调速型液力耦合器工作油温超标原因分析与对策.pdf

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1、第42卷第4期化工机械587调速型液力耦合器工作油温超标原因分析与对策孙治忠+许明鹏史万敬(金川集团股份有限公司化工厂)摘要通过对制酸系统二氧化硫鼓风机液力耦合器滑差损失的计算，分析了由于液力耦合器选型不当造成的运行工况点与设计工况点不匹配，实际滑差损失增大，风机入口对流损失增大，最终导致液力耦合器工作油温超标的机理，并提出了改善液力耦合器滑差损失线和降低工作油温的对策。关键词鼓风机调速型液力耦合器滑差损失对流损失中图分类号TQ051．2l文献标识码B文章编号0254-6094(2015)04-0587-04大型二氧化硫鼓风机是冶炼烟气制酸系统的关键设备。金川集团股份有限公

2、司化工厂300kt／a制酸系统二氧化硫鼓风机采用西门子公司的SFOl4型风机。由于冶炼系统烟气波动大，制酸系统调节范围较大，设计时该风机配套了WOITH公司的调速型液力耦合器，以适应冶炼烟气的频繁调节。但在实际运行中调速型液力耦合器工作油温高，尤其夏季运行时油温接近报警值运行，甚至多次发生工作油温高跳车的事故。而长期高油温运行会减少设备和油脂的使用寿命。针对该问题，笔者从滑差损失特性和风机入口气体负冲角的对流损失两方面进行了分析，有效解决了工作油温高的问题。1滑差损失对工作油温的影响液力耦合器是以液体为工作介质实现动力传递的一种液力联轴器。驱动轮称为泵轮，被驱动轮称为涡轮。

3、泵轮和涡轮组成一个可使液体循环流动的密闭工作腔，泵轮装在输入轴上，涡轮装在输出轴上，动力机(内燃机及电动机等)带动输入轴旋转时，液体被离心式泵轮甩出。这种高速液体进入涡轮后即推动涡轮旋转，将从输入轴获得的能量传递给输出轴，最后液体返回泵轮，形成周而复始的流动(图1)。图I调速型液力耦合器示意图液力耦合器输人轴与输出轴间靠液体驱动，工作构件间不存在刚性联接，可消除冲击和振动。液力耦合器输出扭矩等于输入扭矩减去摩擦力矩，故输出扭矩恒小于输入扭矩，输出转速恒低于输入转速，两者之间的转速差带来的功率损失称为转差损失，也叫滑差损失。两轴的转速差随载荷的增大而增加，一般液力耦合器正常工

4、况的转速比在0．95以上时可获得较高的效率。设泵轮转速为Ⅳ．，涡轮转速为Ⅳ：，则转速差S=N，一N2，速比秽=N2／N。，泵轮输入功率P。=(P：N。)／N：，计算滑差损失功率△P=P：×(N。一N：)／N：。根据相似原理电机额定功率与输出转+孙治忠，男，1970年2月生，高级工程师。甘肃省金昌市，737104。588化工机械2015焦速的三次方成正比，电机额定功率下的转速为泵轮转速，因此P：=P×(Ⅳ，／／、，。)3，将∥=N：／，v。代入求解得：△P=P×(”2一”3)。进行微分计算得出当输出转速是输入转速的2／3时，液力耦合器滑差损失功率最大，工作油温最高。300kt

5、／a制酸系统中的二氧化硫鼓风机最大设计流量为16．5万Nm3／h，总装机容量为5500kW，配套液力耦合器输入转速为4697r／min，最大输出转速为4557r／min，最大负荷时滑差率2．9％。在实际运行过程中工作油温居高不下，夏季最高温时工作油温110℃(120℃报警)，长期高温运行导致泵轮、涡轮内部油脂碳化，影响风机整体性能和寿命。由于液力耦合器内部工作油为单独循环回路，所有工作油均通过工作油冷却器进行降温、循环，在不考虑设备散热损失和静压损失的情况下，可近似的将工作油冷却器所带走的热量看作是滑差损失产生的热量，根据Q=SAAt计算实际的滑差发热量，其中Js为传热系数

6、，A为换热面积，得出表1数据。表1SF014型风机2013年的部分运行参数分析表1数据可知：风机在70％～97％负荷区域运行时，液力耦合器输出转速偏低(30％～67％)，与风机设计负荷不匹配，也就是说在一定转速下风机实际负荷高于设计工况点的负荷；当输出转速约为输入转速的2／3时，滑差损失产生的热量最大，损失功率为512kW，损失率高达10％。一般来讲液力耦合器在设计时会将最大滑差损失考虑在内，但该风机工作油温过高，甚至多次发生油温高跳车的事故，其主要原因为液力耦合器选型过大，造成实际负荷高于设计负荷，勺管室内部循环油量不足，多余的热量没有被带走，热量集聚促使油温升高。2风机

7、入口气体冲角对耦合器滑差损失的影响离心风机在设计时一般要保证设计工况点的气体进口角度与叶轮进口安装角一致，当风机工况运行点偏离设计工况点时，进口气体与叶轮安装角发生偏离，气体进口角大于叶轮安装角为正冲角，小于安装角时为负冲角，无论是正冲角还是负冲角都会降低风机运行性能。图2为风机入口速度三角形的简化图。为便于计算，假设气体在风机叶轮中没有流动损失和机械摩擦损失，设气体入口流量为Q(m3／s)，气体密度为P(kg／m3)，气体入口处半径为R，则正冲角时气体在叶轮人口处的动量矩为：MI：Qpc。IR负冲角时入口动量矩为