发电厂低加疏水泵变频改造可行性研究报告 ㊣ 精品文档 值得下载

变频器将输入 为的交流电变成输出为 连续可调电压与频率的交流电，直接供给水泵电机。

液力耦合器的调速原理和主要特性参数 液力耦合器的工作原理和主要特性参数 液力耦合器的工作原理 液力耦合器是种以液体多数为油为工作介质利用液体动 能传递能量的种叶片式传动机械。

按应用场合不同可分为普通型 标准型或离合型限矩型安全型牵引型和调速型四类。

用于 风机水泵调速节能的为调速型，这里讨论的仅限于调速型。

调速型液力耦合器主要由泵轮涡轮旋转外套和勺管组成，泵 轮和涡轮均为具有径向叶轮的工作轮，泵轮与主动轴固定连接，涡轮 与从动轴固定连接主动轴与电动机连接，而从动轴则与风机或水泵 连接。

泵轮与涡轮之间无固体的部件联系，为相对布置，两者的端面 之间保持定的间隙。

由泵轮的内腔和涡轮的内腔共同形成的圆 环状的空腔称为工作腔。

若在工作腔内充以油等工作介质，则当主动 轴带着泵轮高速旋转时，泵轮上的叶片将驱动工作油高速旋转，对工 作油做功，使油获得能量旋转动能。

同时高速旋转的工作油在惯 性离心力的作用下，被甩向泵轮的外圆周侧，并流入涡轮的径向进口 流道，其高速旋转的旋转动能将推动涡轮作旋转运动，对涡轮做功，将工作油的旋转动能转化为涡轮的旋转动能。

工作油对涡轮做功后， 能量减少，流出涡轮后再流入泵轮的径向进口流道，在泵轮中重新获 得能量。

如此周而复始的重复，形成了工作油在泵轮和涡轮中的循环 流动。

在这个过程中，泵轮驱动工作油旋转时就把原动机的机械能转 化为工作油的动能和压力势能，这个原理与叶片式泵的叶轮相同，故 称此轮为泵轮而工作油在进入涡轮后由其所携带的动能和压力势能 在推动涡轮旋转时对涡轮做功，又转化为涡轮输出轴上的机械能，这 个原理与水轮机叶轮的作用相同，故称此轮为涡轮。

涡轮的输出轴又 与风机或水泵相联接，因此输出轴又把机械能传给风机或水泵，驱动 风机水泵旋转。

这样就实现了电动机轴功率的柔性传递。

只要改变工作腔内工作油的充满度，亦即改变循环圆内的循环油 量，就可以改变液力耦合器所传递的转矩和输出轴的转速，从而实现 了电动机在定速旋转的情况下对风机或水泵的无级变速。

工作油油量 的变化是通过根可移动的勺管导流管位置的改变而实现的勺 管可以把其管口以下的循环油抽走，当勺管往上推移时，在旋转外套 中的油将被抽吸，使工作腔内的工作油量减少，涡轮减速，从而使风 机或水泵减速反之，当勺管往下推移时，风机或水泵将升速。

液力耦合器的主要特性参数 表示液力耦合器性能的特性参数主要有转矩转速比转差 率转矩系数和调速效率η等。

转矩 当忽略液力耦合器的轴承及鼓风损失时，其输入转矩等于传递给泵轮的转矩，即。

其输出转矩与涡轮的阻力矩大小 相等，方向相反，即。

若忽略工作液体的容积损失等，则由动量矩定律及作用力与反作用其传递功率和转矩得能力越大。

转矩系数的值主要 是由液力耦合器工作腔的几何尺寸及形状以及工作腔流道表面的粗 糙度等因素所决定的。

对于已确定工作腔尺寸和形状的液力耦合器，转矩系数仅随转 速比而变，即，在额定工况点的转速比时，液力耦合器 的转矩系数值约为，规定， 调速型液力耦合器的转矩系数值因满足。

调速效率ην液力耦合器效率 液力耦合器的调速效率又称为传动效率。

它等于液力耦合器的输 出功率与输入功率之比，因为，故有 即 在忽略液力耦合器的机械损失和容积损失等时，液力耦合器的调 速效率等于调速比。

当液力耦合器工作时的转速比越小，其调速效率 也越低，这是液力耦合器的个重要工作特性。

液力耦合器在风机水泵调速中的节能效果 液力耦合器在风机水泵调速中的功率损耗 由上可知，液力耦合器的调速效率等于调速比，所以液力耦合器 属低效调速装置。

液力耦合器在带动恒转矩负载调速工作时，转速比 越小，其调速效率越低，转差功率损耗也越大但是在带动叶片式风 机水泵类平方转矩负载调速工作时，情况就不是这样了。

这是因为叶 片式风机水泵的轴功率与转速的三次方成正比，这时液力耦合器所传 递的功率也迅速减小，转差功率损耗也就是个很小的量了。

当风机与水泵由液力耦合器驱动调速工作时，风机或水泵的输入 轴与液力耦合器的从动轴相连接，故风机水泵的转速等于液力耦合器 涡轮的转速，即， 而其轴功率等于涡轮轴传递的功率，即。

根据叶片式风 机水泵的比 例定律可知，风机水泵的轴功率与其转速的三次方成正比，即 。

当液力耦合器在最大转速比时两式 相除得 ，  或改写成 ， ，  即„„„， 因为，即代入式得  由式和式可求出液力耦合器得转差功率损失 与转速比的关系为  为求出最大转差功率损耗时的转速比，可将式的对 求导数，再令导数为零，求出其极值点，即可求出其极大值或极小值  得出取得极大值得极值点为。

把极大值代入式 可求出液力耦合器的最大转差功率损耗为       注意式中的为，时液力耦合器涡轮所传递 的功率，等于风机或水泵再最高转速时的轴功率。

亦可用相应的 液力耦合器泵轮传递的功率等于风机或水泵最高转速时电动机的 输出功率表示，由得  通常，液力耦合器的，代入式及式 得  以上通过理论分析，导出了液力耦合器的涡轮传递功率泵轮 传递功率以及转差功率损失的计算公式证明了液力耦合器的 最低转差功率损失 发生再转速比处。

而不是转速越低，越大。

由以上推导的公式可以作出叶片式风机水泵在采用液力耦合器调速时 的调速效率泵轮传递功率涡轮传递功率转差损失功率与转速比 的关系曲线，如图所示。

图叶片式风机水泵在采用液力耦合器调速时的调速效率泵 轮传递功率涡轮传递功率转差损失功率与转速比的关系曲线 从图中可以直观地看出随着转速比的减小，液力耦合器泵轮和 涡轮所传递的功率也迅速减小，而转差损失功率，因而当 前言 项目名称机低加疏水泵变频改造可行性研究报告 二项目性质技术改造 三可研编制人 四项目负责部门 五项目负责人 六承担可行性研究的单位 二项目提出的背景及改造的必要性 项目提出的背景 众所周知能源问题已经成为世界各国共同关注的问题在我国 这现象更加凸显。

由于我国粗放型经济增长方式又处在消费结构升 级加快的历史阶段火力发电机组超速发展，煤炭消耗过大因此节 能降耗将是项长远而艰巨的任务。

根据美国及我国电力行业调查统 计表明我国平均供电煤耗率要比发达国家高出，据有关 资料报导，我国风机水泵空气压缩机总量约万台，装机容量 约亿千瓦。

但系统实际运行效率仅为，其损耗电能占总 发电量的以上。

这是由于许多风机水泵的拖动电机处于恒速运 转状态，而生产中的风水流量要求处于变工况运行还有许多企业 核准通过，归档资料。

未经允许，请勿外传，在进行系统设计时，容量选择得较大，系统匹配不合理，往往是大 马拉小车，造成大量的能源浪费。

说明我国的电厂节能有很大的节能 潜力可以挖掘。

因此电站热力系统节能是关系到节能全局以及可持 续性发展的大事。

因此在热力系的环境下揭示各种节能理论内在 的联系深入地研究和发展节能要的理论和现实意义对电厂的节能 降耗工作具有很强的指导性。

水泵变频调速运行的节能原理 图为水泵用阀门控制时，当流量要求从减小到，必须关 小阀门。

这时阀门的磨擦阻力变大，管路曲线从移到，扬程则 从上升到，运行工况点从点移到点。

图为调速控制时，当流量要求从减小到，由于阻力曲线 不变，泵的特性取决于转速。

如果把速度从降到，性能曲线由变为，运行工况点则从点移到点，扬程从下 降到。

根据离心泵的特性曲线公式 η 式中水泵使用工况轴功率 使用工况点的流量 使用工况点的扬程 输出介质单位体积重量 η使用工况点的泵效率。

可求出运行在点泵的轴功率和点泵的轴功率分别为 η η 两者之差为，η 也就是说，用阀门控制流量时，有功率被损耗浪费掉了，且 随着阀门不断关小，这个损耗还要增加。

而用转速控制时，由于流量 与转速的次方成正比扬程与转速的平方成正比轴功率 与转速的立方成正比，即功率与转速成次方的关系下降。

如果不是用关小阀门的方法，而是把电机转速降下来，那么在转运同样 流量的情况下，原来消耗在阀门的功率就可以全避免，取得良好的节 能效果，这就是水泵调速节能原理。

变频调速的基本原理 变频调速的基本原理是根据交流电动机工作原理中的转速关系  式中水泵电机的电源频率 电机的极对数 由上式可知，均匀改变电动机定子绕组的电源频率，就可以平 滑地改变电动机的同步转速。

电动机转速变慢，轴功率就相应减少， 电动机输入功率也随之减少。

这就是水泵变频调速的节能作用。

水泵变频调速控制系统的设计 目前，国内在水泵控制系统中使用变频调速技术，大部分是在开环 状态下，即人为地根据工艺或外界条件的变化来改变变频器的频率值， 以达到调速目的系统主要由四部分组成控制对象变频调速 器压力测量变送器调节器系统的控制 过程为由