基于分功率调速装置的流量调节方法研究

基于分功率调速装置的流量调节方法研究

崔建卫龙源王彦彦尹士海郑庆宇张国强

（北方工程设计研究院有限公司石家庄050011）

摘要：机械-液粘调速装置是一种适用于大中型风机及泵类的高效节能传动装置，他能有效调节风机及泵的流量及使其运行于高效工作区内。该装置通过采用行星轮系实现了功率的分流与合成。在控制输出转速上则采用了液粘调速离合器，通过它来调节分流出的功率进而实现对风机及泵的调速。本文以该装置调速为基础又介绍了一种新的调速-节流复合控制方式，并且对控制中节流点的确定进行了理论的分析与计算，证明通过这种控制方式可以进一步提高风机及泵类调速的节能效果。

关键词：泵及风机，分功率，调速-节流控制，节能

1.引言

根据相关资料，国内所有泵站用电量占全国总电量的15%～20%。但是由于绝大多数的泵站容量偏大，运行效率低，能源浪费十分严重，装置的效率普遍低于水利部颁发的规定55%。与泵工作特点相同的风机，其能源浪费的程度与泵相同。

当前风机和泵的调速方式主要有机械调速和电气调速。机械调速最常见的是在电机和泵或风机之间加装调速型液力偶合器或液粘调速离合器，液力偶合器本身存在转差，负载不能达到电机额定转速，调速过程中转差损耗以发热形式散掉。电气调速装置应用广泛的是变频调速，其效率和性能都比较理想，但是在电机低速运转时总效率和功率因素均比较低，而且投资高，技术复杂，维护困难，使可靠性降低。通过机械-液粘分功率调速装置，介绍了一种调速-节流复合控制的调节方式。针对这种调节方式在泵调速领域中的节能应用进行研究。

2.调速装置的组成和原理

2.1.调速装置组成

泵的变速通过机液分功率调速装置调节，三相异步电动机传动。转速变化范围在50%～100%。

2.2.调速原理

该系统主要由恒速电机、液体粘性调速离合器和行星轮系三部分组成，在各个主要部分相互连接处还包括定速比的带传动和减速器。电机的输出功率将分两路进入行星轮系，一路经液粘离合器传递给行星架，另一路经减速直接传递给齿圈，最终两路功率汇合于太阳轮输出。行星轮系采用NGW型行星差动轮系，以齿圈和行星架为输入，太阳轮为输出，齿圈和和电机相连所以转速恒定，行星架与液粘离合器相连可连续改变转速，因此太阳轮的输出转速可连续改变，实现了分功率调速。

2.3.调速试验方法

采用机液分功率调速系统调节泵的转速。泵转速在额定转速时，待其稳定后进行该流量下各数据的采集，得到该流量下第一个试验测试点。然后调节管路闸阀，改变泵试验流量，待其稳定后进行第二个试验测试点的测量。重复前述方法进行泵转速在95%，90%，85%，80%，75%，70%，65%，60%，55%，50%时的数据采集。

2.4.试验装置的性能参数

泵型号：HZA250-315R；额定转速：1450r/min；额定流量：528m3/h；额定扬程：25m；效率：86.5%

5.结论

通过对泵试验性能的分析得知，对于单台泵运转而言，当流量降低到额定流量的67%时，分功率调速装置的功率损失为最大。为了降低这一部分的功率损失，采用节流调节。因为当采用节流调节时，行星架抱死，液粘离合器的输入为0，此时电机与泵通过齿轮传动直连，调速装置的效率比节流前提高。

行星轮系实现了功率分流，而液粘调速离合器实现了调速器的无级变速。与变频调速和液力偶合器相比，通用性高；且设备可靠性高，在出现故障时也可使负载工作在低运行状态。并且通过调速-节流的控制方式可以进一步降低系统的功耗。

参考文献

[1]林启华．泵与风机的变速节能．北京：水利电力出版社，1987．

[2]赫尔姆特．舒尔茨.泵、原理、计算与结构．北京：机械工业出版社，1991．

[3]张国瑞，张展编．行星传动技术．上海：上海交通大学出版社，1989．