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[调速型液力耦合器]液力耦合器调速和变频调速的十大比较 !

文章作者:中兴液力传动 浏览量:714 类型:行业资讯 日期:2017-12-18 11:47:47 分享:

目前在交流电机调速领域应用比较多的液力耦合器调速和变频调速,现对两种调速方式作一下比较,从中可以看出各自的优缺点。


液力耦合器是液力传动元件,是利用液体的动能来传递功率的一种动力式液压传动机构,相当于离心泵和涡轮泵的组合。将它安装在异步电机和负载之间来传递转矩,可以在电动机恒速运转的情况下,无级调节负载的转速。液力耦合器是一种转差损耗的低效调速设备。在高压变频技术尚未成熟,尚未在工业中投入应用之前,液力耦合器在风机水泵等调速节能方面曾有过较多的应用,发挥过其应有的作用。随着高压变频调速技术的成熟和应用推广,液力耦合器将逐步推出市场。虽然液力耦合器存在一些固有的缺点,但依然以其价格的优势与高压变频器争夺市场。



[调速型液力耦合器]液力耦合器调速和变频调速的十大比较 !



现对高压变频器和液力耦合器的主要技术经济指标作一比较。从中我们可以看出各自的优劣。


1、调速范围


高压变频器的调速范围宽,液力耦合器的调速范围窄。


2、调速精度


高压变频器的调速精度达到0.1HZ(Zinvert可达到0.01HZ)而且稳定性高,这是一个重要的技术指标。调速精度高,稳定性好意味着所传动的风机水泵的压力和流量(风量)稳定,这对于稳定生产工艺过程是非常重要的。比如火力发电厂的辅机(引风机,送风机,给水泵等)都需要保持压力的恒定。高压变频器就可以满足这个要求。而液力耦合器的调速精度是比较差的,转速波动大,使水泵的压力波动大,给发电机生产带来了不利的影响,难以保证稳定运行。


3、效率


高压变频器效率高,无转差损耗,其效率达到0.95以上,而且不随调速的范围而变化。液力耦合器调速效率低,其效率与调速成正比关系,负载的转速越低,其效率越低。


电动机本身功率损耗除外,无论是变频调速还是液力偶合器调速,均存在额外的功率损耗,液力偶合器从电动机输出轴取得机械能,通过液力变速后送入负载,其效率不可能为1;变频器从电网取的电能,通过逆变后送入电动机电枢,其效率也不可能是1。而且在全转速范围内,两种方式的效率曲线也不一样。



液力偶合器



两种调速方式效率曲线为典型的液力偶合器和变频器的效率-转速曲线,随着输出转速的降低,液力偶合器的效率基本上正比降低(例如:额定转速时效率0.95,75%转速时效率约0.72,20%转速时效率约0.19),而变频器在输出转速下降时效率仍然较高(例如:额定转速时效率0.97,75%以上转速时效率大于0.95,20%以上转速时效率大于0.9)。从曲线数据看,当输出转速降低时,液力偶合器的效率比变频调速的效率下降快得多,因此变频调速的低速特性比液力耦合器要好。当然,有一点我们应该看到,就是用于风机、泵类负载时,由于其轴功率与转速的三次方成正比,当转速下降时,虽然液力偶合器效率正比下降,但电动机综合轴功率还是随着转速的下降成二次方比例下降,因此也能起到节能作用。


我们还应注意到,液力耦合器属于转差损耗型调速,是低效调速型设备,在调速的过程中,转差功率以热能的形式消耗在油中,这不仅消耗了能量,而且使液力耦合器油温升高,为此必须采取妥善的冷却方式,特别是在环境温度较高的场合应用,对冷却的要求更高。某些发电厂给水泵的液力耦合器在夏季不得不采取冲水冷却等措施,即使如此有时还是会因为温度过高而影响到安全运行,因而不得不停机。


4、额定转差率


高压变频器没有转差率问题,负载与电动机同轴,负载转速和电机转速一致。电机达到额定转速,则负载可达到额定压力和流量(风量)在电机结构允许的条件下还可以超过额定转速运行。液力耦合器由于是柔性连接,存在固定的转差率,液力耦合器的转差率≥3%,所以负载的转速不可能达到额定转速,最高只能达到电机转速的97%,压力最高只能达到额定压力的94%,而风量(流量)最高只能达到额定值的91%左右。


5、启动性能


高压变频器具有真正意义上的软启动功能,它可以使启动直流值保持在额定电流以内,不会对电网造成冲击,也不会对所传动的风机,泵类负载带来冲击,是最理想的软启动设备。液力耦合器属于直接启动类型,电动机的启动电流约为额定电流的4-7倍,对电网造成冲击,特别是电网容量受限而电动机容量较大时,这种直接启动对电网容量造成的冲击有时是不允许的。



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6、可靠性


可靠性是用户最为关心的,也是最主要的指标之一。液力偶合器机械结构和管路系统复杂,长期运行经常出现漏油和打坏齿轮的现象,因此系统维护工作量增大,如果出现故障,必须停机检修。高压变频装置电子线路比较复杂,但目前技术已趋成熟,尤其是单元串联多电平方式的高压变频装置具有单元自动切换和冗余运行特性,在单元故障时可不停机连续运行,可靠性得以保证,而且检修维护相当容易,只需定期更换进风滤网即可。


7、故障情况下对生产的影响


在调速设备发生故障的情况下对生产有什么影响,也是用户比较关心的一个问题。当变频器发生故障的时候,可以通过与工频旁路的切换使负载接工频运行,保证生产的连续性。而液力耦合器是接在负载和电机之间,一旦发生故障,生产就得停顿。


8、设备的利用率


高压变频器可以一机多用,可以通过开关切换设备用一台变频器控制多台高压电机的运行。而液力耦合器只能供给一台负载使用。


9、功率因数问题


高压变频器由于采用二极管整流,可以保证电网侧的功率因数在95%以上。而液力耦合器其电网侧的功率因数是比较低的,因为风机和电机的裕量都比较 大,输入电流中的无功分量也比较大,使得其在低功率因数情况下运行。


10、价格与占地面积


高压变频器的价格比较贵,而液力耦合器的价格比较便宜,这也是液力耦合器与高压变频器相比不多的优势之一。高压变频器的占地面积比较大,它包括变频器本身和与其配套的一些设备;液力耦合器的占地面积比较小,但必须安装在电动机和负载之间,必须同轴,还应作基础固定。


以上对几种调节方式的经济技术指标作了一些比较,现在看一下它们各自的节能效果。


电机为配套200MW发电机组的引风机。该异步电机额定值为1250KW,6KV、142A、额定效率95%、额定转速742RPM、额定功率因素0.85。


纵坐标表示三种调节方式在不同发电机负荷下的输入电流。从中可以看出变频调节的节能效果是最为显著的。


通过上述对挡板,液力耦合器,高压变频器在风机水泵调速节能运行应用中的比较。我们可以得出以下结论:


高压变频器技术先进,性能优越,节能显著,综合经济技术指标远高于挡板控制和液力耦合器,它不仅是风机水泵调速节能运行的发展方向,而且也是符合国家政策规定,是应该大力推广的先进技术。


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