三种。

（2）根据工作腔数量的不同，液力耦合器分为单工作腔液力耦合器、双工作腔液力耦合器和多工作腔液力耦合器。

（3）根据叶片的不同，液力耦合器分为径向叶片液力耦合器、倾斜叶片液力耦合器和回转叶片液力耦合器。

1.3液力耦合器的工作原理

液力耦合器是以液体为介質传递功率的一种动力传递装置。主要由两个带有径向叶片的碗状工作轮组成。由主动轴传动的轮称为泵轮，带动从动轴传动的轮称为涡轮，泵轮和涡轮中间有间隙，形成一个循环圆状腔室结构，其内充有工作油液。

工作时，泵轮通常在内燃机或电机驱动下旋转，叶片带动油液，在离心力作用下，这些油液被甩向泵轮叶片边缘，由于泵轮和涡轮的半径相等，故当泵轮的转速大于涡轮转速时，泵轮叶片外缘的液压大于涡轮叶片外缘的液压，由于压差液体冲击涡轮叶片，当足以克服外阻力时，使涡轮开始转动，即是将动能传给涡轮，使涡轮与泵轮同方向旋转。油液动能下降后从涡轮的叶片边缘又流回到泵轮，形成循环回路，其流动路线如同一个首尾相连的环形螺旋线。液力耦合器靠液体与泵轮、涡轮的叶片相互作用产生动量矩的变化来传递扭矩。在忽略不计叶轮旋转时的风损及其他机械损失时，它的输出（涡轮）扭矩等于输入（泵轮）扭矩。

1.4液力耦合器的应用特点

（1）无级调速：通过加装液力耦合器，可以方便地通过手动或者电动遥控进行速度调节以满足工况的流量需求，从而可以大量节约电能。

（2）空载启动：液力耦合器主、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，然后逐步增加耦合器的充油量，使泵或者风机逐步启动进入工况运行，降低电机启动时的电能消耗。

（3）过载保护：耦合器主、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。

（4）寿命周期长：除轴承外无磨损原件，耦合器能长期无检修安全运行，提高了投资使用效益。

2调速型液力耦合器

2.1概述

调速型液力耦合器是以液体为介质传递功率的一种液力传动装置，它安装在电动机和工作机之间，并在电动机转速恒定的情况下无级调节工作机（风机或水泵等）的转速，其优点是可以空载启动电动机，可控地逐步启动大负载。工作机无级调速时可以大量降低厂用耗电量，可方便地使用遥控或者自动控制。液力耦合器除了轴承和密封件外，本身没有直接机械磨损的部件，几乎不需要维护和检修。

2.2调速型液力耦合器节能原理

调速型液力耦合器是在输入转速不变的情况下，通过改变工作腔充满度（通常以导管调节）来改变输出转速及力矩，即所谓的容积式调节。液力耦合器相当于离心泵和涡轮机的组合，当动力机通过输入轴带动泵轮转动时，充注在工作腔中的工作液体在离心力作用下，沿泵轮叶片流道向外缘流动，使液体的动量矩增大。当工作液体由泵轮冲向对面的涡轮时，工作液体便沿涡轮叶片流道做向心流动，同时释放能量并将其转化为机械能，驱动涡轮旋转并带动工作机做功。靠着液体的传动使动力机和工作机柔性地连接在一起。

2.3节能分析

泵和风机在国民经济各部门的数量众多，分布面积广，耗电量巨大。据有关部门统计，泵和风机的耗电量约占全国电力消耗总量的40%。目前，泵和风机的耗电量中还有很大的节能潜力，其潜力挖掘的主要方向是提高泵或风机系统的运行效率。据统计，提高泵和风机系统运行效率的节能潜力达200亿—400亿千瓦时。

泵或风机由恒速阀门调节运行变为采用液力耦合器调速运行，能节约大量的资源。泵或风机采用液力耦合器调速，既能方便地满足工艺调节，又能提高传动品质，获得轻载启动、过载保护、隔离冲击、延长风机或泵的使用寿命、方便使用维修、节电等多项功能和效益。液力耦合器调速功率范围大、适应性强，对环境无特殊要求，价格适中，特别适用于高转速大功率工况。

改变液力耦合器工作腔的充满度，便可以调节输出力矩和输出转速，充满度升高则输出转速升高，反之则降低，并可实现无级调速。

泵或风机的流量与转速成正比，轴功率与转速立方成正比。当系统所需流量减少时，可通过降低液力耦合器工作腔的充满度来降低泵或风机的转速，同时节省功率。流量变化越大，节能效果越显著。

3工作中应用

国家能源集团乌海能源有限责任公司骆驼山洗煤厂333、334煤泥重介泵设计使用ZJ系列渣浆泵，额定转速为760r/min，配套电机功率为110KW，采用YOTGCD1150A调速型液力耦合器。根据系统分流到煤泥重介桶中的液位高低，调节液力耦合器，从而调节煤泥重介泵转速，以实现对输出流量的控制。

实际操作中，启动电机，在电机启动的瞬间，液力耦合器的泵轮的力矩因为转速比较低甚至只是微微的转动，这就让电机所承受的负载比较小，近似于空载。随着液力耦合器的泵轮转速渐渐提高，工作腔的液体动能就会随之逐渐增高，即泵轮的力矩增高，也就是说，这个时候液力耦合器实现了第二次启动，这样，在很大程度上改善了电机的启动性能，因为电机空载启动不但快而且耗电比较小。通过这种启动方式，让电机实现了低负荷启动，而且能够获得良好的节能效果。

采用了液力耦合器之后，不但大大增加了启动的稳定系数，还减小了电机的功率，提高了工作效率，同时降低了功率损失。并且，让电机快速的启动，减少了对电网的冲击，也起到了节能的作用。

采用了液力耦合器之后，能够提高原电机的效率，因为液力耦合器可以使电机不带负载启动，减少电机的容量，这样就克服了因为电机的启动电流大、启动频繁而致使电机烧坏的缺点，减少了电机的投资与维修费用，降低了设备成本。

4小结

液力耦合器在使用过程中对过载的保护性能比较好，而且其自动适应性也较强，操作起来比较方便灵活，从而大量的节约能源，降低成本费用，同时，还可以延长工作机与电动机的寿命，改善了传动的品质、节约能源的双重经济效益。

只有彻底认清液力耦合器的性能，将它作为先进的节能设备，液力耦合器才能在各类机械设备中得到广泛应用。

参考文献：

[1] 刘应诚、杨乃乔.液力耦合器应用与节能技术[J].中国机械工程.2006（5）

[2] 郑志强.液力耦合器的节能应用与选型[J].风机技术.2006（4）

[3] 刘应诚.液力耦合器实用手册[M].化学工业出版社.2008（6

（作者单位：国家能源集团乌海能源有限责任公司骆驼山洗煤厂）