，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力 定律可以证明，因此有。着就是说，液力耦合器不能改 变其所传递的力矩，其输出力矩等于其输入力矩。 转速比 液力耦合器运行时其涡轮转速与泵轮转速之比，称为液力 耦合器的转速比，即 液力耦合器在正常工作时，其转速比必然小于。因为若， 就意味着泵轮与涡轮之间不存在转速差，两者同步转动，而当泵轮与 涡轮同步转动时，工作油的旋转动能是不能对涡轮作功的，也就不能 传递功率。 液力耦合器在设计工况点的转速比是表示液力耦合器性能的 个重要指标，表示涡轮转速为最大值时的转速比，通常 。从液力耦合器的调速效率特性可知，表示了液力耦 合器调速效率的最高值。 液力耦合器在工作时，其转速比般在之内，当其 小于时，由于转速比小，工作腔内充油量少，工作油升温很快， 工作腔内气体量大，这时工作中常会出现不稳定状况。 转差率 液力耦合器工作时，其泵轮与涡轮的转速差与泵轮转速之比的百 分数，称为转差率，即 液力耦合器的转差率除表示相对转速差的大小外，还表示在液 力耦合器中功率的传动损失率。由液力耦合器的输入输出力矩相等， 即，可得  即 转矩系数 转矩系数是液力耦合器得个重要技术指标，它表示液力耦合 器通流部分的完善程度。转矩系数越大，表示液力耦合器得动力储 存也越大，亦即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 ，  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，因而当液力耦合器泵轮所传递的功率和涡轮所传递的功率都变得很小 时，转差损失功率也是个很小的量了。 液力耦合器在风机水泵调速中的节能效果 例下面通过个具体的例子来说明叶片式风机水泵在采用 液力耦合器调速，即使工作在低转速比时，尽管其调速效率很低，但 与节流调节相比，也还具有显著的节能效果。 图离心式通风机的性能曲线 图所示为离心式通风机的性能曲线，设此风机系统在未经节 流调节和液力耦合器调节时，管路性能曲线经过最高效率点，即 ，由于管路静压，管路性能曲 线经过坐标原点，故此管路性能曲线与经过最高效率点的相似抛物线 相重合因为它们都是经过坐标原点和最佳工况点的二次抛物线。下 面分析比较将流量调节到风机额定流量的时，即时， 采用节流调节和液力耦合器调节时各自所需的原动机功率。先看节流调节，从图可直接读出当时， 风机的轴功率为，当通过节流调节使时，风 机的轴功率为。 而通过液力耦合器调速时，水泵的性能曲线要发生变化，但管路性能 曲线不变，故变速前后的运行工况点均位于管路性能曲线上，而管路 性能曲线上的各点又都是相似工况点，相互之间的参数关系遵守比例 定律  故当流量下降到额定值的时，转速应下降到额定转速的 ，降速后风机所需的轴功率为  若再考虑到液力耦合器的损耗功率，则得实际所需的原动机功率。 由式可知，液力耦合器的调速效率等于调速比，当转速比 时，调速效率也等于，这就意味着从液力耦合器输入的功率只有 半为有效功率，而另半则要损耗掉,因此，原动机的输出功率应 为。可见，当把风量调节到额定风量的时， 尽管在液力耦合器中要产生较大的损耗，但它较之节流调节来说，所 损耗的原动机功率仍然要少得多，比节流调节少消耗 ，其节约的功率还是相当可观的，节电率达。 当然，这只是粗略的计算，实际上液力耦合器的冷却水系统和油泵系 统等辅助设备以及液力耦合器的机械损失和容积损失也要消耗定的功率般为额定传动功率的，故实际节约的功率比上述 计算结果要少些，约在左右，节电率约为。 例锅炉给水泵的性能曲线如图所示，其在额定转速 下运行时的运行工况点为，相应的。现欲通过变速 调节，使新运行工况点的流量减为，试问其转速应为 多少额定转速为 变速调节时管路性能曲线不变，而泵的运行工况点必在管路性 能曲线上，故点可由处向上作垂直线与管路性 能曲线相交得出见图，由图可读出点的扬程。 与不是相似工况点，需在额定转速时的曲线上找出的 相似工况点，以便求出的转速。过点作相似抛物线，由相 似定律可推得  为把相似抛物线作到图上，上式中与的关系 列表如下 把列表中数值作到图上，此过点的相似抛物线与额定转 速下相交于点。由图可读出故得 或 上述两式得出的结果略有不同是因作图及读数误差引起的。从 计算结果知，此泵装置因管路静扬程很高，故当流量减少到原 流量的时，其转速只降到原转速的，而不是 。 若锅炉给水泵电动机的额定功率为，节流调节到流 量时的实际消耗功率为，试计算采用液力耦合器调速的节 能效果。由以上的计算可知，当转速下降到，即额定转 速的时，流量为，即额定流量的，压力为， 略高于锅炉汽包压力，为了保证汽包顺利进水，转速已不能再下降 了。所以其调速范围为，当水泵转速为额定转速的 时，由，其轴功率，因为液力耦 合器的调速效率等于调速比，这时液力耦合器的输入功率为 ，再加上液力耦合器本身的损耗，输入功率 约为，最大节电率约为左右。与上面的风机相比，同样 是流量，节电率却相差半。 水泵变频调速和液力耦合器调速对比计算 在液力耦合器调速的基础上进行变频调速节能改造，尽管在低转 速时也有很高的节电率，但其最大节电量也不超过额定传送功率的发生在三分之二额定转速时。用变频器取代液力耦合器调 速的节能计算般可以认为变频器的损耗和液力耦合器的机械损失 和容积损失相当，则节电率的计算可以简化为节电率 调速比。 在采用变频器时，如果保留其液力耦合器的话，其节电率相差 , 节电率调速比 所以当采用变频器取代液力耦合器进行水泵节能改造时，不去掉 液力耦合器是毫无意义的,见下例 例锅炉给水泵不同调速方式的节能对比计算。 取水泵的静扬程为全扬程的，根据液力耦合器的调速效率等 于调速比，和液力耦合器的机械损失和容积损失等于额定传动功率的 取，以及变频器的效率为计算，结果列 于下表。由下表可见，由于水泵的静扬程较大额定扬程的，