调速型液力耦合器工作油温特性分析与应用

　　全社会对于环境保护日益重视，电力企业节能减排的重要性更加突出，而泵与风机是电力企业的主要耗能设备，提高泵与风机的运行效率是节能降耗的迫切要求。目前，泵与风机选型主要依据满负荷工况下流量需求和管道阻力特性，在满负荷工况下有较好的运行效率。但在大范围变工况的条件下，泵与风机的效率会有不同程度的变化，而变化的程度主要与设备类型、调节方式相关。对于变速调节与节流调节这两种基本调节方式，前者的优点在于大大减少了附加的节流损失，在很大的变工况范围内仍可保持较高的效率。具有无级变速特性的液力耦合器在泵与风机调节上应用较为广泛[1～3]。工作油系统是液力耦合器最关键的系统，工作油的滑差损失会产生巨大热量，容易产生油温高问题，影响设备的安全稳定运行。因此研究液力耦合器的工作油温特性，对于液力耦合器的设计、运行和改造都有着很大的意义。文献[4]对调速型液力耦合器滑差损失进行了分析，文献[5]对调速型液力耦合器冷油器特性进行了分析，但现有文献未对不同形式的调速型液力耦合器的工作油温特性进行深入分析。本文利用解析方法对液力耦合器的滑差损失特性、工作油温特性进行分析，得到了两种不同结构的液力耦合器工作油温随输出转速变化的规律，并利用得到的规律解决液力耦合器运行过程中存在的问题。

　　1 液力耦合器滑差损失特性分析

　　调速型液力耦合器主要由泵轮、涡轮、勺管室等组成，当主动轴带动泵轮旋转时，在泵轮内叶片及腔的共同作用下，工作油将获得能量并在惯性离心力的作用下，被送到泵轮的外圆周侧，形成高速的油流，泵轮外圆周侧的高速油流又以径向相对速度与泵轮出口的圆周速度组成合速度，冲入涡轮的进口径向流道，并沿着涡轮的径向流道通过油流动量矩的变化而推动涡轮旋转;在油流至涡轮出口处，又以其径向相对速度与涡轮出口处的圆周速度组成合速度，流入泵轮的径向流道，并在泵轮中重新获得能量。如此周而复始的重复，形成工作油在泵轮和涡轮中的循环流动圆。由此可见，泵轮把输入的机械功转换为油的动能，而涡轮则把油的动能转换成为输出的机械功，从而实现动力的传递。

　　液力耦合器的无级变速是通过改变勺管的位置而改变循环圆中的工作油量实现的。当勺管插入液耦腔室的最深处时，循环圆中油量最小，泵轮和涡轮转速偏差大，输出转速最低;当勺管插入液耦腔室的最浅处时，循环圆中油量最大，泵轮和涡轮转速偏差小，输出转速最大。

　　由液力耦合器工作原理可知，泵轮和涡轮转速存在着一定的差值，称为速度滑差。由黏性流体性质可知，耦合器滑差损失和轴承摩擦损失将生成大量的热，并被耦合器工作油吸收。耦合器滑差越大，转机功率越大，生产的热量越大。为使耦合器油温不超过规定值，必须利用油循环系统把高温油带出，经过冷油器冷却后回到耦合器内，从而保证液力耦合器内热量的平衡。不同的液力耦合器油冷却方式是不一致的，这也是液力耦合器在应用过程中一个比较重要的问题。液力耦合器产生的热量△Q和输入转速n(对于任一确定转机为定值)、输出转速n′和输出的功率W的关系为