液力偶合器在供水方面的应用

　　0 前言

　　鹤岗矿业集团水电热力公司担负着向鹤岗市80%~90%的企事业及居民输配生活饮用水和管理生产用水。近几年,随着鹤岗矿业集团加大节水力度,水电热力公司对其所担负供水的企事业及居民安装了计量水表,矿区用水量由11万m³/d降为9万m³/d。矿区用水量降低,使泵站供水设备达不到满负荷运行,利用偶合器的无级调速是解决上述问题的一种途径。

　　1 节流调节存在的问题

　　对泵站运行水泵如不能遵守正常工作条件,或由于某种原因必须改变其工作参数时,需要进行调节。改变其供水量通常采用的方法是适当改变管路上闸阀的开度,其特性将在地高度不变情况下发生变化,从而可以改变工况,以增大或减少流量。利用这种方法调节时,如减少流量,需关小闸阀开度,其无益功耗为

　　式中Nz--由于关小闸阀致使管路阻力增加的量;

　　Qb--工况点流量,m³/s;

　　Gb--工况点效率。

　　显然供水管阻力增加了,无益功耗增加,调节后的能耗增加。

　　2 对节流调节的改进

　　2.1 利用液力偶合器的变速调节,改变水泵特性

　　液力偶合器是安装在电机和工作机(水泵)之间的一种液力传动元件,它在电机转速恒定的条件下,对其输出转速进行无级调节,并使电机的功率通过液力偶合器泵轮和涡轮之间工作油的循环流动,平稳而无冲击地传递给工作机(水泵)。

　　偶合器工作原理:当电机起动后,泵轮随着转动,在泵轮内的工作油在叶片的作用下产生一个复合运动,形成高速高压的工作油冲向涡轮叶轮,使涡轮跟着泵轮作同向转动,由于涡轮转速低于泵轮转速,涡轮内的工作油产生的离心力小于泵轮,迫使涡轮内的工作油克服离心力从涡轮外侧流向内侧,并从涡轮内侧流出而冲入泵轮内侧,在这样的循环中泵轮将输入的机械能转换为工作油的动能和压力能,而涡轮将工作油的动能和压力能转换为输出的机械能,从而实现了动力传递。

　　2.2 工作水泵改变其流量

　　运行水泵需减少或增加其输出流量,采用的方法是通过改变勺管吸油量,实现对输出转速的无级调节,改变水泵转速,进而改变了水泵的流量。如减少水泵流量时,缓慢减少勺管吸油量,使水泵转数缓慢减少。

　　如增加水泵流量时,缓慢增加勺管吸油量,使水泵转数缓慢增加。

　　水泵流量增加或减少时,无需调节管路出水闸阀,此时管路出水闸阀处在完全打开状态,这样无益功耗少,节约了电能。

　　2.3 原动机轻载起动和加速

　　电机起动时,偶合器勺管处于最低转速位置(勺管位置接近零位),电机只带动偶合器输入端的工作油供油泵转动,工作油由供油泵从液力偶合器油箱内吸入工作油并排出,经冷却器冷却后送至勺管壳体中的进油室,然后工作油经泵轮入油口输入工作腔,同时工作腔中的油液从泵轮泄油孔泄入外壳,形成一个旋转油环,这样通过偶合器调速装置操纵勺管径向伸缩,任意改变外壳里油环的厚度,也就是改变工作腔中的油量,对输出转速进行无级调节,勺管排出的油则通过排油器回到油箱,这样调节使水泵转速缓慢升高,最后满载运行。这种调节方式使电机起动负荷大大降低,达到轻载起动。