水泵變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)(doc 39頁).doc

水泵變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)目 錄第一節(jié) 概 論1.1 水泵的主要功能和用途 1.2 水泵的性能參數(shù)1.3 水泵的性能曲線1.4 水泵拖動系統(tǒng)的主要特點第二節(jié) 水泵并列運行分析2.1. 水泵并聯(lián)運行的一般情況2.2 如何作出并聯(lián)水泵的性能曲線（H-Q）或（P-Q）2.3 當(dāng)并聯(lián)泵中的一臺進行變速調(diào)節(jié)時，如何確定并聯(lián)運行工況點？2.4 靜揚程（或靜壓）對調(diào)速范圍的影響。2.5. 變頻泵與工頻泵的并聯(lián)運行分析2.6. 高性能離心泵群的變頻控制方案第三節(jié) 水泵變頻調(diào)速節(jié)能效果的計算方法3.1 相似拋物線的求法 3.2. 調(diào)速范圍的確定3.3. 節(jié)能效果的計算第四節(jié) 水泵變頻調(diào)速和液力偶合器調(diào)速節(jié)能比較4.1. 液力耦合器的工作原理和主要特性參數(shù)4.2. 液力耦合器在風(fēng)機水泵調(diào)速中的節(jié)能效果4.3. 風(fēng)機水泵變頻調(diào)速和液力耦合器調(diào)速對比計算4.4. 液力耦合器調(diào)速和變頻調(diào)速的主要優(yōu)缺點比較4.5. 結(jié) 論第一節(jié) 概 論 風(fēng)機與水泵是用于輸送流體（氣體和液體）的機械設(shè)備。風(fēng)機與水泵的作用是把原動機的機械能或其它能源的能量傳遞給流體，以實現(xiàn)流體的輸送。即流體獲得機械能后，除用于克服輸送過程中的通流阻力外，還可以實現(xiàn)從低壓區(qū)輸送到高壓區(qū)，或從低位區(qū)輸送到高位區(qū)。通常用來輸送氣體的機械設(shè)備稱為風(fēng)機（壓縮機），而輸送液體的機械設(shè)備則稱為泵。1.1 水泵的分類 水泵通常按工作原理及結(jié)構(gòu)形式的不同進行分類，可以分為葉片式（又稱葉輪式或透平式）、容積式（又稱定排量式）和其他類型三大類。葉片式泵又可以分為離心泵、軸流泵、混流泵和漩渦泵；容積式泵又可以分為往復(fù)泵和回轉(zhuǎn)泵，往復(fù)泵可分為活塞泵、柱塞泵和隔膜泵，而回轉(zhuǎn)泵又可分為齒輪泵、螺桿泵、滑片泵和液環(huán)泵。1.2 水泵的性能參數(shù)水泵的基本性能參數(shù)表示水泵的基本性能，水泵的基本性能參數(shù)有流量、揚程、軸功率、效率、轉(zhuǎn)速、比轉(zhuǎn)速、必須汽蝕余量或允許吸上真空高度等7個。（1） 流量 以字母Q(qv、qm)表示，單位為（升）l/s、m3/s、m3/h 等。泵的流量是指單位時間內(nèi)從泵出口排出并進入管路系統(tǒng)的液體體積。泵的流量除用上述體積流量qv外，還可用質(zhì)量流量qm表示。qm定義為單位時間內(nèi)從泵出口排出并進入管路的液體質(zhì)量。顯然qv與qm間的關(guān)系為：（2） 揚程 水泵的揚程H表示液體經(jīng)泵后所獲得的機械能。泵的揚程H是指單位重量液體經(jīng)過泵后所獲得的機械能。水泵揚程的計算式為：式中： Z2、p2、v2 與 Z1、p1、v1 分別為泵的出口截面2和進口截面1的位置高度、壓力和速度值。泵的揚程即為泵所產(chǎn)生的總水頭，其值等于泵的出口總水頭和進口總水頭的代數(shù)差。（3） 軸功率 由原動機或傳動裝置傳到水泵軸上的功率，稱為風(fēng)機的軸功率，用P表示，單位為kW。 式中：Q-水泵流量 （m3/s）； H-水泵揚程 (m, )； 傳動裝置效率； 風(fēng)機效率； 電動機效率。電動機容量選擇： 式中：“102”-由kg.m/s 變換為kW 的單位變換系數(shù)。因為水的密度為1000 kg/m3 ,所以水泵軸功率的計算公式可以簡化為： 電動機容量選擇： （ 若流量的單位用“m3/s” ）（4） 效率 水泵的輸出功率（有效功率）Pu與輸入功率（軸功率）P之比，稱為水泵的效率或全效率，以表示：（5） 轉(zhuǎn)速 水泵的轉(zhuǎn)速指水泵軸旋轉(zhuǎn)的速度，即單位時間內(nèi)水泵軸的轉(zhuǎn)數(shù)，以n表示，單位為rpm(r/min)或s-1 （弧度/秒）。（6） 比轉(zhuǎn)速 水泵的比轉(zhuǎn)速以ny表示，用下式定義：作為性能參數(shù)的比轉(zhuǎn)速是按泵最高效率點對應(yīng)的基本性能參數(shù)計算得出的。對于幾何相似的泵，不論其尺寸大小、轉(zhuǎn)速高低，其比轉(zhuǎn)速均是一定的。因此，比轉(zhuǎn)速也是泵分類的一種準(zhǔn)則。(7) 泵的必須氣蝕余量或泵的允許吸上真空高度 泵的必須氣蝕余量是指：為了防止泵內(nèi)氣蝕，泵運行時在泵進口附近的管路截面上單位重量液體所必須具有的超過汽化壓頭的富裕壓頭值，該值通常有泵制造廠規(guī)定。泵的必須氣蝕余量用（NPSH）r表示,單位為米（m）。泵的允許吸上真空高度是指：為了防止泵內(nèi)氣蝕，泵運行時在泵進口附近的管路截面上所容許達到的最大真空高度值，該值也通常由泵制造廠規(guī)定，在不同的大氣壓力下及不同的液體溫度時需要進行換算。泵的允許吸上真空高度用【Hs】表示，單位為米（m）。1.3 水泵的性能曲線圖5所示是典型的鍋爐給水泵性能曲線（H-Q）、以及效率和軸功率曲線。它是一條較為平坦的曲線，與風(fēng)機的一族梳狀曲線不同，其出口壓力（揚程）隨著流量的增加而單調(diào)下降，零流量時的揚程稱為關(guān)死點揚程。水泵的靜揚程（Hst）一般都不為零，圖6所示為靜揚程占到關(guān)死點揚程60時的某給水泵的調(diào)速性能曲線和阻力曲線， 圖5 典型的鍋爐給水泵性能曲線圖6某給水泵的調(diào)速性能曲線和阻力曲線風(fēng)機的性能曲線呈梳狀，一般通過入口風(fēng)門調(diào)節(jié)風(fēng)量和風(fēng)壓，隨著風(fēng)門（葉片）開大，風(fēng)機的出口風(fēng)量和風(fēng)壓都沿阻力曲線增大，其等效率曲線是一組閉合的橢元。這一點是與水泵的性能曲線不同的：對于水泵，一般通過出口閥門調(diào)節(jié)流量和壓力，當(dāng)出口閥門開大時，流量增大，而壓力卻減??；當(dāng)閥門關(guān)小時，流量減小，壓力則增大，見圖5、圖6所示。對于水泵，閥門開度的變化改變的是阻力曲線（陡度）；而對于風(fēng)機，風(fēng)門開度（葉片角度）的變化改變的是風(fēng)機的P-Q特性曲線，而與阻力曲線無關(guān)。風(fēng)機水泵所消耗的軸功率，則都與壓力和流量的乘積成正比，但風(fēng)機的軸功率隨著風(fēng)門開大而增大，而水泵則當(dāng)其流量增大到一定程度后，其軸功率隨著流量的增大增加不多甚至反而減小。1.4 水泵拖動系統(tǒng)的主要特點葉片式風(fēng)機水泵的負載特性屬于平方轉(zhuǎn)矩型，即其軸上需要提供的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的二次方成正比。風(fēng)機水泵在滿足三個相似條件：幾何相似、運動相似和動力相似的情況下遵循相似定律；對于同一臺風(fēng)機（或水泵），當(dāng)輸送的流體密度不變僅轉(zhuǎn)速改變時，其性能參數(shù)的變化遵循比例定律：流量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比；揚程（壓力）與轉(zhuǎn)速的二次方成正比；軸功率則與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。即： ; ; 風(fēng)機與水泵轉(zhuǎn)速變化時，其本身性能曲線的變化可由比例定律作出，如圖7所示。因管路阻力曲線不隨轉(zhuǎn)速變化而變化，故當(dāng)轉(zhuǎn)速由n變至n/ 時，運行工況點將由M點變至M/點。(a) (b)圖7 轉(zhuǎn)速變化時風(fēng)機（水泵）裝置運行工況點的變化(a) 風(fēng)機（當(dāng)管路靜壓Pst=0時） （b）水泵（當(dāng)管路靜揚程Hst0時）應(yīng)該注意的是：風(fēng)機水泵比例定律三大關(guān)系式的使用是有條件的，在實際使用中，風(fēng)機水泵由于受系統(tǒng)參數(shù)和運行工況的限制，并不能簡單地套用比例定律來計算調(diào)速范圍和估算節(jié)能效果。當(dāng)管路阻力曲線的靜揚程（或靜壓）等于零時，即HST=0（或PST=0）時，管路阻力曲線是一條通過坐標(biāo)原點的二次拋物線，它與過M點的變轉(zhuǎn)速時的相擬拋物線重合，因此，M與M又都是相似工況點，故可用比例定律直接由M點的參數(shù)求出M點的參數(shù)。對于風(fēng)機，其管路靜壓一般為零，故可用相似定律直接求出變速后的參數(shù)。而對于水泵，其管路阻力曲線的靜揚程（或靜壓）不等于零時，即Hst0（或Pst0）時，轉(zhuǎn)速變化前后運行工況點M與M不是相似工況點，故其流量、揚程（或全壓）與轉(zhuǎn)速的關(guān)系不符合比例定律，不能直接用比例定律求得。而應(yīng)將實際工況轉(zhuǎn)化為相似工況后，才能用比例定律進行計算。特別是對于水泵，其靜揚程一般都很大，所以變速前后的流量比不等于轉(zhuǎn)速比，而是流量比恒大于轉(zhuǎn)速比。管路性能曲線的靜揚程越高，水泵性能曲線和管路性能曲線的夾角就越小，則變速調(diào)節(jié)流量時，改變相同流量時的轉(zhuǎn)速變化就越小，其軸功率的減小值也越小，還有可能引起管路的水擊，因此水泵的調(diào)速節(jié)能效果要比風(fēng)機差一些。第二節(jié) 水泵的并聯(lián)運行分析2.1. 水泵并聯(lián)運行的一般情況水泵并聯(lián)運行的主要目的是增大所輸送的流量。但流量增加的幅度大小與管路性能曲線的特性及并聯(lián)臺數(shù)有關(guān)。圖8所示為兩臺及三臺性能相同的20Sh-13型離心泵并聯(lián)時，在不同陡度管路性能曲線下流量增加幅度的情況，從圖8可見，當(dāng)管路性能曲線方程為Hc=20+10Q2時（Q的單位為m3/s），從圖中查得：一臺泵單獨運行時：Q1=730L/s (100%)兩臺泵關(guān)聯(lián)運行時：Q2=1160L/s (159%)三臺泵并聯(lián)運行時：Q3=1360L/s (186%)但當(dāng)管路性能曲線方程為Hc=20+100Q2時（Q的單位為m3/s），從圖9可查出：一臺泵單獨運行時：Q1=450L/s (100%)二臺泵并聯(lián)運行時：Q2=520L/s (116%)三臺泵并聯(lián)運行時：Q3=540L/s (120%)圖8 不同陡度管路性能曲線對泵并聯(lián)效果的影響比較兩組數(shù)據(jù)可以看出：管路性能曲線越陡，并聯(lián)的臺數(shù)越多，流量增加的幅度就越小。因此，并聯(lián)運行方式適用于管路性能曲線不十分陡的場合，且并聯(lián)的臺數(shù)不宜過多。若實際并聯(lián)管路性能曲線很陡時，則應(yīng)采取措施，如增大管徑、減少局部阻力等，使管路性能曲線變得平坦些，以獲得好的并聯(lián)效果。一般的供水系統(tǒng)都采用多臺泵并聯(lián)運行的方式，并且采用大小泵搭配使用，目的是為了靈活的根據(jù)流量決定開泵的臺數(shù)，降低供水的能耗。供水高峰時，幾臺大泵同時運行，以保證供水流量；當(dāng)供水負荷減小時，采用大小泵搭配使用，合理控制流量，晚上或用水低谷時，開一臺小泵維持供水壓力。多臺并聯(lián)運行的水泵，一般采用關(guān)死點揚程（或最大揚程）相同，而流量不同的水泵。這些泵并聯(lián)運行時，每臺泵的出口壓力即為母管壓力，且一定大于每一臺泵單泵運時的出口壓力（或揚程）：（管道系統(tǒng)不變）HN=HA2=HB2=HC2HA1、HB1、HC1并聯(lián)運行泵的總出口流量為每臺泵出口流量之和，且每臺泵的流量一定小于該泵單泵運行時的流量：（管道系統(tǒng)不變）QN=QA2QB2QC2QA1QB1QC1若并聯(lián)運行的泵的揚程不同，而且流量也不同時，則在并聯(lián)運行時揚程低的泵的供水流量會比單泵運行時減小很多。當(dāng)管網(wǎng)阻力曲線變化時，容易發(fā)生不出水和汽蝕現(xiàn)象。母管制運行的水泵群的母管壓力可由下式求出： H1Q1 + H2Q2+ H3Q3+.+ HiQiH = - Q1+Q2+Q3+.+Qi2.2. 如何作出并聯(lián)運行水泵的性能曲線（H-qv）或（P-qv）兩臺或兩臺以上風(fēng)機（水泵）向同一壓出管路壓送流體的運行方式稱為并聯(lián)運行，如圖9（a）所示。圖9 兩泵并聯(lián)及并聯(lián)性能曲線(H-qv)并（a）兩臺泵并聯(lián)示意圖；（b）并聯(lián)性能曲線作法。水泵并聯(lián)運行的基本規(guī)律是：并聯(lián)后的總流量應(yīng)等于并聯(lián)各泵流量之和；并聯(lián)后產(chǎn)生的揚程與各泵產(chǎn)生的揚程都相等（母管壓力）。因此，水泵并聯(lián)合成后的性能曲線(H-qv)并或(P-qv)并的作法是：把并聯(lián)各泵（或風(fēng)機）的（H-qv）或（p-qv）曲線上同一揚程（或全壓）點上流量值相加，以圖10兩臺泵并聯(lián)為例，先把這兩臺泵的性能曲線（H-qv）i和(H-qv)a以相同的比例尺繪在同一坐標(biāo)圖上，然后把各個同一揚程值的流量分別相加，如圖9所示，取揚程值為H、H、H、，對應(yīng)于（H-qv）i和（H-qv）a，上分別為1、1、1和2、2、2取qv1+ qv2、qv1+ qv2、qv1+ qv2得3、3、3連接3、3、3各點即得合成后泵并聯(lián)性能曲線(H-Q)并，同法可得風(fēng)機并聯(lián)性能曲線。2.3. 當(dāng)并聯(lián)水泵中的一臺進行變速調(diào)節(jié)時，如何確定并聯(lián)運行工況點？如圖10 所示，、兩臺性能相同的泵并聯(lián)運行。但泵與泵有一臺為變速泵，另一臺為定速泵。當(dāng)變速泵與定速泵以相同的額定轉(zhuǎn)速運行時,和的并聯(lián)性能曲線(H-Q)并為，并聯(lián)運行工況點為M。但當(dāng)變速泵的轉(zhuǎn)速降低時，并聯(lián)性能曲線變?yōu)槿鐖D11中的虛線所示，其并聯(lián)運行工況點也相應(yīng)地變?yōu)镸、M、圖10 兩泵并聯(lián)其中一臺轉(zhuǎn)速降低時并聯(lián)運行工況點的變化從圖10 可以看出，當(dāng)變速泵的轉(zhuǎn)速降低時，變速泵的流量減小，但定速泵的流量卻增大。當(dāng)變速泵的轉(zhuǎn)速降低到某一轉(zhuǎn)速值時，其輸出流量為零，這時并聯(lián)運行實際上相當(dāng)于一臺定速泵單獨運行。若變速泵轉(zhuǎn)速進一步降低，且變速泵出口管路又未設(shè)置逆止閥時，就會出現(xiàn)定速泵部分流量向變速泵倒灌，這種現(xiàn)象在實際上是不容許產(chǎn)生的。從圖10可見，當(dāng)變速泵的轉(zhuǎn)速由額定轉(zhuǎn)速降低到該泵輸出流量為零的轉(zhuǎn)速時，定速泵的流量將由QN增大到QB，而揚程將由HN減小到HB，這可能會導(dǎo)致定速泵產(chǎn)生過載或泵內(nèi)汽蝕。為防止定速泵的過載和汽蝕，可在定速泵出口管路設(shè)置調(diào)節(jié)閥，必要時控制其流量。如圖10所示，當(dāng)靜揚程約為額定揚程的20%左右時，Qb約為額定流量的70%，Hb約為額定揚程的60%，工頻泵超載約20%；此時變頻泵的轉(zhuǎn)速約為額定轉(zhuǎn)速的78%（頻率為39Hz）左右，則其中心調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速（50%流量）約為額定轉(zhuǎn)速的86%（頻率為43Hz），節(jié)電率大約為25%左右。變速泵在B點運行，雖然已經(jīng)不出水了，但是還要消耗空載功率，很不經(jīng)濟；此時的轉(zhuǎn)速nB只是最低轉(zhuǎn)速，不能在節(jié)能計算時作為調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速使用，而應(yīng)以不同流量時的轉(zhuǎn)速為依據(jù)，或者以中心調(diào)節(jié)頻率（50%流量時的轉(zhuǎn)速）為依據(jù)，注意：由于水泵系統(tǒng)靜揚程的存在，中心調(diào)節(jié)頻率（轉(zhuǎn)速）不是最低轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速的平均值，而應(yīng)取50%流量時的頻率（轉(zhuǎn)速）。如圖11所示，當(dāng)靜揚程約為額定揚程的20%左右時，Qb約為額定流量的70%，Hb約為額定揚程的60%，；此時變頻泵的最低轉(zhuǎn)速約為額定轉(zhuǎn)速的78%（頻率為39Hz）左右，而其中心調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速（50%流量）約為額定轉(zhuǎn)速的86%（頻率為43Hz）。當(dāng)定速泵的數(shù)量增加，B點的揚程HB將升高，最低轉(zhuǎn)速nB也將升高，變速泵的調(diào)速范圍變小，調(diào)節(jié)效果及節(jié)能效果變差。一般定速泵與變速泵的比例達到3：1時，采用變速泵已無多大意義了，而此時往往還有一臺泵是采用起/停調(diào)節(jié)的，此時采用變速泵就更無什么意義了！見圖11。圖11 多泵并聯(lián)其中一臺轉(zhuǎn)速降低時并聯(lián)運行工況點的變化如圖11所示，當(dāng)靜揚程約為額定揚程的20%左右時，Qm約為額定流量的85%，Hm約為額定揚程的80%，工頻泵超載約20%；此時變頻泵的轉(zhuǎn)速約為額定轉(zhuǎn)速的89%（頻率為44.5Hz）左右，則其中心調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速約為額定轉(zhuǎn)速的93.6%（頻率為46.8Hz），節(jié)電率大約為10%左右，也就是所需消耗的電功率為采用閥門調(diào)節(jié)時的90%。若第三臺泵是采用起/停調(diào)節(jié)，起/停比為3/2的話，則反而費電30%！所以在有三臺以上泵并聯(lián)運行時，只改一臺變頻泵是沒有什么意義的！2.4. 靜揚程（或靜壓）對調(diào)速范圍的影響。供水系統(tǒng)的靜揚程Hst，即供水母管的最小壓力，（水泵在靜揚程下消耗的功率稱為空載功率：在流量為零時，水泵所消耗的最大功率）。十分明顯的是，靜揚程越高，空載功率所占的比例越大，調(diào)速范圍越小，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的節(jié)能效果就越差。靜揚程可由水泵進水口和出水口的落差形成，也可由管網(wǎng)阻力曲線形成，也可由用戶要求的供水壓力來決定。（如鍋爐給水泵，必須大于汽包壓力才能進水。）當(dāng)然也可由變/定水泵并列運行的定速水泵的出口壓力造成！2.5. 變頻泵與工頻泵的并聯(lián)運行分析2.5.1變頻泵與工頻泵并聯(lián)運行時總的性能曲線，與關(guān)死點揚程（最大揚程）不同，流量也不同的水泵并聯(lián)運行時的情況非常類似，可以用相同的方法來分析圖12 變頻泵與工頻泵并聯(lián)運行特性曲線圖13 變頻泵在50Hz時與工頻泵并聯(lián)運行特性曲線（1）F1為工頻泵的性能曲線，也是變頻泵在50Hz下滿負荷運行時的性能曲線（假定變頻泵與工頻泵性能相同），工頻泵單泵運行時的工作點A1。（2）F2為變頻泵在頻率F2時的性能曲線，變頻泵在頻率F2單獨運行時的工作點B1。（3） F3為變頻和工頻水泵并聯(lián)運行的總的性能曲線，工作點C，揚程HC，流量QC=QA2QB2。2.5.2 變頻泵與工頻泵并聯(lián)運行時的特點（1）F2不僅僅是一條曲線，而是F1性能曲線下方偏左的一系列曲線族。F3也不僅僅是一條曲線，而是在F1性能曲線右方偏上的一系列曲線族。（2）F2變化時，F(xiàn)3也隨著變化。工作點C也跟著變化。因此變頻泵的揚程HB2，流量QB2，工頻泵揚程HA2，流量QA2，以及總的揚程HC= HB2= HA2，和總流量QC=QA2QB2都會隨著頻率F2的變化而變化。（3）隨著變頻泵頻率F2的降低，變頻泵的揚程逐漸降低。變頻泵流量QB2快速減少；工作點C的揚程也隨著降低，使總的流量QC減少；因此工頻泵的揚程也降低，使工頻泵流量QA2反而略有增加，此時要警惕工頻泵過載。2.5.3 變頻泵與工頻泵并聯(lián)運行特例之一， 頻率F= F1=50Hz （1）F1為工頻泵的性能曲線，也是變頻泵F2= F1=50Hz下滿負荷運行時的性能曲線（假定變頻泵與工頻泵性能相同），工頻泵和變頻泵單泵運行時的工作點A1。（2）F3為變頻泵和工頻泵并聯(lián)運行的總的性能曲線，工作點C，揚程HC= HB2= HA2等于每臺泵的揚程，每臺泵的流量QA2=QB2，總流量QC=QA2QB2=2 QA2。即當(dāng)F2= F1=50Hz時，變頻泵與工頻泵并聯(lián)運行時的特性，與兩臺性能相同的泵并聯(lián)運行時完全一樣。2.5.4 變頻泵與工頻泵并聯(lián)運行特例之二， F2=Fmin， 圖14 變頻泵在最低頻率下（F=Fmin）與工頻泵并聯(lián)運行特性曲線圖15 沒有管網(wǎng)阻力時變頻泵與工頻泵并聯(lián)運行特性曲線圖14中：（1）F1為工頻泵的性能曲線，工頻泵單泵運行時的工作點A1。（2）F2=Fmin為變頻泵最低頻率下單泵運行時的性能曲線。（3）F3為變頻和工頻泵并聯(lián)運行的總的性能曲線，工作點C不與F3相交，只與F1相交，揚程HC=HA1= HA2= HB2等于每臺泵的揚程，工頻泵的流量QA2=QA1，總流量QC=QA2=QA1，QB2=0。 即當(dāng)F2=Fmin時，變頻泵的揚程不能超過工頻泵的揚程，因此變頻泵的流量為零。變頻泵與工頻泵并聯(lián)運行時總的性能曲線，與單臺工頻泵運行時的性能曲線相同，變頻泵雖然沒有流量輸出，但仍然要消耗一定的功率。（4）在此運行狀況中，變頻泵的效率降到最低，因此變頻泵最好不要工作在這種工況中。（5）在這種特例中，變頻泵極易產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象，易造成泵的損壞，解決的辦法是將再循環(huán)閥打開，使泵保持一定的最小流量，但這樣做會使泵的能耗增加。水泵變頻不論是單泵運行還是并聯(lián)運行都有一個極端理想的特例，就是只有靜揚程，沒有管網(wǎng)阻力，或者管網(wǎng)阻力與凈揚程相比可以忽略，則管網(wǎng)阻力曲線可以看成是一條與凈揚程點平行的一條直線。 水泵將水通過粗管道垂直向上打入一個開口的蓄水池就是屬于這種情況。電廠鍋爐給水泵系統(tǒng)中，由于給水壓力極高，管網(wǎng)阻力相對較小，因此采用變頻運行時也可以看成屬于這種情況。（見圖15）（1）F1為變頻器最高運行頻率性能曲線。工作點A， F2和F3為變頻運行性能曲線。H0為靜揚程，也是實際工作揚程。（2）圖15中不論怎樣調(diào)節(jié)頻率，揚程都恒定不變，只是流量變化。水泵的輸出功率只隨流量的變化而變化。從圖15中可以看出，隨著頻率的減少，微小的頻率變化F會引起很能大的流量變化Q。性能曲線越平坦，F(xiàn)引起的Q就越大。因此頻率越低，流量越小時這種變化就越大。所以說頻率與流量之間的關(guān)系為QA/（F1Fmin）。是一種非線性的很難說是幾次方的關(guān)系。由于功率與流量成正比。功率與頻率的關(guān)系為H0QA/（F1Fmin），也很難說與頻率是幾次方的關(guān)系。（3）在這種情況下進行變頻運行時，流量不宜太小，以防止微小的頻率或轉(zhuǎn)速的變化引起流量較大的變化，造成水泵流量不穩(wěn)定（水擊）而損壞水管。（4）Fmin越高，F(xiàn)1Fmin （調(diào)速范圍）就越小，流量和功率隨著頻率的變化就越大。2.6. 高性能離心水泵群的變頻控制方案2.6.1 恒壓供水的控制特點供水控制，歸根結(jié)底，是為了滿足用戶對流量的需求。所以，流量是供水系統(tǒng)的基本控制對象，但流量的檢測比較困難，費用也較高?？紤]到在動態(tài)供水情況下，供水管道中水的壓力P的大小與供水能力和用水需求之間的平衡情況有關(guān)：當(dāng)供水能力大于用水量時，管道壓力上升；當(dāng)供水能力小于用水量時，則管道壓力下降；當(dāng)供水能力等于用水量時，則管道壓力保持不變?？梢?，供水能力與用水需求之間的矛盾具體地反映在供水壓力的變化上。從而壓力就成了用來作為控制流量大小的參變量，也就是說，保持供水系統(tǒng)中某處壓力的恒定，也就保證了使供水能力和用水需求處于平衡狀態(tài)，恰到好處地滿足了用戶的用水要求，這就是恒壓供水所要達到的目的。目前一般的供水系統(tǒng)，也都采用了多泵并列運行，大小泵搭配，以及采用泵的臺數(shù)調(diào)節(jié)等經(jīng)濟運行方式，其運行的經(jīng)濟性也很好；在此基礎(chǔ)上進行變頻調(diào)速節(jié)能改造，其節(jié)能潛力已不是很大了，對于這一點應(yīng)當(dāng)有一個清醒的認(rèn)識，不要過分夸大變頻調(diào)速的節(jié)能效果，否則將適得其反！2.6.2 高性能離心泵的變頻控制方案。 高性能離心式水泵由于采用了三元流動，進口導(dǎo)葉等先進技術(shù)，離心式水泵的特性曲線已經(jīng)做得非常平坦，高效率的工作區(qū)域很寬，這也正是水泵生產(chǎn)廠家努力追求的目標(biāo)。但是這樣的水泵在定壓供水工況下，其調(diào)速的范圍很小。供水系統(tǒng)的靜揚程越大，也就是空載功率所占的比例越大，水泵特性越平坦，調(diào)速范圍就越小，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的節(jié)能效果也就越差。 對于定壓供水系統(tǒng)的高效離心水泵群如果采用“一變多定”配置的控制方案，則會引起一些問題。圖11是定壓供水系統(tǒng)中變頻水泵的調(diào)速特性曲線圖，從圖中容量看出，在定壓供水系統(tǒng)中，變頻水泵新的工況點也就是變頻泵特性曲線和等壓線的交點。因水泵的特性曲線非常平坦，變頻器的調(diào)速范圍非常小。且因為供水壓力小的波動（這在供水系統(tǒng)中是很常見的）。新的工況點會發(fā)生劇烈變動，工況點極不穩(wěn)定，雖然在控制程序中可以采用軟件濾波的方法改善不穩(wěn)定的情況，但變、定速水泵配置方案運行匹配較為困難，且節(jié)能效果有限卻是肯定的，這也是和采用變頻節(jié)能控制的初衷相違背的。因此對于實際工程中的高性能離心泵機群，所有的運行泵都采用變頻調(diào)速控制才是最合理的。 如果出于經(jīng)濟原因的考慮，調(diào)速泵的臺數(shù)應(yīng)是最常開泵的臺數(shù)，其它泵則采用工頻備用。如果還要減少調(diào)速泵的臺數(shù)的話，則一定要使揚程最高、流量最大的泵調(diào)速運行。2.6.3 變、定水泵并列運行在實際工程中，考慮到投資的可能性和運行工況的必要性，也常設(shè)計變、定水泵的并列運行方式，但應(yīng)考慮以下方面的因素。首先，在滿足最大設(shè)計水量的基礎(chǔ)上，盡量使調(diào)速高效特性曲線接近系統(tǒng)的特性曲線，也就是說，盡量將各種調(diào)速泵組合的高效區(qū)能套入出現(xiàn)機率最高的工作段或點上。調(diào)速水泵的臺數(shù)，應(yīng)是全年內(nèi)運行工況中開泵運行時間最長的臺數(shù)，而備用泵則采用工頻定速泵。當(dāng)一臺調(diào)速泵出現(xiàn)故障時，可以允許一臺工頻定速泵運行，其綜合效率會稍有降低，而揚程則會有所增加。在變、定速泵并列運行時，供水工作壓力應(yīng)保證定速泵工作在高效區(qū)，以提高定速泵的效率。并列泵組中，變頻調(diào)速泵的臺數(shù)越多，節(jié)能效果越好。在多泵并列供水系統(tǒng)中，只上一臺變頻調(diào)速泵的效果不大，且很難匹配。必須只上一臺時，也要選揚程最高，流量最大的那一臺，其效果會較好些。在多臺調(diào)速泵并列運行時，所有的調(diào)速泵應(yīng)在同一轉(zhuǎn)速下運行；對于關(guān)死點揚程不同的泵，則應(yīng)保證各泵的出口揚程（壓力）基本一致，這時的轉(zhuǎn)速就不一樣了，要進行折算，就不容易匹配了。第三節(jié) 水泵變頻調(diào)速節(jié)能效果的計算方法3.1 相似拋物線的求法水泵與風(fēng)機不同，由于靜揚程的存在，阻力曲線不是相似曲線，因此圖16中轉(zhuǎn)速變化前后的運行工況點M與M不是相似工況點，故其流量、揚程（或全壓）與轉(zhuǎn)速的關(guān)系不符合比例定律，不能直接用比例定律求得。但當(dāng)管路性能曲線的靜揚程（或靜壓）等于零時，即HST=0（或PST=0）時，管路性能曲線是一條通過坐標(biāo)原點的二次拋物線，它與過M點的變轉(zhuǎn)速時的相擬拋物線重合，因此，M與M又都是相似工況點（比如風(fēng)機），故可用比例定律直接由M點的參數(shù)求出M點的參數(shù)。圖16 某鍋爐給水泵的性能曲線相似拋物線的求法例31：某鍋爐給水泵的性能曲線如圖16所示，其在額定轉(zhuǎn)速下運行時的運行工況點為M，相應(yīng)的QM =380m3/h。現(xiàn)欲通過變速調(diào)節(jié)，使新運行工況點M的流量減為190m3/h，試問其轉(zhuǎn)速應(yīng)為多少？（額定轉(zhuǎn)速為2950r/min）解: 變速調(diào)節(jié)時管路性能曲線不變，而泵的運行工況點必在管路性能曲線上，故M點可由QM =190m3/h處向上作垂直線與管路性能曲線相交得出，由圖可讀出M點的揚程HM1=1670m。M/與M不是相似工況點，需在額定轉(zhuǎn)速時的H-Q 曲線上找出M的相似工況點A，以便求出M的轉(zhuǎn)速。過M/點作相似拋物線，由比例定律得: H=Hm/Q2.m=1670/(190)2Q2=0.046Q2為了把相似拋物線作到圖17上，上式（H=0.046Q2）中H與Q的關(guān)系列表如下：Q(m3/h)0100200220240H(m)0460184022262650把列表中數(shù)值作到圖16上，此過M點的相似拋物線與額定轉(zhuǎn)速下H-Q特性曲線相交于A點。用同樣的方法可以作出過M1、M2點的相似拋物線與額定轉(zhuǎn)速下H-Q特性曲線相交于B點和C點。由圖可讀出 QA=227m3/h，HA=2360m，故得:n=Qm/QAn=190/2272950=2469(r/min)或 n=(Hm/HA)n=(1670/2360)2950=2481(r/min)上述兩式得出的結(jié)果略有不同是因作圖及讀數(shù)誤差引起的。從計算結(jié)果知，此泵裝置因管路靜揚程Hst很高(60%)，故當(dāng)流量減少到原流量的50%時，其轉(zhuǎn)速只降到原轉(zhuǎn)速的2469/2950 =83.7%，而不是50%；其節(jié)能率約為1（0.8373/0.81/0.96） = 24.6，而不是1（50）387.5！水泵系統(tǒng)管路性能曲線中靜揚程（靜壓）所占比例的大小，與調(diào)速裝置節(jié)能效果的大小相關(guān)。當(dāng)靜揚程所占比例很大時，即使泵系統(tǒng)的工作流量變化很大，但調(diào)速裝置的轉(zhuǎn)速變化范圍并不大，結(jié)果變速調(diào)節(jié)的節(jié)能效果也不大。這是因為靜揚程（靜壓）不等于零時，管路性能曲線與變轉(zhuǎn)速時的相似拋物線不重合，故變速前后各工作點間的關(guān)系并不符合比例定律，即流量比不等于轉(zhuǎn)速比。當(dāng)靜揚程（靜壓）為正值時，流量比恒大于轉(zhuǎn)速比。例如DG500-180型鍋爐給水泵，其最高轉(zhuǎn)速n=2950r/min，相應(yīng)Q=500m3/h，He=1800m，Hc=2500m。若泵系統(tǒng)的靜揚程Hst=1500m(Hst/Hc=60%)。則變速調(diào)節(jié)流量至60%最大流量（300m3/h）時，相應(yīng)轉(zhuǎn)速為最高轉(zhuǎn)速的89%（2625r/min）?？梢娺@比靜揚程為零時流量比為60%時，轉(zhuǎn)速比也為60%時要高多了。因此，管路性能曲線的靜揚程越高，則變速調(diào)節(jié)流量時，其軸功率的減少值也越小。所以說，對于有較大靜揚程的水泵，只用工作流量變化范圍大小確定節(jié)能效益的大小就不正確了，應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)速變化范圍確定節(jié)能效益的大小才是正確的。圖16所示為水泵在不同工作點的變頻調(diào)速相似拋物線的求法，表1為某離心泵在不同靜揚程和不同流量時轉(zhuǎn)速、軸功率和節(jié)電率的關(guān)系。3.2 調(diào)速范圍的確定水泵系統(tǒng)由于泵徑與管徑不同（管徑一般要大于泵徑），且千差萬別，所以閥門開度與流量的關(guān)系比較復(fù)雜，一般來說沒有固定的關(guān)系可循。常?？梢钥吹介y門開度才30%左右，而泵和電動機度已經(jīng)過載的情況，也就是說流量已經(jīng)超過了額定流量！如湄洲灣電廠的給水泵，當(dāng)機組滿負荷運行時，其閥門開度只有26。在進行節(jié)能計算時，千萬不能將閥門開度當(dāng)作流量來計算。當(dāng)水泵采用轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時，由于其靜揚程一般都不等于零，故其阻力曲線不通過坐標(biāo)原點，因此不是相似曲線，其流量和揚程與轉(zhuǎn)速的關(guān)系要在作出各工況點的相似拋物線后，才能用比例定律計算。所以變速前后的流量比不等于轉(zhuǎn)速比，也就是說流量不再與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，而是流量比恒大于轉(zhuǎn)速比。例3-2中圖18所示為某循環(huán)水泵變頻調(diào)速節(jié)能原理圖，圖中分別畫出了當(dāng)流量分別為額定流量的60、70和80時的相似拋物線，由此可進行調(diào)速范圍和節(jié)能效果的計算。在確定調(diào)速范圍時應(yīng)兼顧流量和揚程的要求，一般這時將閥門開到最大，僅用轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量，并要留有一定的揚程裕量。所以一定要知道生產(chǎn)工藝所要求的最小揚程（包括靜揚程和管路阻力），作為確定最低轉(zhuǎn)速的根據(jù)。當(dāng)然，當(dāng)最小揚程要求低于最小流量要求時，可以流量要求為準(zhǔn)。3.3 節(jié)能效果的計算水泵的調(diào)速節(jié)能效果計算比較復(fù)雜，由于水泵的靜揚程一般都不等于零，故其流量、揚程和軸功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系要在作出各工況點的相似拋物線，并求出各工況點的轉(zhuǎn)速后，才能用比例定律計算。水泵所消耗的電功率也可用比例定律求得。在進行節(jié)能計算時要用流量（百分比額定流量）作為根據(jù)（而不是閥門開度）；全流量軸功率也不能簡單的采用額定軸功率，而應(yīng)采用實際水泵系統(tǒng)的全流量軸功率進行計算，因為具體選定的泵用在不同的管路系統(tǒng)時其實際參數(shù)是不一樣的。并要注意在計算節(jié)電率時使用的比較電功率應(yīng)為采用閥門調(diào)節(jié)時相同流量下水泵實際所消耗的電功率，而不應(yīng)當(dāng)是電動機的額定電功率，因為采用閥門調(diào)節(jié)時，隨著流量的減小，電動機的電流（電功率）也是有所減小的。在相同的流量百分比時，不同的靜揚程的轉(zhuǎn)速、軸功率和節(jié)電率都是不同的，應(yīng)逐點進行計算。表1所列為某離心泵在不同靜揚程和不同流量時轉(zhuǎn)速、軸功率和節(jié)電率的關(guān)系。而圖17所示則為某離心式水泵在不同靜揚程下采用變速調(diào)節(jié)及出口閥門調(diào)節(jié)方式時流量比qv/qvn和所消耗的軸功率之比P/Pn的關(guān)系曲線。注意：1. 表中最左邊一欄為水泵系統(tǒng)靜揚程與全揚程的百分比；2. 表中最上邊一欄為水泵系統(tǒng)的實際流量與額定流量的百分比。3. 本表所列數(shù)據(jù)系根據(jù)某典型水泵特性得出，與實際的泵有一定誤差。表1 水泵系統(tǒng)在不同靜揚程和不同流量時轉(zhuǎn)速、軸功率和節(jié)電率： 流量Q/Qe靜揚程Hst零流量10203040506070809010轉(zhuǎn)速%31.637.142.848.554.861.368.475.883.391.2軸功率%3.164.277.8411.416.523.132.043.657.875.9節(jié)電率%90.586.782.275.570.462.551.238.320.920轉(zhuǎn)速%44.749.554.459.464.569.674.880.185.892.1軸功率%8.9312.116.121.026.833.741.951.463.278.1節(jié)電率%79.475.270.865.359.251.542.431.217.030轉(zhuǎn)速%54.858.662.566.570.674.778.983.488.193.0軸功率%16.520.124.429.435.241,749.158.068.480.4節(jié)電率%65.662.259.153.449.542.635.025.814.540轉(zhuǎn)速%63.266.269.372.575.879.282.786.390.093.9軸功率%25.229.033.338.143.649.756.664.372.982.8節(jié)電率%55.853.549.946.040.534.528.020.912.050轉(zhuǎn)速%70.773.175.678.180.783.486.288.991.894.8軸功率%35.539.143.247.656.758.064.170.377.485.2節(jié)電率%43.641.536.032.729.525.821.316.19.460轉(zhuǎn)速%77.579.280.982.684.586.688.891.093.395.7軸功率%46.649.752.956.460.365.070.175.481.287.7節(jié)電率%30.128.426.624.522.218.915.511.96.870轉(zhuǎn)速%83.785.086.387.688.990.391.893.394.896.6軸功率%58.661.464.367.270.373.677.481.285.290.2節(jié)電率%12.411.410.39.38.37.26.25.14.280轉(zhuǎn)速%89.590.391.191.992.793.694.595.496.497.5軸功率%71.773.675.677.679.782.084.486.889.692.7節(jié)電率%5.95.14.33.63.12.62.21.81.5閥門調(diào)節(jié)功耗737780848790939698圖17 泵系統(tǒng)在不同靜揚程下的軸功率流量特性 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)； - 出口閥門調(diào)節(jié)（注意：這里的Hc為額定揚程） 例32：某發(fā)電機組循環(huán)水泵的有關(guān)參數(shù)如下：循環(huán)泵：64LKXA-20立式斜流泵 額定流量：Qe=19726m3/h (5480l/s)額定揚程：He=20m 額定轉(zhuǎn)速：425rps電動機：YKSL160014/1730-1 額定功率；1600kW額定電壓：6000V 額定電流：203.3A額定轉(zhuǎn)速：425rps 工頻運行電流：154A額定效率： 95 功率因數(shù)： 0.85 由于隨著機組負荷和氣溫的變化，為了保證汽輪機的效率，需要保證凝汽器真空度的穩(wěn)定，隨著發(fā)電負荷的變化以及晝夜季節(jié)氣溫的變化，為了保證凝汽器真空度的穩(wěn)定，要求循環(huán)水流量大幅度變化，顯然用出口閥門來調(diào)節(jié)循環(huán)水的流量是達不到凝汽器真空度穩(wěn)定的目的的，只有采用變頻調(diào)速才能實現(xiàn)動態(tài)快速調(diào)節(jié)循環(huán)水的流量達到穩(wěn)定凝汽器真空度的目的。圖18 水泵在不同工作點的變頻調(diào)速相似拋物線 解：圖18所示為循環(huán)水泵變頻調(diào)速節(jié)能原理圖，從圖中可以得出：水泵的額定工況點為“A”， 循環(huán)水泵系統(tǒng)的靜揚程 Hst=10.3m，（水泵的關(guān)死點揚程約為30米，靜揚程占30%左右），80流量工況點為A1，70流量工況點為A2，60流量工況點為A3，對應(yīng)的相似工況點分別為：A1(18800 m3/h，22.5m)、A2(17600 m3/h，23.4m)、A3(16200 m3/h，25.2m)。相應(yīng)的轉(zhuǎn)速則分別為：n1=10666/18800=85n0；n2=14000/17600=79.5n0；n3=12000/16200=74n0。消耗的電功率分別為：P1 = Pz0.853/0.96/0/9 = 973.8 kW，P2 = Pz0.7953/0.96/0.9 = 796.7 kW，P3 = Pz0.743 /0.96/0.9 = 642.5 kW。這里額定軸功率 Pz = 5480l/s200kPa/0.8 = 1370 kW；電動機工頻運行功率 Pd = 1.73260001540.85 = 1360 kW。節(jié)電率分別為： 25.1，38.7 和 50.6。 由于需要的循環(huán)水流量隨著機組負荷和季節(jié)氣溫的變化而變化，而隨著循環(huán)水流量的增加，節(jié)電率將減少。因此實際的節(jié)電效果，要根據(jù)機組負荷曲線和晝夜季節(jié)氣溫的變化曲線計算得出。第四節(jié) 水泵變頻調(diào)速和液力耦合器調(diào)速節(jié)能比較交流異步籠型電動機以其優(yōu)異的性能和環(huán)境適應(yīng)能力而獲得了廣泛的應(yīng)用，但是其調(diào)速技術(shù)卻一直困擾著工程界。在變頻技術(shù)發(fā)明以前，人們只能采用電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速，而電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速又不適合大功率電機；繼而又發(fā)明了液力耦合器，解決了大功率電動機的調(diào)速問題，并獲得了廣泛的應(yīng)用。但是，它們都屬于低效調(diào)速方式，其調(diào)速效率等于調(diào)速比。即便如此，當(dāng)其用在風(fēng)機水泵的調(diào)速時，與采用擋板和閥門的節(jié)流調(diào)節(jié)相比，也具有顯著的節(jié)能效果。在已經(jīng)采用液力耦合器調(diào)速的場合，進行變頻調(diào)速節(jié)能改造時，一定要認(rèn)識到這一點，對其節(jié)能潛力有一個正確的估計，以免達不到預(yù)期的效果。不要以節(jié)能效果作為評價其經(jīng)濟性的唯一指標(biāo)，而要與進行變頻調(diào)速節(jié)能改造后帶來的其它好處一起綜合評價其經(jīng)濟效益，比如改善啟動性能、提高調(diào)速精度、滿足工藝控制要求、提高產(chǎn)品質(zhì)量、增加生產(chǎn)效率、延長設(shè)備壽命、減少維修費用和降低噪聲水平等等。4.1 液力耦合器的工作原理和主要特性參數(shù)4.1.1 液力耦合器的工作原理液力耦合器是一種以液體（多數(shù)為油）為工作介質(zhì)、利用液體動能傳遞能量的一種葉片式傳動機械。按應(yīng)用場合不同可分為普通型（標(biāo)準(zhǔn)型或離合型）、限矩型（安全型）、牽引型和調(diào)速型四類。用于風(fēng)機水泵調(diào)速節(jié)能的為調(diào)速型，這里討論的僅限于調(diào)速型。調(diào)速型液力耦合器主要由泵輪、渦輪、旋轉(zhuǎn)外套和勺管組成，泵輪和渦輪均為具有徑向葉輪的工作輪，泵輪與主動軸固定連接，渦輪與從動軸固定連接；主動軸與電動機連接，而從動軸則與風(fēng)機或水泵連接。泵輪與渦輪之間無固體的部件聯(lián)系，為相對布置，兩者的端面之間保持一定的間隙。由泵輪的內(nèi)腔P和渦輪的內(nèi)腔T共同形成的圓環(huán)狀的空腔稱為工作腔。若在工作腔內(nèi)充以油等工作介質(zhì)，則當(dāng)主動軸帶著泵輪高速旋轉(zhuǎn)時，泵輪上的葉片將驅(qū)動工作油高速旋轉(zhuǎn)，對工作油做功，使油獲得能量（旋轉(zhuǎn)動能）。同時高速旋轉(zhuǎn)的工作油在慣性離心力的作用下，被甩向泵輪的外圓周側(cè)，并流入渦輪的徑向進口流道，其高速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)動能將推動渦輪作旋轉(zhuǎn)運動，對渦輪做功，將工作油的旋轉(zhuǎn)動能轉(zhuǎn)化為渦輪的旋轉(zhuǎn)動能。工作油對渦輪做功后，能量減少，流出渦輪后再流入泵輪的徑向進口流道，在泵輪中重新獲得能量。如此周而復(fù)始的重復(fù)，形成了工作油在泵輪和渦輪中的循環(huán)流動。在這個過程中，泵輪驅(qū)動工作油旋轉(zhuǎn)時就把原動機的機械能轉(zhuǎn)化為工作油的動能和壓力勢能，這個原理與葉片式泵的葉輪相同，故稱此輪為泵輪；而工作油在進入渦輪后由其所攜帶的動能和壓力勢能在推動渦輪旋轉(zhuǎn)時對渦輪做功，又轉(zhuǎn)化為渦輪輸出軸上的機械能，這個原理與水輪機葉輪的作用相同，故稱此輪為渦輪。渦輪的輸出軸又與風(fēng)機或水泵相聯(lián)接，因此輸出軸又把機械能傳給風(fēng)機或水泵，驅(qū)動風(fēng)機水泵旋轉(zhuǎn)。這樣就實現(xiàn)了電動機軸功率的柔性傳遞。只要改變工作腔內(nèi)工作油的充滿度，亦即改變循環(huán)圓內(nèi)的循環(huán)油量，就可以改變液力耦合器所傳遞的轉(zhuǎn)矩和輸出軸的轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)了電動機在定速旋轉(zhuǎn)的情況下對風(fēng)機或水泵的無級變速。工作油油量的變化是通過一根可移動的勺管（導(dǎo)流管）位置的改變而實現(xiàn)的：勺管可以把其管口以下的循環(huán)油抽走，當(dāng)勺管往上推移時，在旋轉(zhuǎn)外套中的油將被抽吸，使工作腔內(nèi)的工作油量減少，渦輪減速，從而使風(fēng)機或水泵減速；反之，當(dāng)勺管往下推移時，風(fēng)機或水泵將升速。4.1.2 液力耦合器的主要特性參數(shù)表示液力耦合器性能的特性參數(shù)主要有轉(zhuǎn)矩M、轉(zhuǎn)速比i、轉(zhuǎn)差率S、轉(zhuǎn)矩系數(shù)、和調(diào)速效率v等。（1）轉(zhuǎn)矩M當(dāng)忽略液力耦合器的軸承及鼓風(fēng)損失時，其輸入轉(zhuǎn)矩M1等于傳遞給泵輪的轉(zhuǎn)矩MB，即M1=MB。其輸出轉(zhuǎn)矩M2與渦輪的阻力矩大小相等，方向相反，即M2=-MT。若忽略工作液體的容積損失等，則由動量矩定律及作用力與反作用力定律可以證明MB=-MT，因此有M1=M2。著就是說，液力耦合器不能改變其所傳遞的力矩，其輸出力矩M2等于其輸入力矩M1。（2）轉(zhuǎn)速比i液力耦合器運行時其渦輪轉(zhuǎn)速nT與泵輪轉(zhuǎn)速nB之比，稱為液力耦合器的轉(zhuǎn)速比i，即： i = nT / nB液力耦合器在正常工作時，其轉(zhuǎn)速比i必然小于1。因為若i=1，就意味著泵輪與渦輪之間不存在轉(zhuǎn)速差，兩者同步轉(zhuǎn)動，而當(dāng)泵輪與渦輪同步轉(zhuǎn)動時，工作油的旋轉(zhuǎn)動能是不能對渦輪作功的，也就不能傳遞功率。液力耦合器在設(shè)計工況點的轉(zhuǎn)速比in是表示液力耦合器性能的一個重要指標(biāo)，in表示渦輪轉(zhuǎn)速為最大值時的轉(zhuǎn)速比，通常 in 0.970.98。從液力耦合器的調(diào)速效率特性可知，in表示了液力耦合器調(diào)速效率的最高值。液力耦合器在工作時，其轉(zhuǎn)速比一般在0.40.98 之內(nèi)，當(dāng)其小于0.4時，由于轉(zhuǎn)速比小，工作腔內(nèi)充油量少，工作油升溫很快，工作腔內(nèi)氣體量大，這時工作中常會出現(xiàn)不穩(wěn)定狀況。（3）轉(zhuǎn)差率S液力耦合器工作時，其泵輪與渦輪的轉(zhuǎn)速差與泵輪轉(zhuǎn)速之比的百分?jǐn)?shù)，稱為轉(zhuǎn)差率，即： （21）液力耦合器的轉(zhuǎn)差率除表示相