【正文】 nTnB iiPP 32? （ 2－ 8） 由式（ 2－ 7）和式（ 2－ 8）可求出液力耦合器得轉(zhuǎn)差功率損失 P?與轉(zhuǎn)速比的關(guān)系為： ? ?nTnTB i iiPPPP 3 32 ????? （ 2－ 9） 為求出最大轉(zhuǎn)差功率損耗時(shí)的轉(zhuǎn)速比，可將式（ 2－ 9）的 P? 對(duì) i求導(dǎo)數(shù)，再令導(dǎo)數(shù)為零，求出其極值點(diǎn)，即可求出其極大值或極小值： ? ? ? ? 032 23 ???? iiiPdi Pd nTn 得出取得極大值得極值點(diǎn)為 i = 2/3 = 。 maxP? 亦可用相應(yīng)的液力耦合器泵輪傳遞的功率 BnP （等于風(fēng)機(jī)或水泵最高轉(zhuǎn)速時(shí)電動(dòng)機(jī)的輸出功率）表示，由 nBnTn iPP ?/ 得： nBnnnBnnTn iPi iPiPP 233m a x ???? （ 2－ 11） 通常，液力耦合器的 in = ～ ,代入式（ 2－ 100 及式（ 2－11）得： maxP? ＝（ ～ ） PTn = ( ～ ) PBn (212) 13 以上通過(guò)理論分析，導(dǎo)出了液力耦合器的渦輪傳遞功率 PT、泵輪傳遞功率 PB、以及轉(zhuǎn)差功率損失 P? 的計(jì)算公式；證明了液力耦合器的最低轉(zhuǎn)差功率損失 maxP? 發(fā)生再轉(zhuǎn)速比 i = 2/3 處。 由以上推導(dǎo)的公式可以作出葉片式風(fēng)機(jī)水泵在采用液力耦合器調(diào)速時(shí)的調(diào)速效率、泵輪傳遞功率、渦輪傳遞功率、轉(zhuǎn)差損失功率與轉(zhuǎn)速比的關(guān)系曲線，如圖 18所示。 液力耦合器在風(fēng)機(jī)水泵調(diào)速中的節(jié)能效果 例 4－ 1：下面通過(guò)一個(gè)具體的例子來(lái)說(shuō)明葉片式風(fēng)機(jī)水泵在采用液力耦合器調(diào)速，即使工作在低轉(zhuǎn)速比時(shí)，盡管其調(diào)速效率很低，但 14 與節(jié)流調(diào)節(jié)相比，也還具有顯著的節(jié)能效果。下面分析比較將流量調(diào)節(jié)到風(fēng)機(jī)額定流量的 50％時(shí)，即 95 103m3/h時(shí)，采用節(jié)流調(diào)節(jié)和液力耦合器調(diào)節(jié)時(shí)各自所需的原動(dòng)機(jī)功率。 而通過(guò)液力耦合器調(diào)速時(shí)， 水泵 的性能曲線要發(fā)生變化，但管路性能曲線不變，故變速前后的運(yùn)行工況點(diǎn)均位于管路性能曲線上，而管路 15 性能曲線上的各點(diǎn)又都是相似工況點(diǎn)，相互之間的參數(shù)關(guān)系遵守比例定律： 39。 nn? 。39。39。 339。 )(nnPP ? 故當(dāng) 流量下降到額定值的 50％時(shí)，轉(zhuǎn)速應(yīng)下降到額定轉(zhuǎn)速的50％，降速后風(fēng)機(jī)所需的軸功率為： kWkWPnnPP 39。39。由式（ 2－ 4）可知，液力耦合器的調(diào)速效率等于調(diào)速比，當(dāng)轉(zhuǎn)速比 i=時(shí)，調(diào)速效率也等于 ，這就意味著從液力耦合器輸入的功率只有一半為有效功率，而另一半則要損耗掉！因此，原動(dòng)機(jī)的輸出功率應(yīng)為 +=。當(dāng)然，這只是粗略的計(jì)算，實(shí)際上液力耦合器的冷卻水系統(tǒng)和油泵系統(tǒng)等輔助設(shè)備以及液力耦合器的機(jī)械損失和容積損失也要消耗一定的功率（一般為額定傳動(dòng)功率的 3％～ 4％），故實(shí)際節(jié)約的功率比上述計(jì)算結(jié)果要少一些，約在 70kW左右，節(jié)電率約為 60%?，F(xiàn)欲通過(guò)變速調(diào)節(jié)，使新運(yùn)行 工況點(diǎn) M＇的流量減為 190m3/h ，試問(wèn)其轉(zhuǎn)速應(yīng) 16 為多少？（額定轉(zhuǎn)速為 2950r/min） 變速調(diào)節(jié)時(shí)管路性能曲線不變，而泵的運(yùn)行工況點(diǎn)必在管路性能曲線上，故 M＇點(diǎn)可由 QM’=190m3/h 處向上作垂直線與管路性能曲線相交得出（見(jiàn)圖 6），由圖可讀出 M＇點(diǎn)的揚(yáng)程 HM1=1670m。過(guò) M/點(diǎn)作相似拋物線，由相似定律可推得 : 222239。 HHmm ??? 為把相似拋物線作到圖 4 上，上式（ H=）中 H 與 Q 的關(guān)系列表如下： Q(m3/h) 0 100 200 220 240 H(m) 0 460 1840 2226 2650 把列表中數(shù)值作到圖 4 上，此過(guò) M＇點(diǎn)的相似拋物線與額定轉(zhuǎn)速下 HQ 相交于 A 點(diǎn)。 39。 ＝??n (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。 若鍋爐給水泵電動(dòng)機(jī)的額定功率為 2300kW，節(jié)流調(diào)節(jié)到 50％流量時(shí)的實(shí)際消耗功率為 2021kW，試計(jì)算采用液力耦合器調(diào)速的節(jié)能效果。所以其調(diào)速范圍為 %~100%，當(dāng)水泵轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速的%時(shí)，由 P/P＇ =(n/n＇ )3，其軸功率 P＇ =1173kW，因?yàn)橐毫︸詈掀鞯恼{(diào)速效率等于調(diào)速比，這時(shí)液力耦合器的輸入功率為1173kW/% = 1400kW,再加上液力耦合器本身的損耗，輸入功率約為 1480kW，最大節(jié)電率約為 30%左右。 水泵變頻調(diào)速和液力耦合器調(diào)速對(duì)比計(jì)算 在液力耦合器調(diào)速的基礎(chǔ)上進(jìn)行變頻調(diào)速節(jié)能改造，盡管在低轉(zhuǎn)速時(shí)也有很高的節(jié)電率，但其最大節(jié)電量也不超過(guò)額定傳送功率 (Pec)的 18％（發(fā)生在三分之二額定轉(zhuǎn)速時(shí)）。 在采用變頻器時(shí)，如果保留其液力耦合器的話，其節(jié)電率相差12～ 15％！ 18 節(jié)電率 == 100％ — 調(diào)速比 － （ 12～ 15％） 所以當(dāng)采用變頻器取代液力耦合器進(jìn)行水泵節(jié)能改造時(shí)，不去掉液力耦合器是毫無(wú)意義的 ！ （見(jiàn)下例） 例 4－ 3：某鍋爐給水泵不同調(diào)速方式的節(jié)能對(duì)比計(jì)算。由下表可見(jiàn)，由于水泵的靜揚(yáng)程較大（額定揚(yáng)程的 60％），轉(zhuǎn)速比大大減小，變速調(diào)節(jié)的節(jié)能效果也大大減小： 流量百分比（％） 轉(zhuǎn)速百分比（ %） 變速調(diào)節(jié)理論軸功率（％） 節(jié)流調(diào)節(jié)電功率（％） 液力偶合器調(diào)節(jié)電功率（％） 液力偶合器節(jié)電率 （％） 變頻調(diào)速電功率（％） 變頻調(diào)速節(jié)電率（％） 兩種調(diào)速節(jié)電率之差（％） 變頻器相對(duì)液耦節(jié)電率（％） 100 100. 100. 100． 106 103 3. 90 95.7 98 5. 80 93.3 96 67 91.0 94 60 88.8 92 19 50 86.6 90 40 84.5 88 液力耦合器調(diào)速和變頻調(diào)速的主要優(yōu)缺點(diǎn)比較 液力耦合器調(diào)速的主要優(yōu)缺點(diǎn) 液力耦合器用于葉片式風(fēng)機(jī)水泵的變速調(diào)節(jié)時(shí)，具有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。當(dāng)轉(zhuǎn)速變化較大時(shí)，與節(jié)流調(diào)節(jié)相比較，有顯著的節(jié)能效果。因而可選用容量較小的電動(dòng)機(jī)及電控設(shè)備，減少設(shè)備的投資。液力耦合器的泵輪和渦輪之間沒(méi)有機(jī)械聯(lián)系，轉(zhuǎn)矩通過(guò)工作液體傳遞，是柔性連接。能減緩沖擊負(fù)荷，延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)和風(fēng)機(jī)水泵的機(jī)械壽命。由于液力耦合器是柔性傳動(dòng)，其泵輪和渦輪之間有轉(zhuǎn)速差，故當(dāng)從動(dòng)軸阻力矩突然增加時(shí)，轉(zhuǎn)速差增大，甚至當(dāng)風(fēng)機(jī)或水泵等負(fù)載機(jī)器制動(dòng)時(shí)，原動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)仍能繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)而不致被燒毀，風(fēng)機(jī)與水泵也可受到保護(hù)。 （ 5） 除軸承外無(wú)其它磨損部件，故工作可靠，能長(zhǎng)期無(wú)檢修運(yùn)行， 20 壽命長(zhǎng)。 （ 7）便于控制。 （ 8）能用于大容量風(fēng)機(jī)與水泵的變速調(diào)節(jié)，目前單臺(tái)液力耦合器傳遞的功率已達(dá) 20MW以上。大功率的液力耦合器除本體設(shè)備外，還要一套諸如冷油器等輔助設(shè)備和管路系統(tǒng)。因此在選擇風(fēng)機(jī)與水泵時(shí)，要按照液力耦合器的最大輸出轉(zhuǎn)速確定其容量，而不能用電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速來(lái)確定風(fēng)機(jī)與水泵的容量。 （ 3）當(dāng)液力耦合器的轉(zhuǎn)矩一定而轉(zhuǎn)速比較低時(shí)，不僅液力耦合器的體積和重量將增加，而且調(diào)速的延遲時(shí)間增大，反應(yīng)變慢，當(dāng)轉(zhuǎn)速比小于 時(shí)，還會(huì)使工作不穩(wěn)定，因此液力耦合器最適用于較高轉(zhuǎn)速的風(fēng)機(jī)水泵調(diào)速的場(chǎng)合。 （ 5）液力耦合器一旦發(fā)生故障，被拖動(dòng)的負(fù)載也就不能工作。 變頻調(diào)速的主要優(yōu)缺點(diǎn) 變頻調(diào)速的主要優(yōu)點(diǎn)是： （ 1）可實(shí)現(xiàn)平滑的無(wú)級(jí)調(diào)速，且 調(diào)速精度高，轉(zhuǎn)速（頻率）分辯率高。變頻調(diào)速的特點(diǎn)是在頻率變化后，電動(dòng)機(jī)仍在該頻率的同步轉(zhuǎn)速附近運(yùn)行，基本上保持額定轉(zhuǎn)差率，轉(zhuǎn)差損失不增加。所以變頻調(diào)速是一種高效調(diào)速方式。并在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)均具有較高的調(diào)速裝置效率η V。 （ 4）功率因數(shù)高，可以降低變壓器和輸電線路的容量，減少線損，節(jié)省投資。 （ 5）變頻裝置故障時(shí)可以退出運(yùn)行，改由電網(wǎng)直接供電（工頻旁路）。如萬(wàn)一變頻裝置發(fā)生故 22 障，就退出運(yùn)行，不影響泵與