第二十八章液力 偶合器

1、第二十八章 液力 偶合器 液力偶合器是以油压来传递动力的变速传动装置，因油压大小不受等级的限制，所在它是一个无级变速的联轴器。 在现代火力发电厂中，锅炉压力越来越高，为克服汽水流动阻力，要求给水泵的压力也越来越高。因此，驱动高速给水泵的动力需求也就很大。为了经济运行，最好的办法就是以变速调节来适应工况的改变。其中，一种方法是采用直接变速的小型汽轮机来驱动给水泵，但此方法在单元机组点火起动工况时必须有备用汽源才能适应需求，机构设置比较复杂。另一种方法是采用液力偶合器来改变给水泵转速，以适应单元机组的起动工况。这样。一方面可以大大降低电动给水泵的电机配置裕量，使给水泵可在较小的转速比下起动;另一方

2、面不会出现定速电动泵在单元机组起动时需节流降压以适应工况需求的情况，提高了机组的经济性，并避免了高压阀门因节流，造成在短时间内即因冲刷、磨损而报废的现象。所以说，采用液力偶合器是一种比较理想的方法。目前，多数电厂均采用了较经济的配置方案正常运行时以给水泵汽轮机来变速驱动给水泵供水，同时配置由液力偶合器变速驱动的起动/备用给水泵，用于机组起动。第一节 液力偶合器的工作原理 一、液力偶合器的工作过程液力偶合器主要由泵轮、涡轮和转动外壳组成 (见图28-1)。泵轮和涡轮尺寸相同，相向布置，其腔内均有许多径向叶片，涡轮的片数一般比泵轮少14片，以避免共振。泵轮的主轴和电动机主轴 (或第一级增速齿轮轴)

3、相连，涡轮轴和水泵主轴 (或第二级增速齿轮轴)连接。 图28-1 图28-2泵轮和涡轮形成的工作油腔内的油自泵轮内侧引入后，在离心力的作用下被甩到油腔外侧形成高速的油流，冲向对面的涡轮叶片，驱动涡轮一同旋转。然后，工作油又沿涡轮L叶片流向油腔内侧并逐渐减速，流回到泵轮内侧，构成一个油的循环流动圆，如图28-2所示。而在涡轮和转动外壳的腔中，自泵轮和涡轮的间隙 (或涡轮上开设的进油孔)流入的工作油随转动外壳和涡轮旋转，在离心力的作用下形成油环。这样，工作油在泵轮内获得能量，又在涡轮里释放能量，完成了能量的传递。如果改变工作油量的多少，即可改变传递动力的大小，从而改变涡轮曲转速，以适应负荷的需求。

4、 工作油量的改变可由工作油泵 (或辅助油泵)经调节阀或涡轮的输入油孔 (也有在涡轮空心轴中输入油的)来改变进油量而实现，亦可由改变转动外壳腔中的勺管行程来改变油环的泄油量而实现，见图28-3。 图28-3 二、液力偶合器的调节在泵轮转速 n一定时，工作油量越多，则涡轮的转速n越快，传递的动转矩忻也越大，如图28-4所示。所以，通过改变工作油量的多少即可调节涡轮的转速，从而适应给水泵的转速需要。 图28-4如前所述，工作油量的调节有两种基本的方式:其一是调节工作油的进油量;其二是调节工作油的出油量。控制进油尺的方式是由另设的工作油泵和调节阀共同完成的，而工作油的冷却是由转动外壳上的喷嘴将油喷出，

5、再经冷油器进行热交换后回到油箱，如图28-5所示。 图28-5为减少喷嘴喷出的油流末被利用所造成的损失，一般控制喷嘴喷油量在确保工作油升温 (在最大转差率下)不超过30(若用22#汽轮机油可在6570下运行，短时间可达95)即可。这种谓节方式的缺点在于当喷油量过小时，限制了单元机组突甩负荷时要求给水泵迅速降速的能力。调节出油量的方式是由改变转动外壳中的勺管位置来进行的，如图28-6所示。由于转动外壳里的油环随半径增大，其油压也增大，因此提高勺管后排出的油也增多，使涡轮迅速降速。勺管泄放出的油袖靠甩出时的动压去热交换器进行冷却后回到贮油箱。但是当机组迅速增加负荷时要求涡轮迅速增速的话，此方式则无

6、法满足。 图28-6如今的液力偶合器上一般采取上述两种调节方式的联合使用，从而实现了快速升、降转 图28-7速的目的，如图28-7所示。其中，由锅炉给水量的负荷信号操纵油动机，油动机再带动凸轮，改变传动杆及传动齿轮的旋转角，从而改变勺管的径向位移量，以控制泄放油量的多少。同时，传动杆又调节着进油控制阀的开度，改变着液力偶合器的进油量。当锅炉给水量需增加时，油动机将凸轮向“十”方向转动，传动杆逆时针方向转动，勺管位置下降，泄油量减少。同时传动杆带动其上的凸轮使进油阀开大，增加进油且，提高涡轮转速，适应了锅炉给水且增加的要求。当锅炉给水量需减少时，凸轮则向"一"方向转动，进油阀

7、关小，即可满足工况的需求。第二节 典型液力偶合器介绍 本节以波兰ZAMCH公司制造的TBH55-0.28型液力偶合器为例，大致介绍一下液力偶合器的基本构造及使用、工作情况。 一、概况该型号液力偶合器的结构与我国目前300MW、500MW机组中为电动给水泵配备的各类液力偶合器大致相同，只是在传动齿轮为单级或双级上有所差异。图28-8为TBH55一0.28型液力偶合器装置的水平中分面结构简图。 图28-8 作为具有内装液力偶合器的齿轮增速调速传动装置，该设备可实现无级调速，其输出轴的速度可在15005225 r/min范围内变动。液力偶合器和增速齿轮置于同一箱体内，箱体的下部则作为油箱。它的输出轴

8、的额定功率为4143kW，最高可达4920kW。 该设备用于将电动机的扭矩传递到锅炉给水泵上，它与拖动电机及给水泵之间的动力传递由叠片式挠性联轴器来完成。这种联轴器可保证电动机、液力偶合器与给水泵三者之间的振动、轴向窜动等互不产生影响。输入转速(1485r/min)经二级增速齿轮的放大后传到输出轴，液力偶合器装在齿轮传动装置的两级之间，泵轮和涡轮之间由工作油来传递转矩。电动机的转矩使工作油在泵轮中加速，而后工作油在涡轮中减速并对涡轮产生一个等量的转矩。工作油在泵轮、涡轮间的循环是靠两轮的转差所产互的压差来实现的，而输出轴转速最大时泵轮、涡轮转差率为2.5%3%。 输出转速是通过调节泵轮、涡轮间

9、工作腔内的工作油量来实现的，而工作腔的充油量是由勺管的位置控制的。 由于转差造成的功率损耗将使工作油温度升高，为消除这些热量，配置有冷油器。 二、主要部件及结构简介 TBH55一0.28型液力偶合器装置的主要部件有:变速箱体、传动齿轮和轴、液力偶合器、轴承、油泵、注油调节器、勺管调节机构、冷油器及油滤网等。 1.变速箱体 变速箱体包括轴承座、箱座及油箱。 箱座是承担全部负荷的载体，其上部与轴承、箱盖用螺栓连接，下部用螺栓与油箱连接，箱座与箱盖均为整体浇铸制成。 所有的轴承座均与箱座浇铸连接为一体，箱体外的部分用螺栓和箱盖在垂直平面上连接。 箱盖对齿轮起保护作用，其上面还装有用来调节勺管的偏心套

10、筒。为了停机时检查齿轮啮合与液力偶合器的状态，在箱盖上开有三个观察孔。 焊制的油箱装在基础底板的垫铁上，其中心部分 (油槽)则置于基础上预制的专用沟道内。此外，油箱上还装有两台螺杆泵及其吸入管、齿轮泵的吸入管、油位计和油动机及其支架等。2.传动齿轮和轴（见图28-9） 图28-9 传动齿轮是用经渗碳、淬火及研磨的不锈钢制成的斜齿型圆柱齿轮，且是热装在轴上的。齿轮轴为碳钢制成。在齿轮啮合处均通以加压的喷雾油进行润滑。两级增速齿轮的传动比分别为i1=62/45，i2=97/37。3.液力偶合器（见图28-10） 图28-10 在两级增速齿轮间装有液力偶合器和可调勺管。偶合器的滑动调节靠改变注油比率

11、，即靠改变偶合器流量系统内的油量来实现，此调节通过操纵可动的勺管来完成。 偶合器转子用碳钢锻焊而成，偶合器的叶轮及转动外壳则用不锈钢制作。 偶合器的旋转外壳上装有安全易熔塞，以防止偶合器内工作油温度过高。 偶合器的主动转子由泵轮、传动轴及转动外壳用螺栓、圆柱销相连接固定而构成，在连接螺栓上均加有防转垫。 4.齿轮传动装置的轴承每个齿轮轴由两个滑动轴承来支承，这些轴承均为上下中分结构的半轴瓦组装而成。半轴瓦由碳钢制成，其内侧衬有轴承合金，在上半轴瓦顶部均开有防转销插孔。 齿轮轴的轴向推力由本级的固定轴承来承担。固定轴承与轴颈轴承不同，为径向推力联合型轴承，其推力面上衬有一定厚度的轴承合金。 偶合

12、器转动时的轴向力分别由泵轮、涡轮转子的双向止推轴承(Michell型)来承受，止推轴承由两个轴承架及固定其上的、可一定程度自由调整对中的止推瓦块构成。止推轴承为碳钢制成，止推瓦块外层为轴承合金浇铸。止推轴承架上均有防转销，用来将轴承定位于箱体中。 轴承和止推轴承均用压力油来进行润滑。 控制勺管的偏心轴用两个滚珠轴承来固定，而滚珠轴承则菲偏心套筒内的定位环来定位。 5.注油调节器 包括有垂直中分且相互隔绝、内部有供给和排放藕合器工作油空间的左右两半轴承架，以及勺管、调节轴及偏心套筒。 两半轴承架之间甩螺栓固定连接，并用销子相互定位。轴承架在变速箱体内用定位卡环来定位。调节轴借助于齿条并通过滑动调

13、节器将驱动力从油动机传递到勺管上。勺管安装在勺管套筒内 图28-11并能伸出规定的尺寸，其套筒则固定在铀承架内，且用限位螺钉限制其位移以防止脱落（见图28-11）。 图28-126.勺管调节机构 （见图28-12） 勺管调节机构是用螺栓及销子与箱座连接在一起的，其壳体为焊制，在底部装有凸轮。凸轮固定在滑动器壳体中的凸轮轴上，凸轮具有适合于液力偶合器调节特性要求的外形轮廓。 勺管调节机构壳体内为滑阀，自油动机传动杠杆传递的动力通过传动滚子及弹簧作用在凸轮上，带动滑阀上下滑动，进而将驱动力由滑阀上的齿条传递到勺管调节轴上的传动小齿轮处。7.油系统（见图28-13） 图28-13 主要包括有1台齿轮

14、泵、2台螺杆泵、2台冷油器及油管路等。 齿轮泵装在箱体外部的泵轮轴端，其内部共有3个齿轮，中间为驱动轮。齿轮泵分为两级，其一将油供给润滑系统，另一级则将油输入偶合器的注油系统。泵的每个齿轮均由在各自两端的固定轴承套来支承，泵齿为"人"字形。 2台螺杆泵是由电动机驱动的，安装在油箱上面，分别作为润滑油及工作油的起动、备用泵。 供给润滑油的齿轮泵或螺杆泵从油箱中吸入油，再将油打入润滑油公用管路。随油温不同，油流过冷油器和温度调节器或是通过冷油器旁路直接流过温度调节器，然后流经过滤网和加热器并通过管路供给两个齿轮级的啮合处及各轴承，止推轴承，泵和电机的轴承润滑用油。 供给液力偶合

15、器工作油的齿轮泵或螺杆泵自油箱吸上油，经管道送入注油调节器后打进液力偶合器的油室中。油从勺管收回，流经中空的轴承架退油通道、注油调节器和管道而引入偶合器工作油冷油器和温度调节器中。随油温的不同，油流过冷油器或冷油器旁路，而后工作油从温度调节器处通过溢流阀回到油箱中去。 为保证润滑油的清洁，在润滑油回路中设有磁力过滤器，其特点是双筒可切换，能在运行中进行清洗。 润滑油及偶合器工作油的冷油器均为采用加装肋片的铜管式表面换热器，铜管内通冷却水，铜管外部的冷油器壳体中通油。此外，液力偶合器上还装有用来指示油箱中油量的浮子式油位指示器。第三节 液力偶合器的检修与故障处理 一、液力偶合器检修 液力偶合器在

16、运行20000h或5年以后应进行大修，对其解体和重新组装的基本步骤如下: (1)排空工作油后的步骤: 1)打开润滑油滤网并检查和清洗。 2）拆下联轴器并检查。 3)检查输入轴、输出轴的径向跳动。 4)从箱体上拆下滑动调节器及传动杠杆。 5)拆下辅助润滑油泵及其电机。 6)拆下辅助工作油泵及其电机。 (2)拆下并吊开箱盖后，检查齿轮的啮合情况。 (3)拆下并解体输入轴及转子部件以后的步骤: 1)检查泵轮和涡轮 (叶片共振试验)。 2检查轴承情况，测量轴承间隙。 3)检查勺管机构的磨损情况。 4)检查易熔塞，必要时更换新件。 5)重新研刮轴瓦后回装 (必要时应研磨轴颈)。 6)清理转动外壳内的积油

17、及污垢。 (4)将各密封面涂上密封胶 (耐温130)。 (5)重新组装转子部件。 (6)清理油箱、箱座及箱盖。 (7)将输入轴及转子部件装回箱座上。 (8)装上并走固好箱盖后的步骤: 1)回装好辅助润滑油泵及其电机。 2)回装好辅助工作油泵及其电机。 (9)装上滑动调节器并加油润滑。 (10)检查偶合器与驱动电机、给水泵的对中情况，并做好记录。 (11)清洗并检查冷油器后进行耐压试验。 (12)将油箱及冷油器灌油至要求的位置。 (13)完成上述工作并检查热工仪表正常后，即可进行试运转。在试转前应检查下列情况: 1)起动备用工作油泵，看能否正常工作。 2)当工作油压高于0.25MPa时，工作油排

18、到冷油器、备用工作油泵应断开。3)起动备用润滑油泵，看润滑油压能否达到规定的0.25MPa。 (14)在试运转过程中应检查下列情况: 1)听诊齿轮传动装置是否有不正常的撞击、杂音或振动。 2)检查各轴承温度不得超过70。 3)检查各轴承、齿轮的润滑油的入口温度不得超过4550。 4)检查偶合器工作油温度不得超过75。 在冷油器的冷却水温很高且滑差较大时，允许在运行中短时间内的工作油温度达110。 5)检查油箱中的油温不得超过55。 6)每隔4h将偶合器的负载提高额定载荷的25%，直至液力偶合器满负荷工作后，将驱动电机电源切断，检查液力偶合器的齿轮啮合情况并记下齿在长、宽上的啮合印记所占的百分比

19、。7)清理油过滤器，检查沉积在过滤器中的沉淀物的性质。8)在试运转完成后，将油箱中的油全部更换为清洁的。9)当发现齿轮传动装置运行异常时，必须找出原因并予以排除。二、液力偶合器的常见故障及消除方法下面为液力偶合器的常见故障、可能产生原因及处理方法故障类别故障产生原因处理方法润滑油压力太低润滑油冷油器内缺水或流动慢增加冷却水量润滑油冷油器中进了空气排除空气润滑油过滤器堵塞清洗过滤器滤网润滑油安全阀损坏或安装不当消除故障，正确安装安全阀润滑油泵吸入管堵塞检查并清理入口管润滑油泵内进空气检查泵吸入口管，消除泄漏点润滑油系统管道有泄漏修理或更换损坏部分偶合器进口油温太高工作油冷油器内水量不足或流动慢增加供水量工作油中进空气排除空气偶合器内油压太高工作油溢流阀安接不正确重新安装工作油溢流阀有故障理理或更换弹簧润滑油