调速型液力耦合器在高压水除鳞系统中的应用

　　1引言

　　据中国电工学会统计,我国风机、水泵耗电量占工业用电量的40%以上,占全国发电总量的30%。目前有相当数量的风机、水泵仍然沿用落后的节流、打回流等耗能的调节方式,当前节能减排、可持续发展已成为当务之急,以上调节方式显然不能适应未来发展,因此5中国节能技术政策大纲6中明确要求要发展液力耦合器、油膜离合器、滑差离合器等机械调速装置。目前,调速型液力耦合器已被广泛应用于钢铁、石油化工、电力、煤炭等行业,下面以济钢1700热连轧厂除鳞系统为例,分析调速型液力耦合器的节能效果。

　　2除鳞系统基本情况

　　济钢热连轧厂共有两套高压水除鳞系统,即粗轧除鳞系统和精轧除鳞系统。粗轧除鳞系统供加热炉后和粗轧机前、后除鳞,采用电机-增速机-泵配置方式;精轧除鳞系统单独供精轧除鳞,采用电机-液力耦合器-泵配置方式。其中,为了减小压力波动,缓和水锤冲击,粗轧除鳞系统在泵出口设置了高压气水罐,精轧除鳞系统则采用直供的方式。

　　3液力耦合器工作原理

　　耦合器相当于离心泵和涡轮机的组合,当电机通过耦合器输入轴驱动泵轮时,泵轮如一台离心泵,使工作腔中的工作油液沿泵轮叶片流道向外缘流动,油液流出后,穿过泵轮和涡轮间的空隙,冲击涡轮叶片以驱动涡轮,使其将泵轮对油液产生的动能和压力能转变为输出轴的机械能,然后油液又经涡轮内缘流道回到泵轮开始下一次的循环,从而把电机的能量柔性地传递给工作机(见图1)。

　　4液力耦合器调速原理

　　耦合器运转时,主循环油泵将油箱里的工作油吸入,经过冷却器后再经泵轮入油口进入工作腔,同时,工作腔中的油液从泄油口泄入外壳,形成一个旋转油环,这样,就可利用调速装置(液压缸)操作勺管径向伸缩以改变外壳里的油环厚度,即改变工作腔中的油量,以实现对输出转速的调节,导管排出的油回到箱体后利用自由落差返回油箱中,这样循环往复,不间断地传递动力(见图2)。

　　在济钢精轧除鳞系统中,现场喷射阀始终处于开启状态,当检测到中间坯头部时,液力耦合器勺管控制阀a端得电,液压缸缩回,带动勺管上行,耦合器转子内工作油充满,耦合器泵轮和涡轮在液动力作用下同步转动,离心泵高速高压负载运行,向除鳞点供高压水,进行中间坯表面除鳞;当检测到中间坯尾部时,液力耦合器勺管控制阀b端得电,液压缸伸出,带动勺管下行,排出耦合器转子内工作油,耦合器泵轮和涡轮产生转速差,离心泵低速低压空载运行,向除鳞点供低压水,向高压管路充填低压水,防止除鳞时管路震动。液力耦合器勺管控制阀的中位机能采用O型,换向位置精度高,避免了液压缸来回浮动,保证了除鳞压力的稳定。