2022年液粘调速离合器常见故障分析处理推荐 .pdf

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1、第 24 卷 ,总第 136期2006 年 3 月 ,第 2 期 节能 技 术 E NERGY CONSERVATI ON TECH NOLOGYVol. 24 ,Sum.No. 136Mar. 2006 ,No.2液粘调速离合器常见故障分析处理郑志强(开封大学现代教育技术中心,河南 开封 475004 )摘 要 :简述了液粘调速器的结构及工作原理,通过对液粘调速离合器调速运行中易出故障的分析 ,提出应对措施,确保负载 (风机 、 水泵等 ) 在调速工况下的安全运行。关键词 :离合器 ;调速 ;故障 ;分析处理中图分类号:TH13314 文献标识码 :A 文章编号 :1002 - 6339 (

2、2006) 02 - 0165- 04Analyse and Process of the Common Troublein the LiquidGlue and AdjustSpeed ClutchZHENG Zhi - qiang(Modern TechnologicalEducationCenter, KaifengUniversity, Kaifeng Henan475004, China )Abstract :This paper introducesthe function and structureof liquid speedclutch , and analyzesthe c

3、reationconditionsof accident.Key words :Clutch; Adjust speed ; Trouble; Analyseandprocess收稿日期 2006- 02 - 27修订稿日期 2005 - 03 - 16作者简介:郑志强(1953) ,男,实验师。1 液粘调速离合器的结构和工作原理液粘调速离合器是基于牛顿内摩擦定律,利用液体的粘性可传递动力的特性、 设计而成的液粘传动元件 。因为液粘调速离合器具有无级调速,空载起动 ,过载保护等优越性能而获得广泛的应用,特别在水泵风机调速节能领域产生了显著的投资效益。液粘调速离合器液压控制系统原理如图1 ,主机

4、结构如图2 ,以下分别说明工作原理。液压系统 (图 1) 由压力控制部分和润滑冷却部分组成 。润滑冷却部分由齿轮泵9、 油粗滤清器10、冷油器 7和溢流阀6 组成 ,通常为低压大流量,以便保持工作油在主机主、 从动摩擦片间的油膜形成和带走热量及排屑。压力控制部分包括齿轮泵1、 油精滤清器 2、 电液比例溢流阀3、 电控器系统4 和电磁阀 8 ,是一个机电仪一体化的系统。电控器为转速控制的枢纽,捻动调速旋纽即改变控制(指令 ) 电流,则电液比例溢流阀改变了系统油压,也改变了主机加压活塞的压力,从而调整了主从摩擦片间的油膜厚度 ,从而调整了液粘调速离合器的输出转速。如此 ,指令电流大,则输出转速高

5、,反之亦然 。转速控制十分灵敏,动态响应快 。主机结构 (图 2) 及工作原理为:从冷油器过来的工作油沿通道通过输入轴摩擦片(主动片 ) 3 和输出轴摩擦片(从动片 ) 4 的间隙时,形成圆盘形状油膜 。输入轴经花键带动主动摩擦片转动时,由于油液的粘附作用,使圆盘油膜厚度层上产生剪切力带动从动摩擦片也转动,从动片又经花键带动输出轴 5 转动至使工作机(水泵 、 风机 ) 转动工作 。输入轴转速与电机同步,输出轴经圆盘油膜变速调节后与工作机同步运行。需要调速时,可在集控室进行?561? 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing

6、House. All rights reserved. http:/名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - 图1液粘调速离合器液压系统原理图1 -控制油泵;2 -油精滤清器;3 -电液比例液流阀;4 -电控器系统;5 -主机;6 -液流阀;7 -冷却器;8 -电磁换向阀;9 -工作油泵;10 -油粗滤清器图2 液粘调速离合器安装及工作原理示意图1 -输入轴(联接电机) ;2 -调速活塞;3 -输入轴摩擦片;4 -输出轴摩

7、擦片;5 -输出轴(联接水泵) ;6 -活塞回位弹簧远控 ,捻动调速旋纽,调节指令电流,使控制油进入油缸作用于活塞,令活塞轴向前后位移调节主从动摩擦片间隙,如使摩擦片愈靠近则油膜愈薄,产生的剪切力就愈大,输出轴的转速也愈高。如果活塞将摩擦片压紧,就破坏了油膜而成为机械静摩擦传动,此时调速器就相当于一个联轴器,为 1 1 的机械传动。回位弹簧可使活塞退回初始状态,这时油膜厚度最大 ,可使电机轻负荷或零负荷启动,减少了电机的启动电流,提高电机的使用寿命。液粘调速离合器自上世纪80年代兴起以来,已在冶金 、 化工 、 石油 、 电力及城市供水等行业得到了广泛的应用,取得显著的节能效益。现举几例 :1

8、993年 ,河北省迁安化肥厂采用YT40 型液粘调速离合器,其中一台安装在尿素车间柱塞泵上。电机功率为 115 kW ,取代了原电磁调速装置,年节电2516 万 kWh,节电率 2718 %。北京第一热电厂1992年 10 月把 4 # 灰渣泵改为高效泵的同时,加装了 HC- 4 型液粘调速离合器变额定转速运行、 节流调节流量为调速节流运行,按灰 渣 泵 年 运 行 5 000 h计 算 , 年 节 电 量 31.18 104(kW?h) 。开封化肥厂1997年 10 月在清水泵上安装YT40型内传动式液粘调速离合器,电机功率 310 kW ,年节电52 万 kWh ,节电率 21 %。开封供

9、水总公司一水厂,1997 年 4 月年安装YT40型液粘调速离合器,电机功率380 kW ,年节电60 万 kWh ,节电率 21. 7 %。开封火电厂1995 年 1999 年先后在3 # 锅炉送风机 、 4 # 锅炉送风机和吸风机甲乙两侧安装了6台 YT80型液粘调速离合器成功应用至今,年节电152万 kWh ,节电率为25 %。将液粘调速技术应用于锅炉送风机,变挡板调节风机流量为调速调节风机流量 ,这在电力系统查无先例。以下以此例研究其实际应用中的一些问题。2液粘调速离合器常见运行故障分析及处理办法211 转速突变电站锅炉风机用液粘调速离合器通常是连续数千小时运行,有时在无任何操作的情况

10、下,风机转速发生突变 ,下面分两种状态进行分析研究:2. 1. 1 转速突然下跌由调速离合器的工作原理知,负载转速突然下跌的原因有两个:一是负载的载荷突然加大,如风道异物阻塞 ,风机叶轮损坏,煤粉量不均等原因。此时摩擦片间隙油膜厚度不变,润滑油压 、 控制油压均正常而无变化,一般不易发生,如出现时也会有较显著的故障特征 ;二是调速器系统本身可能出现下列问题 。(1)润滑油泵电机联动,润滑油量增加一倍,使润滑油压力突然增大。由于该压力可直接作用在摩擦片之间 ,使得调整油膜厚度的活塞左移,从而使摩擦片间的油膜厚度增大,降低了调速传递转矩的能力 ,使得风机转速突然下跌。出现这种情况时,可停下一台润滑

11、泵即可,如果停不下来可使润滑泵退出联锁后再停泵。此种情况属于电气联锁部分出现故障 ,应进行电气检修处理。(2) 当需要风机转速很低(低负荷工况) 即控制油压较低摩擦片间隙较大时,润滑油通过摩擦片间的阻力减小,当达到润滑油压的下限设定值时,备用?661? 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，

12、共 4 页 - - - - - - - - - 泵就会瞬间启动,使润滑油压突然增大,从而造成摩擦片间隙突然增大,而使风机转速下跌。出现这种情况时 ,可通知热工检修,修订润滑油压二次仪表的下限设定值,以满足低负荷工况的运行需要。实践中也出现过润滑油泵电机缺相运行,造成转速低,润滑油量减少,时间稍长,使电机损坏;也出现过电机联轴节的销轴脱落,电机运转而油泵并不工作。因此 ,对这种情况应从热工、 电气和机械三个方面综合判断 ,但不管是哪一种原因,此时可停下工作泵检修 ,让备用泵单泵投入运行即可。(3) 电液比例溢流阀卡滞。该阀的主要功能是调节控制系统的压力,同时起到安全溢流的作用。该阀的主要优点一是

13、可以实现由电气控制的远距离调控 ;二是对油液的污染敏感性介于一般液压阀和伺服阀之间,即其抗油液污染的能力较强。大家知道任何一个液压工作系统都是一个动态系统 ,即液压油通过管道进入执行机构,推动运动构件进行工作,其间兼有润滑并伴有流量的损耗,而系统压力的稳定要完全依靠溢流阀的不停的调节溢流口的大小,进而控制流量的溢出,以保证系统的压力在尽可能小的范围内变化,该变化应足以保证风机的转速稳定 。由于液粘调速离合器在工作时润滑油从主机机体内甩出时完全和空气混合,加之出口油温一般均在70 80 之间 ,极易氧化生成胶质物,这类胶质物溶解于油中,一遇到适宜的场合,更易于胶质化 ,而比例阀主阀溢流口的边缘是

14、极易于胶质物沉积的地方。原因是控制泵16 L/ min的流量大部分从比例阀的溢流口流出,此处流通面积小、 流速高、 温升高 ,而比例阀主阀阀芯与孔配合处是流动的死角 ,这就造成有胶质物生成的条件。温度高 ,有死角易于沉积,加上系统控制油压力调节量不大,主阀运动的幅度小,使得比例阀运动的阻力逐渐加大,当沉积的胶质物造成的摩擦阻力与主阀运动力平衡时 ,会造成阀芯卡滞,不能进行动态平衡。如果此时阀芯卡滞在上位,压力会突然下跌,造成风机转速下跌 ,如果阀芯卡滞在下位时,压力会突然上升,造成风机转速上升。还有一种情况是胶质物沉积过程中,会使风机的转速逐渐变化,而且规律性较强,一般是 310 min内风机

15、的转速在30100 r/ min内 ,即由低到高 、 再由高到低反复波动。经过 (1) 、 (2) 、 (3) 三种状况判断后,如果属于第(3)种状况 ,此时可手动操作定速/ 调速开关 ,在 12 s内切换一次( 由于风机的转动惯量很大,瞬间切换定 / 调速开关 ,不会对风机的转速造成影响) 即可恢复阀芯的运动功能。原因是当由调速状态切至定速时 ,比例阀瞬间没有了压力油,阀芯在弹簧力的作用下完成了一个大的行程,把沉积在阀芯边缘的胶质物推到了回油腔的空槽内,马上通油后,这些胶质物就会被油冲带回油箱溶解。从以上分析知道,胶质物的沉积有个时间过程和生成条件,这是不可避免和无法克服的。但是我们知道了这

16、个原因后,可以从其它途径破坏它的生成条件。转换调 / 定速开关是措施之一,另外每天大幅度调整一次控制油压也是实践证明有效的措施之一。此时一般不要轻易的清洗比例阀,因为任何情况清洗如果控制不好的话 ,都会再次污染比例阀,也许你把主阀芯的胶质物清洗掉了 ,但它可能会被冲进比例阀的控制油路,而造成新的污染。如果切换调 / 定速开关后,压力依然如故,那就必须要清洗处理,此时可将调速器放在定速位置,通知机动班进行检修。2. 1. 2 转速突然上升(无操作情况下 )(1)风机负荷突然变小,由风机管路及燃烧等原因造成 (略述 ) 。(2) 控制油泵电机联动,使控制油压增高,一般情况是电气联锁部分有故障。处理

17、办法,退出联锁运行 ,同时检修电气部分。(3) 润滑油压突降,使得摩擦片间流量减小,片间液压力下降,活塞右移,油膜厚度变小,传递转矩的能力增高,造成风机转速突然上升。应检查管路有无泄漏 ,油箱油位是否太低造成油泵部分吸空,或者油泵吸油网堵塞,如果出现此类故障,应启动备用泵工作 ,对故障泵实施检查。(4)比例阀卡滞 (如前所述 ) 。2. 2 调速失灵出现这类故障时有以下几种现象:(1) 电控器无输出电流,油压不动,由于油的压力不动 ,活塞不会位移,油膜厚度不变化,所以风机转速不会改变。此时应切换到定速运行,由热工检查手操器 、 电位器和比例阀的电马达以及线路是否有开路;(2)比例阀卡滞 (如前

18、所述 ) ;(3)比例阀内部节流孔堵塞。比例阀分两个部分。一个是主阀部分,主要作用是将油从该阀的溢流口溢回油箱;另一个是先导阀 ,即由主阀系统的压力口旁路出一个小的油路,称?761? 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - 控制回路 ,以便用小功

19、率的电马达来控制。该油路设置在阀体的内部,通向主阀芯的油路要经过三个节流小孔和一道滤网,通向电马达挡板的油路要经过两个节流孔、 一道滤网和一个喷嘴,而三个节流孔的孔径尺寸依次是1. 5 mm、 0. 8 mm、 0. 4 mm。 如果油路中混有机械杂质(如 :铁屑 、 漆皮 、 泥沙 、 残碎的密封材料等 ) 造成滤网堵塞或节流孔堵塞,或者时堵时通 ,使得与主阀芯平衡的控制油压建立不起来或者有波动,将会使整个控制油压造成波动。当二次表显示油压波动值在0. 015 MPa 时 ,风机转速会有 20 30 r/ min的波动 ,此时应对比例阀进行清洗。(4) 转速反应迟缓转速反应迟缓是个系统加速度

20、的问题。一般风机的转动惯量大,增大转速或者降低转速要有一个过程 ,当控制电流调整幅度大而且调整的时间长即手操器连击的时候,风机转速的响应速度就会很快;当转速调节量小,而且调整时间很短,即手操器单击时 ,电流已经瞬时增大或减小,压力值反应有增减但量很小 ,此时风机转速就不会同时响应而要滞后几秒钟 。滞 后 机 理 其 一 是 在 压 力 值 增 减 量 小 于0. 005MPa,此时活塞还难以克服密封环,导向销等机械静摩擦阻力,所以还可能处于原来的位置,油膜厚度没有改变,转速仍在原来的数值附近变化。其二是 ,当压力值增减量小于0. 005MPa时 ,活塞移动了一个小的位移量,紧靠活塞端面的摩擦片

21、间隙首先迅速改变,但由于传递转矩的是一组摩擦片(送风机 12 组 ,24 个油膜 ,引风机 15 组 ,30 个油膜 ) ,整组摩擦片要重新进行间隙均衡分配,所以当一组摩擦片的间隙改变(即油膜厚度变化) 时 ,各相邻的摩擦片的间隙要依次迅速改变而自动平衡间隙,由于变化量很小,依次递减或递增的速率也就比较低,这也反映出微量调节时风机的实际转速变化显得迟缓的一个原因 。上述两种因素在风机转速反馈系统中,其延缓反应方面估计所占比例仅10 %20 %左右 ,最重要的因素仍然是风机本身转动惯量大的影响。另外液压系统中,控制油路的管道长短对执行机构(活塞 )的动作快慢也有一定的影响。管路长 ,液压信号反映

22、的时间长,管路短 ,液压信号反映的时间短。4 # 炉引风机的控制油路管道相对送风机的管路较长 ,而且引风机比送风机的转动惯量大,因此 ,从理论上引风机比送风机在微量调节时要滞后一些时间 。总之调速滞后的问题是一个机、 电 、 液系统的特性问题 ,只有在实际运行中总结出滞后规律,然后配以相应的操作方法,使之适应工况运行的需要。3 结束语将液粘调速离合器用于风机、 水泵调速 ,中心问题是保证调速稳定、 灵敏 。由以上分析知,常见问题多出现于液压系统和电气仪表系统。对于一些由独立零件产生的故障(如油泵联轴销损坏脱落) 及一些偶发故障 (如油泵电机缺相运行) 可启用备用系统不停机对症处理(为提高风机运

23、行可靠性,液粘调速离合器设计了一用一备制的双控制系统,以应对不停机应急处理 ) ;对于因迟缓反应和卡阀产生的调速问题 ,一是要摸索设备运行特性、 探索操作适应性规律,二是要注意保持工作油的清洁性降低卡阀几率。另外在实践中逐步建立完善的运行维护操作制度,完全可以保证节电装置的安全运行。由于液体粘性调速离合器设计思想新颖,主机结构合理 ,曾创下主机无检修运行九年的记录。但是,主机出现故障必须停机检修,所以定期对主机进行大修是必要的。主机的检修,主要是更换密封、 轴承 、 摩擦片 。4 # 锅炉送风机甲侧调速离合器在运行九年时 ,曾出现切换定速运行时,控制油泵双联(正常时单泵工作) 投入 ,控制油缸

24、压力仍然升不上去(仅 为 0. 6 MPa, 实 际 控 制 油 压 调 整 范 围 为 02. 5 MPa) ,若退出一泵则定速失效,转速急剧下降。分析可能油缸密封失效,泄漏量大不能建压,摩擦片也可能超期服役失效。在 2006年 1 月底检修时发现活塞 O 型密封圈老化失去密封弹性、 聚四氟乙烯密封环侧面磨损较大,部分纸基摩擦片纸基变质失效 、 开裂脱落 。清洗更换后,投运即恢复正常运行。此例说明 ,库存备件 ,严格主机大修制度可以预防耗损性故障发生,确保风机正常运行。参考文献1 郑志强.工矿供水系统节能新探J.节能技术,2005 ,23(3) :277 - 280.2 南玲玲,郑志强.液粘传动与风机节能J.风机技术,2003. 1.3 郑志强.液体粘性调速离合器及其特性参数设计J.开封大学学报,1999. 2.?861? 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - -