高壓水除鱗供水系統采用液力偶合器的經濟性分析

摘 要：本文以節能降耗為重點，分析了兩種變頻技術在天鋼高壓水除鱗供水系統中的經濟性，提高能源利用率，取得更大的企業效益。

關鍵詞：液力耦合器;變頻;經濟;節能

高壓水除鱗供水系統的離心泵是高能耗的流體輸送機械，為節約能源可根據不同工況采用不同的流量調節方式，調節方式不同所消耗的電能不同。采用變頻調速方式，是水泵節能降耗的最有效方式，是企業節能降耗的主要技術手段之一。變頻調速又分電變頻器調節和機械變頻調節，液力偶合器技術屬機械變頻調速范疇，其在高壓水除鱗供水系統中的應用案例就說明了這一點。

一、高壓水除鱗泵站供水形式、性能參數、工作原理簡介

1、除鱗泵站供水形式：電機+液力偶合器+離心泵+蓄能器組

2、主要性能參數：

高壓水泵

型? ? 號：2DC-11DCL

流? ? 量：300m3/h

出口壓力：21MPa（max）

轉? ? 速：2895rpm

液力偶合器

型? ? 號：GWT58CL

傳遞功率范圍：1125～3250KW

調速范圍：20～97%

額定轉差率：S=1.5～3%

電機

型? ? 號：YKS630-11-2

額定功率：2500KW

額定電壓：10KV

轉? ? 速：2988rpm

3、工作原理

液力偶合器安裝在電機和離心泵之間。電機恒速運行，通過改變偶合器勺管位置，就能控制工作室內的油量，從而改變傳遞力矩的大小，實現離心泵轉速——排量的調整。當蓄能器壓力或水位達到設定下限時，液壓執行器控制勺管上行，偶合器轉子內工作油充滿，偶合器泵輪和渦輪在液動力作用下同步轉動，使離心泵高速高壓負載運行;當蓄能器水位或壓力達到設定上限時，液壓執行器控制勺管下行，排出偶合器轉子內的工作油，偶合器泵輪與渦輪產生轉速差，離心泵低速低壓空載運行，從而達到節能目的。

二、不同調速方式經濟分析

適合高壓水除鱗泵站供水系統應用的變頻調速技術有兩種：高壓變頻器變頻和液力偶合器變頻，這兩種變頻技術都能實現離心泵的調節功能，達到調節流量的目的。但其初投資、維護費用和節能方面各不相同，下面將這兩種調速方式做如下比較。

1 投資經濟比較

1.1高壓變頻器調速給水泵投資構成主要是給水泵、變頻電動機、變頻器、開關柜、電纜。由于國內高壓變頻技術尚不是很成熟，引用國外的高壓變頻器初投資非常昂貴。只一臺變頻器造價（2500KW）就達400余萬元，加上變頻電機與普通電機的差價、普通電纜與變頻電纜的差價，每臺套高壓水除鱗供水系統比采用偶合器變頻系統多投入資金500余萬元。

1.2液力偶合器調速給水泵投資構成主要是給水泵、定速電動機、液力偶合器。每臺套高壓水除鱗供水系統只增加一臺偶合器，造價只增加35萬元左右。

2 維修經濟比較

2.1 變頻器年維修費用較大。由于變頻器是高科技電力電子產品，電子線路比較復雜，主要零部件基本需要進口，而且在高壓水除鱗供水系統中應用極少，一旦出現故障，查找故障點較困難。

2.2液力偶合器年維修費用極低。國內液力偶合器的技術比較成熟。液力偶合器調速給水泵的維修量除給水泵外，主要是液力偶合器的油系統和冷卻水系統，而且液力偶合器具有無磨損、防震隔振作用;具有透穿性能，良好的起動性能。采用純機械的液力偶合器變頻技術進行調速控制，簡化了控制程序，出現故障較直觀，很容易解決，因此其年維修費用可忽略不計。

3 節能經濟性比較

由水泵各種調速節電的比較圖可知，變頻器調速控制較接近理想控制曲線，但與液力偶合器相比，優勢不大。

三、結束語

綜合以上經濟性比較，我們在天鋼3500mm中厚板高壓水除鱗供水系統中最終選取了機械變頻的方式，即采用了電機+液力偶合器+離心泵+蓄能器組的供水形式，既節省了大量的前期投資，又得到了較好的節能效果，能源利用效率比常規的離心泵系統提高了60%以上，為企業創造了更大的經濟效益。

參考文獻：

[1].機械設計手冊（第三版）[M].北京：化學工業出版社，1993..

[2]陳代隆.液力傳動[M].沈陽：遼寧大學出版社，1996..

[3].[A]..液力傳動論文集[C].中國液壓氣動密封件工業協會液力專業分會，1999..

[4] 郭立君. 泵與風機（第二版）. 北京：中國電力出版社，1997

作者簡介：

劉友泉，工程師，天津城市建設學院計算機科學與技術專業本科畢業，東北大學機械工程領域專業工程碩士學位，現就職于天津鋼鐵集團有限公司，從是工藝及設備的培訓管理工作。