液力偶合器在大型锅炉风机上的节能应用研究

　　（1963-），安徽化工学校化工机械专业毕业。现在安徽省池州市特种设备监督检验中心从事锅炉、压力容器、压力管道检验、监检以及无损探伤工作。

　　来调节，这种调节方式就是风机的转速不变，通过改变进口挡板的开度，人为的改变通风系统阻力特性曲线，从而改变风机的流量及风压，而此时风机消耗的轴功率却变化不大，造成了节流损失，浪费大量的能源。风机的变速调节是风门挡板开度大，通过改变风机的转速，在其管路阻力特性曲线不变的情况下，改变风机的运行曲线达到控制风机的流量和压力，使风机处于高效率工作区，减少附加阻力损耗，达到节能的目的。

　　常用的调速方法很多，各有优缺点。如：变频调速节电效果虽然不错，不需要更换电机，调速平滑，精度高，易实现自控和软启动，这种变频调速装置只适应中小型低压电机，但是对于大容量的高压变频器来说，关键元件不过关，易损坏，对电网产生高次谐波，且投资大，目前变频器在大型风机上应用受到限制。液力调速离合器属于新型技术产品，生产厂08家较少，在推广应用上仍需进步探索。由于液力近年来，随着我国经济的快速发展，各地的用电日趋紧张，甚至部分地区出现拉闸限电的局面。由于煤价不断上涨，又进一步加发电企业负担。为此，节能降耗，是每个电厂急需解决的重要课题。风机是锅炉的主要辅机之一，又是重要的耗能设备。降低风机电耗，提高风机运行效率是电厂节能降耗的有效手段。

　　风机的选择需要考虑系统的大风阻、大风量、设备磨损等。根据有关设计规程，风量的富裕系数为1153风压的富裕系数为125.而电厂锅炉大部分是在低于额定负荷的状况下运行，致使许多风机的实际负荷偏离额定工作点运行，能耗加，效率下降。目前锅炉风机负荷调节大部分采用节流调节，就是通过改变风机进口挡板的开度偶合器技术成熟，一次性投资少，节电效果明显，故障率低，传输功率大等特点，所以具有很大的推广价值。

　　2液力偶合器的调速原理32采用传统的节流调节风量保持风机的转速不变，调节挡板的开度，加管网阻力。风机的风量Q，变为Q2，由于系统的阻力加，此时的阻力曲线由Ri变为Ra风压由Hi变调速型液力偶合器是以液体为工作介质来传递功率，主要由背壳、涡轮、泵轮等构成。它相当于离心泵与涡轮机的组合，当动力机通过输入轴带动泵轮转动时，充入工作腔的液体介质在离心力作用下，沿泵轮叶片向外缘流动，使液体的动量矩大。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向心流动，同时释放能量，驱动涡轮旋转并带动工作轮做功，靠着液体的传动使工作机和动力机柔性联结在一起。改变液力偶合器工作腔的充满度，便可以调节输出转速。充满度升高，输出转速升高，反之降低，实现无级调速。

　　3风机调速运行的节能原理改变风机的转速可以调节风机的风量及风压，从而改变风机所需轴功率。由风机的相似定律可知：风压H与转速n的平方成正比，即：风机的轴功率P与转速n的立方成正比，即：为Ha，如此时，风机的轴功率一部分用来克服通风的阻力而被浪费掉了。

　　所以，采用挡板调节风机的流量时，虽然风量下降了，但风压却上升了，风机需要的轴功率变化不大。此时，风机的能耗降低很少。

　　33节能比较曲线Ri、R2代表风机的挡板在不同开度时的阻力曲线。H（ni）、H（na）为不同转速时，风机的运行特性曲线，如。

　　风机的轴功率P与风量风压H的乘积成正比，即：其中：i、K2、K3为常数，n为风机的效率。

　　31采用液力偶合器调节风量风机的转速由ni变为na时，风量也由Qi变为Qa风压也由Hi变为Ha风机的轴功率也由Pi变为P2，如图i阴影部分即为风机减少的轴功率消耗值。所以，转速越低，其节能效果越明显。

　　可以看出，两种不同情况下消耗的轴功率：采用节流调节，当QiQa时，轴功率QiXHi与Q2XH2基本不变；采用液力偶合器调节，当Qi―Q2时，所需轴功率为Q2XHS比QiXHi小得多；节能效果非常突出。

　　4节能实例分析41节能分析某热电厂5台i30t/h循环流化床锅炉，单台锅配电机的有关参数为：风机采用挡板调节时的运行情况：锅炉的负荷在125th挡板的开度为30，此时风机的风量为/h风压为30800Pa电机电流47A.由前面的相关公式计算可得：风机消耗的轴功率为从电机的工作电流计算电机输出功率为P==37X/XcosdXn两种计算结果基本一致。

　　采用液力偶合器调速来调节流量时的情况：流量为60000m3 /h则风机的风压为Hi 23700=10430Pa此时风机所需要的轴功率为P=HXQ同样是锅炉负荷在125t/h用挡板调节流量时，风机所需的功率为6261W；而用液力偶合器调速调节风量时，风机所需的功率为2121W.单台风机改造费用约需20余万元，该厂共有5台130t/h循环流化床锅炉，全年因节电而产生的经济效益约合800万元，节能效果十分明显。

　　42系统优化分析液力偶合器应用于系统中，除节能外，同时产生了下列优越效果：实现无级调速：通过液力偶合器与锅炉负荷信号相连，液力偶合器随锅炉负荷变化而自动调节输出转速，实现无级调节风机转速，调速范围很宽，同时实现自控，易于调节。特别是风机的转速越低，其节能效果越明显。

　　实现空载启动：电机可以在空载或轻载下启动，减少对电网的冲击，缩短启动时间。

　　隔离震荡：液力偶合器的泵轮与涡轮是通过工作液来传递功率的，是柔性联结。所以具有良好的隔震效果。

　　过载保护：由于液力偶合器是柔性传动，其泵轮与涡轮之间有转速差。当风机的负荷有卡死或制动时，电机仍可运行而不至烧坏，风机也可以受到保护。

　　由于风机的转速降低，减少了磨损，大大地延长了风机的使用寿命。

　　降低噪声：风机的转速降低，整个系统噪声明显降低，减少了环境污染。

　　工作平稳：可以平稳启动，加速、减速和停止。

　　液力偶合器应用于系统中应注意的问题：防止风机的喘震：一般来说，风机的运行速度越低，风量风压越小，其节能效果越明显，但风机越容易出现喘振现象。喘震对风机系统破坏性较大，因此必须在节能与防喘振两个方面找到佳的结合点，实现风机的优化的控制。

　　加强设备管理：由于液力偶合器是与电机风机直接相连，一旦其出现故障，将会导致锅炉停机，影响生产。所以应加强设备的管理，减少设备的故障率。

　　5结论理论与实践都证明：用液力偶合器调节风机风量，能产生显著的节能效果。

　　用液力偶合器调节风机风量，能实现无级调速，实现自动控制，系统隔离震荡，降低噪声，工作平稳。

　　用液力偶合器调节风机风量，应根据风机的特点设计控制程序，避免风机在喘振点工作。