第３７卷第６期 现代冶金 Ｖｏ１．３７ Ｎｏ．６ ２００９年１２月 Ｍｏｄｅｒｎ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｄｅｌ：．２００９ 增速型液力偶合器在煤气鼓风机上的应用’ 金立奎 （南京钢铁联合有限公司，江苏南京２１００３５） 摘要：分析了焦化厂现有的几种煤气鼓风机组负荷调节方式，介绍了南京钢铁联合有限公司采用“风机＋增速型 液力偶合器＋电机”鼓风机组配置的运行情况 关键词：增速型液力偶合器；煤气鼓风机；应用 中图分类号：ＴＨ１３７．３３１ 所示），此时的交点为Ｂ，所对应的压力为Ｐ。，所耗功率 引 言 为Ⅳ，尸 与尸之差即为出口阀的局部阻力损失，可见 这种调节手段是费能的，其浪费率为（尸 一Ｐ）／Ｐ：。 煤气鼓风机是焦化厂心脏设备，担负着煤气的加 １．２风机入口节流 压和输送任务，其稳定运行，对焦化生产乃至后道煤气 用户十分重要。但由于焦炉生产的特点，煤气鼓风机负 人口节流同样可以增加风机的运行阻力，但由 荷波动较大，传统煤气鼓风机系统大多依靠高压电机 于气体是可压缩的，所以人口节流在增加阻力的同 全压启动运行来驱动，并在煤气管道上装设节流装置、 时亦减小了风机内的介质密度，所以可看成是改变 煤气循环装置进行，以稳定系统的运行。这种传统 了风机的特性曲线，随着节流程度的加大，Ｐ～Ｑ曲 的驱动和方式，存在设备启动困难、对电网及设备 线逐步下移，当调节到其与尺一Ｑ曲线上的Ｍ点相 冲击大，系统存在波动、能量损失大等缺点，不能完全 交即可（如图１中线２所示）。由于Ｐ—Ｑ曲线发生了 满足焦炉稳定、长寿、安全生产的需要。 变化，所以Ⅳ一Ｑ曲线稍有下移，“临界点”也在左移 （喘振区减小），这对生产负荷较低（流量距“临界点” 较近）时的调节是有利的，但同出口节流一样，也增 １煤气鼓风机的调节方式 加了压缩比，所以，也将增加煤气的温升。 １．１风机出口节流 １．３循环（或出口放风） 利用风机出口的调节阀节流（增加系统阻力）可 采用循环（煤气风机）或出口放风（空气风机）以使 改变系统的Ｒ—Ｑ曲线，随着节流程度的加大， 风机所输流量大于系统所需流量，也可以达到使系统 Ｒ—Ｑ曲线逐步上移，当调节到其与Ｐ—Ｑ曲线的交 平衡的目的。如１图所示，Ｑ。与Ｑ之差即为循环（或放 点之流量为Ｑ时，系统即达到了平衡（如图１中线１ 风）量，此时风机的工作点为Ｃ，即流量为Ｑ ，压力为Ｐ； 但系统所获得的流量却是Ｑ（压力仍为尸），所以满足了 ／ 额定状 ／， 生产需要。显然，这种调节手段浪费电能最大（Ⅳ ），其 一一 －一入口节流一 Ｎ—Ｑ 一一—。 浪费率为（Ｑ。一Ｑ）／Ｑ。，但能保证系统较稳定，尤其当 ，调速 生产负荷过低（气量比临界流量小很多）时，该调节方 垢 Ｉ临界点Ｂ １出口节流 法是配合上述几种调节手段所必须的。 节： 流／ 夕 Ｃ １．４ 调 速 ／／ ●、 循环 ＼ 由于流量与转速成正比，压力与转速的平方成正 ／ＪＲ－Ｑ 比，所以转速降低后，Ｐ—Ｑ曲线将“平行”向左下方移 动，当移到与Ｒ—Ｑ曲线相交于Ｍ点时，系统即达到了 图１ 系统的 —Ｑ曲线 平衡（如图ｌ中线３所示）。由于功率与转速的三次方成 ・收稿日期：２００９—０２—１２ 作者简介：金立奎（１９５５一），男，高级工程师。电话：ｌ３８５１７４１８５２ 第６期 金立奎：增速型液力偶合器在煤气鼓风机上的应用 ４９ 正比，所以转速降低后，功率将大幅度下降（ 。）。 从图１可以看出，调速后，Ｐ—Ｑ曲线与原额定 转速时相似，不象入口节流那样陡直，所以系统稳 定，由于调速后Ｐ～Ｑ曲线是向左下方移动，所以， 喘振区也随着转速的降低而变小，同时，又由于不增 加系统阻力（没有节流），所以煤气温升也不增加。 从上述分析看，通过调节鼓风机转速来进行风 机调节是较理想的方式。 ２南钢煤气鼓风机组的选型 ２．１煤气鼓风机组的选型 风机运行的工况点为风机的特性（尸一Ｑ）曲线 与系统的阻力（Ｒ～Ｑ）曲线的交点。风机的选型就是 要使计算出的Ｒ—Ｑ曲线与风机样本中给出Ｐ—Ｑ 曲线之交点与设计的工况点保持规定的距离（由于 须考虑生产的不稳定和风机的泄漏等因素，风机在 选型时需留出１５ ～３Ｏ 的流量余量和２Ｏ 以上的 压力余量，但由于鼓风机的规格是分档的，实际选型 时这２个余量可能更大）；而风机的调节就是要使二 者重合。但是，风机标牌所示压力和流量是其效率较 高点的，并非最大升压和流量（见图２）。在设备状况 较好、生产较稳定时，风机的过剩能力是较大的；而 当低负荷生产时，其过剩能力更大。 图２风机标牌所示压力和流量 ２．２南钢煤气鼓风机组的选型 南京钢铁联合有限公司鼓风机机组配置方式：风 机＋增速型液力偶合器＋电机，具体参数见表１～３。 表１风机配置参数 型号 主轴转速／（ｒ－ｍｉｎ ） 轴功率／ｋＷ 表２增速型液力偶合器配置参数 ３增速型液力偶合器工作原理 增速液力偶合器是以液体介质传递动力，并实 现无级调速的液力传动装置。它主要是由与输入轴 连接的泵轮、输出轴连接的涡轮以及把涡轮包容在 其中的转动外壳组成，在该密封的空腔中充满工作 油。泵轮和涡轮对称布置，它们的流道几何图形相 同，工作轮叶片为径向布置。当原动机驱动泵轮旋转 时，工作油在泵轮叶片的作用下由叶轮内侧向外缘 流动，形成如离心水泵出口处的高速高压液流。该液 流以较大的动量矩进入涡轮，冲击涡轮叶片，带动涡 轮与泵轮同向旋转，工作油在涡轮中由外缘向内侧 流动过程中动量矩减少，然后再流人泵轮进口，在泵 轮中它又获得了能量，且在泵轮出口处又具有较大 的动量矩，这些工作油又冲击涡轮把能量传递给涡 轮，依次周而复始不断循环。涡轮的作用就是将工作 油的动量矩转换成机械能输出至被驱动机械。 改变偶合器工作腔中工作油的充满度，就可在 输入轴转速不变的条件下无级的改变输出轴的转 速。当导流管道口靠近旋转轴线位置时（即将导流管 拉出），偶合器工作中的油环最厚，即工作腔充满度 最大，此时输出轴转速最高。当导流管处于远离旋转 轴线位置时（即把导流管插进），油环最薄，即工作腔 充满度最小，此时输出轴转速最低。 ４使用效果 （１）节能效果明显，控制及保护功能完善、机械 特性硬，能保证拖动系统稳定、调速范围宽，平滑性 好，可实现无级调速。煤气鼓风机组最佳运行方式为 充分利用液力偶合器具有空载起动、缓慢加速、无级 调速（调速范围为１～１／５）、过载保护、减缓冲击、隔 离振动、安全运行、高效传动等功能，还易于实现遥 控和自动控制并可大量节能的特性，作为执行元件 电动执行器机构来拉动导流管实现无级调速。在一 期煤气处理量为２６ ４００ ｍ。／ｈ时，采取低转速运行， 以达到最佳。由于进出口阀门全开，风机运行没有阻 力，在循环管翻板关闭后，煤气循环量为零，鼓风机 可在系统工况允许条件下，以最低转速运行，主电机 平均电流由２０ Ａ降至１６ Ａ，节电效益明显。提高了 设备运行效率和设备经济运行效果。 （２）稳定初冷器前吸力，进而保证焦炉集气管压 力。鼓风机转速通过液力偶合器实现与初冷器前煤 气压力的自动调节。吸力自动调节投用后，不但稳定 了焦炉集气管压力，减少因压力波动造成焦炉冒烟， 而且减少了电捕因含氧过高停止运行的次数，保证 了脱硫工序的开工率。脱硫开工率由投用前９Ｏ％提 高到９７ 以上。
