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071703171000001YOTCG调速型液力偶合器
1.概述
YOTCG调速型液力偶合器一般安装在三相异步电机和工作机之间,它可在电机输入转速不变的条件下,以电动执行机构带动勺管改变其工作腔(泵轮与涡轮间)充液量从而对其输出转速(即工作机转速)进行无级调节,调速过程柔和平滑,输出转速稳定,动力传递可靠,广泛用于风机、水泵、皮带机等负载的工况调节。
调速型液力偶合器用于拖动特性为M∝n2的负载(如风机、水泵)其稳定调速范围约为1~1/5;用于拖动M=C负载(如皮带机)时,其稳定调速范围约为1~1/3。
2.主要技术参数
①产品型号
YO//-
结构改型(01-99)
工作机设计转速(r/min)
电机同步转速(r/min)
规格(名义有效直径,mm)
箱体结构型式(P:
剖分式;F:
法兰式;Z:
整体式)
轴承形式(G:
滚动轴承;H:
滑动轴承)
轴速调节方式(C:
出口调节;R:
入口调节;B:
变频调节;Z:
增速;J降速)
主传动齿轮型式(Q:
前置;H;后置)
单机或传动装置型式(T:
调速型;C:
传动装置)
偶合器
液力
注:
上述型号说明为本企业标准,完全符合国标的基本规定。
②技术参数(表一)
3.主要结构特点(图二)
液力偶合器结构如图二所示,主要由箱体、旋转组件、供油组件、排油组件、勺管拖动调速装置、仪表系统、加热器、冷却器等组成。
①旋转组件
输入侧——输入轴、背壳、泵轮、外壳
输出侧——涡轮、输出轴
旋转组件的输入部分采用简支梁结构形式支撑在箱体上;输出部分也采用简支梁结构,一端支撑在输入组件中,另一端支承在箱体上。
这种液力偶合器其泵轮与涡轮间的轴向力通过埋入轴承平衡,它即不对外输出轴向力,也不应承受外来的轴向载荷,液力偶合器的泵轮和涡轮均布有一定数量的径向直叶片。
②供油组件
主要由工作油泵、滤油器、吸油管等组成。
工作油泵采用单齿差内啮合摆线转子泵,安装在输入端侧,由输入轴驱动;这种液力偶合器也可单独配置由电机驱动的油泵以便于检修和维护。
③排油组件
主要由勺管、排油管及勺管壳体等组成。
④勺管拖动调速装置
由拖动勺管的连杆机构和电动执行器及电动操作器组成。
⑤仪表系统
由随机显示仪表、传感元件(选装)、二次仪表(选装)构成
⑥加热器
当工作油温度低于5℃(用N46油时为10℃)时,应采用电加热器加热,当工作油温度高于5℃时(用N46油时为10℃)应停止加热(选装)
⑦冷却器
调速型液力偶合器在运行过程中存在一定的转差,该转差使工作油发热,需要用油/水或油/空热交换器对工作油进行冷却。
偶合器箱体上留有两个工作油进、出油法兰用来与热交换器管路联接(选装)
4.工作原理
当电机通过液力偶合器输入轴驱动泵轮旋转时,进入泵轮里的油在叶片的带动下因离心作用由泵轮内侧流向外缘,形成高压高速液流冲向涡轮叶片,使涡轮跟随泵轮作同向旋转,油在涡轮中由外缘流向内侧减压减速,然后流入泵轮。
在这种循环过程中泵轮将电机的机械能转变成油的动能和势能,而涡轮将油的动能和势能又转变成输出轴的机械能,从而实现能量的柔性传递。
由于泵轮与转动外壳相连,因此运转时,外壳腔中的油随转动外壳一起以与泵轮相同的转速旋转,这样,可以通过改变外壳腔中勺管的位置来控制腔内油环的厚度,即改变工作腔中的油量,就可以在电机转速不变的条件下实现工作机的无级调速。
5.液力偶合器的基础、吊运和安装
①基础
液力偶合器基础设计可按照设备基础设计的一般技术要求进行。
设计或使用部门在考虑基础设计时,建议在混凝土基础与液力偶合器之间加装刚性底座,以便于液力偶合器的安装和调整。
底座应二次灌浆浇注在混凝土基础中,并用预埋地脚螺栓固定。
基础设计时,可参照表二所列值进行振动频率和振动扰力计算。
表二:
偶合器基础设计参数
产品型号
转速
(r/min)
重量(含油)
(kg)
旋转件重量
(kg)
动平衡精度等级
最大振幅
(μm)
重心位置
(mm)
(距输入轴端)
YOTCG360
3000
610
70
G2.5
75
350
YOTCG400
690
85
350
YOTCG450
1250
160
490
YOTCG500
1350
220
510
YOTCG560
1600
190
590
YOTCG580
1700
390
610
YOTCG600
1750
430
610
YOTCG650
1500
1350
450
G6.3
160
660
YOTCG700
1500
520
660
YOTCG750
1550
670
660
YOTCG800
3400
780
850
YOTCG875
3550
1050
850
YOTCG920
1000
3650
1200
235
850
YOTCG1000
5550
2000
960
YOTCG1050
5700
2700
YOTCG1150
5950
3100
②吊运
YOTCG液力偶合器箱体上有吊装孔(切勿利用箱盖的孔吊装),单机可以整体吊运至现场安装。
③安装
因液力偶合器工作状态温度较高,安装时要注意留有“中心高热胀余量”。
应使电机、液偶、工作机轴线在规定公差内,找正方法见图三。
图三安装找正示意图
图三中,联轴器径向打表与端面打表均需使两半联轴同步转动。
找正精度对于液偶及主机安全、平稳、长寿命运行十分重要。
在确定各机的轴向位置时,必须考虑电机和工作机启动时产生的轴向窜量,联轴节间应留有足够的间隙,以防因轴向窜动造成冲击或受力使设备损坏。
由于电机、偶合器、工作机在运行状态下会因为温升而引起中心高的变化,因此,安装时应予留中心高热胀余量。
中心高热胀余量参照图四及下列公式计算:
轴线中心高留量计算的基本公式:
△H=α·h·△t+(D-d)/2
α—金属线胀系数,钢为11×10-6;铸铁为9×10-6;℃-1
h—设备中心高(轴承支承件中心高);mm
△t—正常运行进轴支承件温度(℃)与安装时环境温度之差;℃
D—轴瓦孔径;mmD-d为瓦隙留量;对滚动
d—轴径;mm轴承而言瓦隙忽略不计
对电机:
△HD=αD·hD·△tD+(DD-dD)/2
液偶:
△HY=7.33×10-6·hY·(65-△tS)+(D-d)/2
tS=安装找正时环温;℃
增(减)速箱齿轮箱:
△HC=αC·hC·△tC+(DC-dC)/2
工作机:
△HG=αG·hG·△tG+(DG-dG)/2
计算步骤:
1.分别计算电机、液偶、增(减)速机、工作机中心高留量△HD、△HY、△HC、△HG。
2.分别计算相邻各机中心高留量差值。
1)△HD-△HY即电机相对于液偶轴线中心高找正留量,正低负高。
2)△HY-△HC即液偶相对于增(减)速齿轮箱(如果有)的轴线中心高找正留量,正低负高。
3)△HC-△HC即增(减)速齿轮箱(如果有)相对于工体机的轴线中心高找正留量,正低负高。
图四安装中心高留量示意图
④冷却器和管路连接
液力偶合器的冷却器应安装在偶合器附近的地基上,应注意在安装接管时保证偶合器在非工作状态下,冷却器中的油不会倒灌到偶合器中去。
即当冷却器高于液偶进/出口油法兰时,应保证冷却器两个油法兰中低的那个接液偶出油口,另一个接液偶进油口。
冷却器油法兰若低于液偶则无任何问题。
冷却器接管时要注意冷/热介质对流接管冷却效果更好。
另外,施工时在油/水侧均应接阀门以便检修时防止漏油/水。
偶合器与冷却器之间的连接管路内部必须清洁,安装后必须进行清渣、除锈或进行酸洗(酸洗后应用碱性苏打水中和),待管子干燥后用工作油过流保护。
特别注意,安装时一定要拆除管路端部和冷却器的临时密封盖(垫)。
6.注油
YOTCG液力偶合器在使用前必须向油箱内注油(在试车转停中注油)。
推荐选用6#、8#液力传动油或N32、N46气轮机油(透平油),绝对不能使用混合油。
打开位于液力偶合器上盖的加油口(空气滤清器)盖,用专用的加油器具将油注入,使油位达到油标的“最高油位”。
调节勺管至最低转速位置,启动液力偶合器运转(输出轴联轴器顺开),使油充满管路及冷却器,停机后再注油至低于油标“最高油位”。
必须注意,注油不能超过“最高油位”,也不能低于“最低油位”。
油位过高,会使旋转件与油摩擦产生严重过热。
油位过低,吸油管吸不上油造成供油不足。
液力偶合器油既用来传递动力又用于润滑,所以应使工作油保持清洁并定期检查油质。
7现场试车程序及运行要求
1)电机、液偶、齿轮箱(如果有)、工作机按前述方法正确找正完毕,手盘车各机正常,全部油系统加油至“油位上线”,各联轴器顺开。
2)开启电机润滑泵(如果有),单试电机,正常后停机。
3)联接电机—液偶联轴器,(液偶轴出端联轴器脱开)开液偶电动辅助泵(如果有),液偶具条件,开车试液偶。
在液偶勺管0%(注意补油至“上位线”),50%,100%位置下分别运行1~2小时,进/出口油温应保持在40~60℃左右(通过冷却器水阀开度调节)。
正常后停机,勺回低位。
4)联接液偶—增(减)速齿轮箱(如果有),在液偶及齿轮箱具备开车条件,且液偶勺管低开车,再逐步调勺管至100%,观察齿轮箱运转情况,跑合2小时以上。
正常停机,勺回低位。
5)联接增(减)速齿轮箱(如果有)—工作机,在各机具备条件且液偶勺管位于低位时开车,再逐步调液偶勺管升速,直至投入实际工业运行状态。
8.操作与使用中特别应注意的问题
①启动
YOTCG液力偶合器启动前,必须检查油标显示的是否在最高油位和最低油位之间。
检查液力偶合器油管路和仪表电气线路连接是否正确。
检查偶合器油箱油温,如果油温低于5℃采用电加热器加热(如用N46油,应加热到10℃以上为好)。
②运行
液力偶合器运转时,可通过外部控制装置(电动执行器、电动操作器)手动或电动调节偶合器勺管位置,任意改变液力偶合器的输出转速。
注意:
如果电机转速较高(4级以上电机)而液力偶合器输出轴在很低转速下工作时(勺管位置接近或在“0”位,可能会听到正常工作运转时未曾出现的噪声,这是由于勺管口与泵轮外缘排油孔相遇而产生的“汽笛效应”所造成的,这是正常现象,而非偶合器故障。
③液偶输出转速不宜过低,一般与M∝n2特性的离心类载荷匹配时,最低输出转速一般应高于1/5额定转速(特性不稳定区在1/5下);低速应限位控制在(DCS系统上或带“中速限位”的操作器上设定),适当提高低速限位—即最低转速成高一些,除有利于避开不稳定区有利于延长埋入轴承寿命。
另外,往往由于在系统设计时工艺留量较大(“设计裕度”)而实际运行时工作机在未达额定转速时即已达到运行工艺要求的流量、压力值。
这时如果设定“调速上限”(在DCS上或带“中途限位”的操作器上设定)也可提高机组运行的经济性,即在高工况下也可收到可观的节能效果。
但是,高速限位对于常期处于此工况的设备而言,运行经济性不理想(即“转差损失”较大)。
因此,可以考虑“关门提速”(即关小风门,提高时速)的办法,即可保证工艺参(流量、压力等),又可使设备运转在高速(高速化)区,改善运行的经济性。
配有DCS系统或带“中途限位”功能的操作器的用户应充分利用上下限限位的功能实现系统的合理、安全、经济、高效运行。
④调速运行最好避开最大发热工况的转速。
各类特性负载地最大发热工况转速如下:
负载类别
最大热况转速
发热量
适运转速区间
M∝n2离心类负载(风机类)
2/3额定转速
16.2%额定功率
0~10%
M∝n线性负载(滑压泵类)
1/2额定转速
26.2%额定功率
除40~60%
M=C恒力矩负载(皮带机类)
0速
100%额定功率
75~100%
规避方式:
通过液偶勺管调节快速通过上术转速区域。
实际运行时,以液偶工作油温为依据来判断适宜运行的转速区间为宜。
一般情况下,液偶出口油温在80℃以下运行最好。
油温控制要求见表三。
表三:
液力偶合器油温油压联锁、报警要求
设置项目
正常范围
上限
下限
报警值
停机值
报警值
停机值
出口油温(℃)
45~80
85
90
5
进口油温(℃)
≤45
出口油压(MPa)
0.05~0.3
0.3
0.35
进口油压(MPa)
0.05~0.25
0.03
⑤无试车,还是工业运行开机前液偶勺管都应回“低限位置,以保空(转)载启动电机,保护设备、提高系统运行寿命。
⑥与大惯量负载匹配时,液力偶合器应选择慢速电动执行器(标准型全程调速间为25S;慢速型为50S、75S)或在操作时升降速人为操作缓慢些,有利于减少设备冲击,提高使用寿命。
⑦油路系统
YOTCG液力偶合器的油路系统分为主供油油路和润滑油油路。
如图五所示。
实际供货产品有可能与图五不符,以附供的技术文件为准。
图五YOTCG液力偶合器工作、润滑油路系统图
1.主油泵2.安全阀3.出口压力表4.出口温度表5.进口温度表6.油冷却器
在油路系统中安装有安全阀,其开启压力为0.35Mpa(出厂时已调好,用户不必再调整)。
在进出口法兰处安装有压力表和温度表,这样可以随时监测系统中油温、油压的变化,使油温、油压测量值控制在说明书规定的范围内。
为使液力偶合器乃至整套系统长期、稳定的运行,建议对液力偶合器油温、油压工作范围设上限、下限报警,并与机组实行电气联锁控制(参见表三)。
有时,由于海拔、油质等原因使液偶运行时油中有较多泡沫(特别是低温运行时,将影响传动。
建议用户采取以下措施:
提高油温(但不能超限)或加消泡剂。
如在液偶运行时(一定要运行时)滴加少量工业硅油也可取得很好的消泡效果。
⑧电动执行器与电动操作器
电动执行器与电动操作器皆为液力偶合器随机配套出厂产品,电动执行器在出厂前已安装在偶合器箱体上,执行器曲柄已与勺管连杆机构联接,并已调试好执行器上下极限限位块,用户无须再做调整。
电动操作器在二次仪表室的控制柜上安装,请按照说明书的要求将之与偶合器上的执行器接线,上述工作完毕后,根据说明书要求可调整电动操作器的上下极限限位使之与电动执行器已调定的极限限位点准确对应。
电动执行器与电器仪表型号及参数详见表四。
⑨测速仪
液偶大多配有输出转速微机测速仪。
它由三个部分构成:
磁电传感器(探头)、测速仪齿盘(60齿)、显示仪按说明书要求将磁电传感器(出厂已安装在液偶输了轴上)与显示仪接线联好即可。
测速仪可输出4~20mA模拟量供DCS系统及其它仪表作转速显示或上下限位。
9液力偶合器的控制
液力偶合器运转时,为调节液力偶合器的输出转速,可分别采用现场手动操作、远程手动控制或自动控制。
现场手动调节时,应将电动执行器控制开关拨到“手动”位置,操作手动摇把,任意改变执行器曲柄的位置,实现对液力偶合器输出转速的现场手动无级调节。
若需要对液力偶合器输出转速远程控制,先将电动执行器控制开关拨到“自动”位置,电动操作器切换开关拨到“手动”位置,使电动执行器的二相伺服电机绕组通过电动操作器的操作开关“AK”和电源连接。
“AK”向任一方向转动,均可使二相伺服电机通电转动,由此任意改变执行器曲柄的位置,实现对液力偶合器输出转速的远程手动调节(详见图六)。
表四:
电器仪表型号及参数
产品型号
电动执行器
电动操作器
压力表
温度表
微机
测速仪
综合参数
测试仪
YOTCG360
DKJ-210G
DFD-0700
Y-60
量程
(0-0.6MPa)
WSS-311
量程
(0-100℃)
根据合同选用
根据合同选用
YOTCG400
YOTCG450
YOTCG500
YOTCG560
YOTCG580
YOTCG600
YOTCG650
YOTCG700
YOTCG750
YOTCG800
DKJ-310G
YOTCG875
YOTCG920
YOTCG1000
YOTCG1050
YOTCG1150
*常规产品按上表配置,另有约定以随供技术文件为准。
图六液力偶合器输出转速手动调节电气原理图
根据液力偶合器所配工作机的工艺运行和液力偶合器控制自动化的要求,偶合器随机配套的电动执行器和电动操作器在与DDZ系列伺服放大器和DDZ系列调节器或其它调节器配套连接使用后,可以实现液力偶合器的闭环自动控制。
各仪表间的接线方法详见各仪表使用说明书。
实行自动控制前,应将电动操作器的切换开关转到“自动”位置(详见图七)。
图七液力偶合器输出转速自动调节电气原理图
10.液力偶合器的维修与保养
液力偶合器运行过程中需定期检查油箱油位,定期清洗油泵吸入滤油器。
新机首次运行500小时工作机停机检修或液力偶合器的出口油压明显下降时应将滤网拆下清洗。
定期检查油质,及时更换工作油。
换油标准为(下述5条中任一条):
①酸值高于1.2~1.5mgKOH·g-1
②含水量高于2‰
③运动粘度(50℃时)比新油高出7×10-6m2·s-1
④不溶于苯的的杂质含量超过2‰
⑤抗泡沫性大大下降,使实际制动力矩下降10%(多用于实际分析)
1供油泵拆装
YOTCG系列调速型液力偶合器供油泵及油泵驱动齿轮置于箱体内,拆卸时先将箱盖打开,吊出旋转组件,再将泵轴端部挡圈及泵盖拆掉,抽出油泵内外转子进行更换。
装配时必须保证零件的清洁,并注意泵盖上方的箭头所示方向应与主电机的旋向一致,偏心套上的定位销必须插入泵盖的定位销孔内。
各泵组偏心套、内转子、外转子上均刻有编号,装配时必须按编号进行,不得混装。
泵盖与泵组间轴向间隙为0.05-0.08mm。
2旋转组件及轴承拆装
首先脱开输入、输出联轴器,拆下箱盖螺栓,打开箱盖,对勺管机构安装在箱体内侧的,应先取下勺管尾端与调速机构间的连接柱销,脱开执行器连杆,将旋转组件连同供、排油组件等一起吊出,箱体位置不变,故不影响原有的安装精度。
接下来将旋转组件上的输入输出半联轴节、端盖轴用挡圈拆下,即可拆下输入输出轴承,然后依次拆下输入轴、勺管壳体、外壳、泵轮,将输出轴顶出,将埋入轴承从背壳中取出。
3偶合器的重装
拆卸的偶合器部件进行重装时,必须保证零部件的清洁,重装是按照拆卸方法相反的顺序进行。
偶合器出厂前,所有旋转部件都进行过动平衡,每一配对部件都打上了装配标记,重装时,必须严格按标记进行。
11.可能的故障及排除方法(表五)
12.轴承名细表(表六)
13.密封件明细表(表七)
14.备件的订购方法
用户因维修、保养的方便而需要储备或更换备件时,可直接来人来函与我公司订购。
订购备件时请将原偶合器型号、出厂编号、出厂日期、备件名称、数量及交货期通知我厂,签定合同后即可供货。
本机出厂不配带冷却器,用户可自行选配或由我公司代为选配。
表五:
可能的故障及其排除方法
序
号
故障现象
可能原因
零件
部位
排除方法
1
过热
①冷却器冷却水量不足
加大水量
②箱体存油过多或过少
调节油量至规定值
③油泵滤芯堵塞
清洗滤芯
④转子泵损坏打不出油
换内外转子
⑤安全阀溢流过多
弹簧过松
上紧弹簧
密封损坏泄油
换密封件
⑥油路堵塞
清除
2
输出轴不转
工作腔进不去油
①安全阀压力值太低
上紧弹簧
②油路堵塞
清除
③泵损坏
换内外转子
④泵转向错误
泵盖及偏心套转180°
⑤泵吸油管密封不严漏气
加强密封
3
机组振动大
①电机振动大
排除
②偶合器振动大
偶合器转子不平衡
检查、重新平衡、按标记重装、试车合格后安装
偶合器与电机、与风机轴线找正留量不对
重新计算、重新找正
联接件松动、轴承已损坏
调紧、换轴承
③工作机振动
排除
④基础刚度不够
加强基础
4
轴端漏油
①弹性联轴器旋转引起的真空效应将油吸出
加防护罩将联轴器与密封处隔开
②骨架油封唇面不平
换密封件
③密封处轴面有划痕
磨光
④回油沟槽堵塞
打开端盖疏通
5
出油口压力过高
①进油口节流孔小(进口压力高于0.15Mpa)
改大
②油路堵塞不畅油温过低
疏通
③油温过低
加热
6
进油口压力过低
①进口节流孔大
改小
②管路系统漏油
检堵
③泵齿轮损坏(打齿)
更换
7
出油口压力过低
①安全阀弹簧未紧
调紧
②进口节流孔大(进口压力低于0.03Mpa)
改小
③泵吸油管漏气
重装
④泵齿轮损坏(打齿)
检、换
⑤泵盖轴向间隙过大
重调
8
升速不到位
①限位调正不正确
重调
②负载偏大(匹配计算有问题)
关小风门提速
③电机配小(过电流)
换电机
④转速表有误差
校正或更换
9
降速不到位
①限位调正不到位
重调
②转速表有误码差
校正或更换
表一:
技术参数表
产品型号
输入转速
(r/min)
传递功率范围
(kw)
额定转差率
(%)
加油量
(L)
重量
(kg)
YOTCG360
3000
100~300
1.5~3
70
550
1500
10~40
YOTCG400
3000
200~575
70
630
1500
25~75
YOTCG450
3000
320~920
220
1050
1500
35~120
YOTCG500
3000
550~1600
220
1150
1500
65~210
1000
20~65
YOTCG560
3000
950~2740
540
1200
1500
115~340
1000
35~105
YOTCG580
3000
950~3250
540
1300
1500
115~410
1000
35~125
YOTCG600
1500
170~500
540
1350
1000
50~150
750
20~65
YOTCG650
1500
240~700
310
1100
1000
70~220
750
30~95
YOTCG700
1500
350~1000
310
1250
1000
110~320
750
45~135
YOTCG750
1500
490~1420
310
1300
1000
145~460
750
60~190
600
30~100
YOTCG800
1500
610~1960
500
3000
1000
200~580
750
80~250
600
45~130
YOTCG875
1500
1060~3060
500
31
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