摘 要：本文介紹了液力偶合器的主要特性、應(yīng)用特點和工作原理，以及液力偶合器調(diào)速的優(yōu)點，詳細(xì)分析了液力偶合器在風(fēng)機(jī)、水泵調(diào)速應(yīng)用中的節(jié)能效果。

關(guān)鍵詞：偶合器；工作原理

一、液力偶合器的類型與工作原理

液力偶合器的工作介質(zhì)是一種液體，這種液體主要以液壓油為主。液力偶合器是基于費丁格爾原理的一種葉片型機(jī)械，它利用液體動能來進(jìn)行能量的傳遞。液力偶合器根據(jù)其應(yīng)用特點可分為3種基本類型：普通型、限矩型、調(diào)速型。調(diào)速型液力偶合器按結(jié)構(gòu)可以亦可分為三種類型：進(jìn)口調(diào)節(jié)型、復(fù)合調(diào)節(jié)型、出口調(diào)節(jié)型。

調(diào)速型液力偶合器的主要由泵輪、渦輪等這幾部分組成，并且在泵輪與渦輪之間會有一定的間隙，通過液力偶合器的輸入軸，電動機(jī)帶動液力偶合器的主動泵輪工作，完成了對工作油的加速，然后液力偶合器的從動工作渦輪被液體動能帶動工作起來，能量也就會被傳送到液力偶合器的輸出軸和負(fù)載從動機(jī)上，因此，我們控制輸出軸的力矩和轉(zhuǎn)速是通過控制工作油的量來實現(xiàn)的，隨著工作油量減少，渦輪力矩和轉(zhuǎn)速就會降低，當(dāng)工作油量增加，渦輪力矩和轉(zhuǎn)速就會增加。所以負(fù)載轉(zhuǎn)速的無級調(diào)節(jié)可以通過液力偶合器實現(xiàn)。

電機(jī)通過液力偶合器的輸入軸驅(qū)動它的主動泵輪，以加快工作油的速度，由油驅(qū)動渦輪把能量輸送到輸出軸從而到從動機(jī)上。通過這種方式，它可以通過控制泵渦輪腔體中所涉及的能量傳遞所需油量的多少，從而控制輸出軸的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。因此，液力偶合器能夠?qū)崿F(xiàn)負(fù)載轉(zhuǎn)速的無級調(diào)節(jié)。

在液力偶合器的變速過程中，滑差損失將轉(zhuǎn)換成熱能，增加了工作油溫度。限矩型和普通型這兩種液力偶合器都設(shè)計了自冷卻系統(tǒng)，因此我們不必?fù)?dān)心。但是，對于調(diào)速型液力偶合器來說，因為它的滑差損失（發(fā)熱）較大，必須配置相關(guān)的冷卻系統(tǒng)。它的冷卻系統(tǒng)能使升溫的工作油進(jìn)入冷卻器，達(dá)到降溫目的后，再回到偶合器的工作腔內(nèi)，從而構(gòu)成了冷卻循環(huán)。

將一定量的工作液加入到液力偶合器的工作腔內(nèi)，電動機(jī)可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成為液體動能，推動渦輪轉(zhuǎn)動，再將它的液體動能轉(zhuǎn)為機(jī)械能作用在從動工作機(jī)上，從而原動機(jī)到工作機(jī)之間的能量得到了轉(zhuǎn)移。

二、液力偶合器的應(yīng)用特點

（1）節(jié)電：對風(fēng)機(jī)或水泵的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)可以達(dá)到節(jié)能目的。為了滿足工作流量與節(jié)能要求，可以加入液力偶合器，從而可以方便地進(jìn)行手動或自動調(diào)節(jié)。

（2）滑差損失：液力偶合器是一種速度調(diào)節(jié)裝置，它存在著輸入輸出速度差，渦輪轉(zhuǎn)速始終低于泵輪轉(zhuǎn)速，這種速度差亦即滑差所產(chǎn)生的能量損耗，反映在工作油溫度的升高， 由冷卻器冷卻水帶走或散熱帶走的這部分能量即為滑差損失。

（3）空載啟動：液力偶合器的輸入軸和輸出軸是兩個獨立的部分，它們之間是沒有機(jī)械連接的，傳遞媒介是工作油。從動機(jī)會隨著液力偶合器中的充油量的逐漸增加而逐步啟動，這樣，當(dāng)電機(jī)啟動時就相當(dāng)于無載啟動，平穩(wěn)且安全。

（4）無諧波影響：使用液力偶合器進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，這樣就可以配置工頻電機(jī)，實現(xiàn)無諧波影響，提高其工作效率和功率因數(shù)。

（5）使用壽命長：偶合器可以在長期無檢修的惡劣環(huán)境下安全運行，從而投資使用效益得到了提高。

三、液力偶合器的節(jié)能原理

液力偶合器可以使電機(jī)無載正常啟動，因此選型時，不需要考慮電機(jī)的啟動力矩。減小電機(jī)的功率裕度系數(shù)，電機(jī)的運行效率就得到提高，與此同時也節(jié)省了電能。

從動機(jī)如風(fēng)機(jī)與水泵的特性曲線決定了通過速度調(diào)節(jié)所產(chǎn)生的損耗遠(yuǎn)比通過節(jié)流調(diào)節(jié)所產(chǎn)生的損耗小得多，通過使用液力偶合器調(diào)速從而達(dá)成節(jié)能是不言而喻的。

四、液力偶合器的節(jié)能應(yīng)用

1.液力藕合器在變速調(diào)節(jié)中的優(yōu)勢。液力偶合器泵輪和渦輪隨著轉(zhuǎn)速比的減小，滑差損耗功率就成為一個很小的量了。用于葉片式風(fēng)機(jī)水泵的變速調(diào)節(jié)時，可以選用小容量的電動機(jī)及電控設(shè)備，從而電動機(jī)實現(xiàn)空載啟動是通過減小啟動電流實現(xiàn)的；液力偶合器也可以進(jìn)行無級調(diào)速，它的節(jié)能效果與轉(zhuǎn)速變化正相關(guān)；液力偶合器很容易控制，能夠自動控制其工作。液力偶合器也可實現(xiàn)過載保護(hù)，原動機(jī)或電動機(jī)不易被燒毀，風(fēng)機(jī)與水泵也可以得到保護(hù)，這是由于液力偶合器是柔性傳動的，它的泵輪和渦輪之間轉(zhuǎn)速不同；液力偶合器工作平穩(wěn)，可以緩慢地開啟、加速、減速和停止；液力偶合器也能用于大容量風(fēng)機(jī)與水泵的變速調(diào)節(jié)。

2.液力偶合器在節(jié)能減排方面的作用。大部分液力偶合器調(diào)速應(yīng)用在中、大功率的風(fēng)機(jī)與水泵上。在運行中，除有明顯的節(jié)能效果外，液力偶合器調(diào)速還可以解決下面的問題：調(diào)速運行循環(huán)間斷供風(fēng)系統(tǒng)，則既節(jié)約能源又起到了環(huán)境保護(hù)的作用；風(fēng)機(jī)改為調(diào)速運行時，可以無裕度的供給系統(tǒng)需要的流量和壓頭，同時可以大量的節(jié)約能源；有些風(fēng)機(jī)的調(diào)速裝置可按工藝流程進(jìn)行流量調(diào)節(jié)或?qū)嵭凶詣涌刂?。綜上所述，風(fēng)機(jī)配備液力調(diào)速可很好地提高傳動品質(zhì)，滿足系統(tǒng)工藝要求，并且能大幅度地節(jié)能減排。

3.液力偶合器在風(fēng)機(jī)水泵調(diào)速中的節(jié)能效果。在低轉(zhuǎn)速比情況下，液力偶合器運行時的調(diào)速效率也會比較低，但相對于節(jié)流調(diào)節(jié)，葉片式風(fēng)機(jī)水泵采用液力偶合器調(diào)速，節(jié)能效果十分明顯。根據(jù)液力偶合器的調(diào)速效率與調(diào)速比相等，液力偶合器的機(jī)械損失很小，它的容積損失也很小，所以節(jié)電效果顯著。

五、結(jié)語

采用液力偶合器的調(diào)速方式，即便在低轉(zhuǎn)速比時，相對于節(jié)流調(diào)節(jié)方法而言，液力偶合器的節(jié)能效果也很明顯。并且因其投入資金比較少，見效速度比較快，很容易在老設(shè)備的改造過程中獲得顯著的節(jié)能效益。

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作者簡介：陶濤（1964-11-10），男，籍貫：廣西，工作單位：福伊特驅(qū)動技術(shù)系統(tǒng)（上海）有限公司順德分公司，學(xué)歷：大學(xué)本科，研究方向 節(jié)能。