1-01--液力变扭器-课件PPT.ppt

液力变扭器液力变扭器联接启动机和燃气轮机的装置联接启动机和燃气轮机的装置液力变扭器用“软性”的液力方式联接启动机与燃气轮机转子，启动机借助液力变扭器传递扭矩给燃气轮机主轴液力变扭器允许启动机与燃机间有不同的转速二者间转速差越大，所传递的扭矩就越大2021/8/261启动机转速与输出功率之关系启动机转速与输出功率之关系 转轴传递扭矩的分析转轴传递扭矩的分析 转轴扭矩计算式：转轴扭矩计算式： M M1 1=N=Ne e/ /  式中：式中：M M1 1→→启动机输出扭矩；启动机输出扭矩； N Ne e→→启动机输出功率；启动机输出功率；  →→启动机角速度启动机角速度 由公式可见，功率不变，转速低输出扭矩大；由公式可见，功率不变，转速低输出扭矩大；转速高，输出扭矩小该特性适合作为负载的转速高，输出扭矩小该特性适合作为负载的燃气轮机转子的启动特性要求燃气轮机转子的启动特性要求A））2021/8/262液力变扭器（续）液力变扭器（续）为什麽加装液力变扭器？ 为什么不将启动柴油机的输出轴直接和燃气轮机主轴相联的启动离合器联接，而非要在两者之间增设一个液力变扭器呢？2021/8/263液力变扭器（续）液力变扭器（续）理由： 1、这是因为在机组的启动过程中，启动机的工作特性并不能与燃气轮机的启动特性直接相匹配的缘故。

2、在燃气轮机启动的瞬间，机组尚处于静止状态，如使燃气轮机的转子从开始旋转并加速上去，就一定需要从外界输入一个很大的启动扭矩Mn*它需要变扭器提供2021/8/264液力变扭器（续）液力变扭器（续） 图9－4给出了在机组的启动过程中，机组需从外界接受的启动扭矩随转速变化的关系曲线 可见，燃机负载特性要求启动机转速低时，扭矩大，用以克服燃机巨大的静态扭矩，二者的负载启动特性良好地匹配起来2021/8/265启动扭矩与转速关系2021/8/266扭矩特性扭矩特性2021/8/267启动扭矩与转速关系分析如选择柴油机作为启动机，柴油机的工作特性并不能保证柴油机在启动瞬间就能发出很大的扭矩因柴油机所能发出的功率（或扭矩）与单位时间内吸入到气缸中去的空气量有密切关系只有柴油机本身被启动起来并增速到一定转速后，才能向它增加喷油量，进而使柴油机的转速和功率（或扭矩）递增上去 2021/8/268启动扭矩与转速关系分析n假如将启动柴油机的输出轴与机组的主轴直接相假如将启动柴油机的输出轴与机组的主轴直接相联，两者始终有相同的转速，那么启动机本身就联，两者始终有相同的转速，那么启动机本身就无法启动，更不可能用它带动燃气轮机加速了。

无法启动，更不可能用它带动燃气轮机加速了n因此，在机组的启动过程中，为了使柴油机本身因此，在机组的启动过程中，为了使柴油机本身能够先被启动并加速上去，就不能把启动柴油机能够先被启动并加速上去，就不能把启动柴油机的输出轴与和燃气轮轴相连接的传动轴直接相联，的输出轴与和燃气轮轴相连接的传动轴直接相联，必须在这两根轴之间加装一个液力变扭器必须在这两根轴之间加装一个液力变扭器 2021/8/269液力变扭器的作用液力变扭器为机组的启动解决以下两个问题：液力变扭器为机组的启动解决以下两个问题： ①① 在在机机组组刚刚启启动动时时，，使使柴柴油油机机的的输输出出轴轴与与机机组组的的主主轴轴脱脱离离传传动动关关系系，，保保证证柴柴油油机机能能够够首首先先单单独独启动起来；启动起来； ②② 当当柴柴油油机机启启动动成成功功并并加加速速到到相相当当高高的的转转速速时时，，柴柴油油机机能能通通过过液液力力变变扭扭器器以以较较大大的的扭扭矩矩传传送送给给燃燃机主轴，使燃气轮机启动并加速上去机主轴，使燃气轮机启动并加速上去为什麽液力变扭器能够实现上述功能哪？为什麽液力变扭器能够实现上述功能哪？2021/8/2610液力变扭器结构示意 2021/8/2611液液力力变变扭扭器器结结构构图图02021/8/2612液液力力变变扭扭器器图图12021/8/2613液液力力变变扭扭器器图图22021/8/2614液力变扭器的结构液力变扭器由三个装有若干叶片的工作叶轮组成：作旋转运动的泵轮2和涡轮4，以及固定不能旋转的导向轮5。

泵轮与液力变扭器的外壳连成一体，并用柴油机的输出轴来驱动涡轮是通过从动轴3以及启动离合器，与辅助齿轮箱中机组主轴的传动轴1相联的导向轮固定在不动的套筒上液力变扭器装配成套后，泵轮、涡轮和导向轮互相配合在一起，共同组成一个环形内腔，工作时透平润滑油充满其中，作为传扭的工作液体2021/8/2615液力变扭器工作原理液力变扭器正常工作时，充满内腔的滑油将沿着前图9－8所示的箭头方向作循环运动通过这种流动，可把启动启动机发出的扭矩，由泵轮传递给涡轮由于泵轮实质上就是一台离心式油泵当它接受了由启动柴油机传来的外功后，就能够使工作液体在泵轮中增压，随后把高压液流输送给位于其后的径流式涡轮，去推动它作旋转运动 2021/8/2616液力变扭器工作原理在机组刚开始启动时，液力变扭器中环形内腔的工作液体已完全排尽，那么，当启动机带着泵轮旋转时，燃气轮机的主轴将仍然处于静止不动这样，就可以保证机组在刚开始启动时，使启动机的输出轴与机组的主轴脱离传动关系工作液体逐渐注入变扭器环形内腔 因而，启动机本身很容易启动起来并加速上去2021/8/2617液力变扭器工作原理启动机的升速过程中，使用被启动机直接驱动的注液泵，把工作液体逐渐注入到液力变扭器的环形内腔中去。

由于工作液体充满了环形内腔，并在其中作连续的循环流动，就可以通过泵轮把启动机发出的扭矩，经放大传递给涡轮2021/8/2618液力变扭器工作原理当涡轮被高压液流冲击而刚开始旋转时，作用在涡轮从动轴上的扭矩Mn*将最大此后假如使启动机的功率和转速保持恒定不变，那么，随着燃气轮机主轴转速的不断升高，作用在从动轴上的扭矩就会按图9-4中曲线Mn所示的规律逐渐减小，以适应燃气轮机启动特性的需要2021/8/2619液力变扭器扭矩特性解释为什么液力变扭器具有上述变换扭矩大小的特性为什么液力变扭器具有上述变换扭矩大小的特性呢？呢？ 我们从它的工作原理上来进行分析图我们从它的工作原理上来进行分析图9-6-6和图和图9-79-7给出了液力变扭器中三个工作叶轮的展开示给出了液力变扭器中三个工作叶轮的展开示意图和工作原理图意图和工作原理图 2021/8/2620液力变扭器图示2021/8/2621油油泵泵出出口口油油流流速速2021/8/2622工作叶轮展开示意图工作叶轮展开示意图的制取方法是：工作叶轮展开示意图的制取方法是： 假想地沿着环形内腔的外侧圆周轮廓线，把每假想地沿着环形内腔的外侧圆周轮廓线，把每个工作叶轮上用来安装叶片的曲面外壳板，向同个工作叶轮上用来安装叶片的曲面外壳板，向同一个方向展开成平面，这样，原先在环形内腔中一个方向展开成平面，这样，原先在环形内腔中互相循环衔接的泵轮互相循环衔接的泵轮4 4、涡轮、涡轮3 3和导向轮和导向轮5 5，就可，就可以被展开成为三个彼此顺序排列的环形平面，如以被展开成为三个彼此顺序排列的环形平面，如图图10-610-6所示。

所示 2021/8/2623液力变扭器工作的动力学原理在燃气轮机的主轴还没有旋转之前，已把启动机单独启动起来了，而且在比较短的时间内，使其转速升高到额定转速附近在此过程中，将工作液体逐渐注入液力变扭器的环形内腔，使液力变扭器开始工作离心式泵轮可以使高压的工作液体以一定的绝对速度C1，冲向装在涡轮轮盘上的叶列，参见图9-7 2021/8/2624液力变扭器工作的动力学原理当启动柴油机的功率和转速维持不变时，绝对速度C1的大小和方向也应该恒定不变此后，这股工作液体将以相对速度W2流出涡轮，也就是以绝对速度W2流出涡轮，然后进入导向轮从叶轮机械原理的欧拉方程可知，工作液体在涡轮中产生的功率是： N N = = G G（（C C1u1u• •u u1 1- C- C2u2u• •u u2 2））= = G G（（C C1u1u• •r r1 1- C- C2u2u• •r r2 2））ω ω （（10-110-1）） 2021/8/2625液力变扭器工作的动力学原理根据功率（根据功率（ N））等于扭矩与角速度的乘积等于扭矩与角速度的乘积 N= Mn• •ω （（10-2））综综合合以以上上两两式式得得到到，，当当工工作作液液体体的的速速度度在在涡涡轮轮中中发生变化时，在从动轴上产生的扭矩是发生变化时，在从动轴上产生的扭矩是 Mn = G（（C1u• •r1- C2uCr2）） （（10-3））上面三个公式中各量的物理意义如下：上面三个公式中各量的物理意义如下： 2021/8/2626公式中的各物理量含义G ——单位时间内流过涡轮的工作液体的质量；单位时间内流过涡轮的工作液体的质量；C1u——工作液体流进涡轮时所具有的绝对速度工作液体流进涡轮时所具有的绝对速度C1在圆周速在圆周速 度度u1方向上的分量；方向上的分量；u1 ——涡轮叶片进口平均半径处的圆周速度；涡轮叶片进口平均半径处的圆周速度；r1 ——涡轮叶片进口处的平均半径；涡轮叶片进口处的平均半径；C2u——工作液体流出涡轮时所具有的绝对速度工作液体流出涡轮时所具有的绝对速度C2在圆周速在圆周速 度度u2方向上的分量；方向上的分量；u2 ——涡轮叶片出口平均半径处的圆周速度；涡轮叶片出口平均半径处的圆周速度；r2 ——涡轮叶片出口处的平均半径；涡轮叶片出口处的平均半径；P ——工作液体在涡轮中产生的功率；工作液体在涡轮中产生的功率；Mn ——工作液体在从动轴上产生的扭矩；工作液体在从动轴上产生的扭矩；ω —ω —燃气轮机转子的角速度。

燃气轮机转子的角速度 2021/8/2627公式解释从从图图9-7上上不不难难发发现现：：在在绝绝对对速速度度C1恒恒定定不不变变的的情情况况下下，，工工作作液液体体流流出出涡涡轮轮时时所所具具有有的的C2的的大大小小和和方方向向，，将将会会由由于于涡涡轮轮转转速速的的变变化化而而不不断断地地改改变变很很明明显显，，当当涡涡轮轮即即将将开开始始旋旋转转时时，，也也就就是是当当燃燃气气轮轮机机的的转转子子刚刚要要启启动动旋旋转转的的瞬瞬间间，，C2应应等等于于W2,由由于于C1u的的方方向向与与W2u的的方方向向彼彼此此相相反反，，因因而而，，当当时作用在从动轴上的扭矩应等于时作用在从动轴上的扭矩应等于 M Mn n* * = = G G( ( C C1u1u• •r r1 1 + + W W2u2u• •r r2 2 ) (10-4) ) (10-4) 2021/8/2628公式解释当涡轮开始旋转后，由于圆周速度当涡轮开始旋转后，由于圆周速度u u2 2逐渐增大，逐渐增大，这就会使工作流体流出涡轮时所具有的绝对速度这就会使工作流体流出涡轮时所具有的绝对速度C C2 2，，逐渐从逐渐从W W2 2的位置开始朝着的位置开始朝着C C2 2’’的位置过渡。

的位置过渡当涡轮的转速越高（即当涡轮的转速越高（即u u2 2越大）时，越大）时，C C2 2偏离偏离W W2 2的的方向越厉害这正意味着：在绝对速度方向越厉害这正意味着：在绝对速度C C1 1保持恒保持恒定不变的情况下（当然定不变的情况下（当然C C1u1u也就恒定不变了），也就恒定不变了），随着涡轮转速的升高，式（随着涡轮转速的升高，式（10-310-3）中的）中的C C2u2u值将值将从从““- -W W2u2u””开始逐渐变化到零，最后将由于开始逐渐变化到零，最后将由于C C2u2u与与C C1u1u同方向，而变为同方向，而变为“+“+ C C2 2’’ ” ” 2021/8/2629公式解释当启动柴油机的功率和转速（也就是工作液体流当启动柴油机的功率和转速（也就是工作液体流进涡轮时的绝对速度进涡轮时的绝对速度C C1 1））保持恒定不变时，由于保持恒定不变时，由于关系式（关系式（10-310-3）中的）中的G G 、、C C1u1u 、、r r1 1 和和r r2 2都是常数都是常数项，因而作用在从动轴上的扭矩项，因而作用在从动轴上的扭矩M Mn n的大小就应该的大小就应该只取决于只取决于C C2u2u值的大小和方向。

值的大小和方向当从动的燃机主轴尚未开始旋转时，由于当从动的燃机主轴尚未开始旋转时，由于C C2u2u = = W W2u2u ，，其方向又与其方向又与C C1u1u相反，此时，由启动柴油机相反，此时，由启动柴油机传递给燃气轮机主轴的启动扭矩将最大此后，传递给燃气轮机主轴的启动扭矩将最大此后，随着机组转速的升高，由于随着机组转速的升高，由于C C2u2u值减小或转变方值减小或转变方向，就会使作用在燃气轮机主轴上的扭矩越来越向，就会使作用在燃气轮机主轴上的扭矩越来越小 2021/8/2630分析速度三角形矢量关系分析速度三角形矢量关系1 1）） ＝＝0 0，，油透平未转动油透平未转动C2C2u u=W2=W2u,u,，，且反向油透且反向油透 平的输出扭矩最大，满足冲转需要；平的输出扭矩最大，满足冲转需要；2 2）对具体的透平，出口相对速度为常数，随转速上）对具体的透平，出口相对速度为常数，随转速上 升升C C2u2u减小，油透平扭矩减小；减小，油透平扭矩减小；3 3）随转速上升，）随转速上升，C C2u2u由负值增加到零；由负值增加到零；4 4）转速再上升，）转速再上升，C C2u2u与与C C2u2u同向，差值变小；同向，差值变小；5 5）直到某一转速，差值为零，输出扭矩为零；）直到某一转速，差值为零，输出扭矩为零； 可见，上述过程符合主机扭矩起动要求。

可见，上述过程符合主机扭矩起动要求2021/8/2631液力变扭器原理小结以上就是为什么在启动机的输出轴与燃气轮机的主轴之间必须加装液力变扭器的根本原因当用柴油机或交流电动机作为启动机时，在它们和燃气轮机主轴之间加装液力变扭器，也能达到上述获得匹配的启动扭矩特性的目的2021/8/2632液力变扭器工作过程描述液力变扭器环形内腔中的工作液体（润滑油）由启动机驱动的注液泵直接从机组的主润滑油箱中抽取启动过程注液泵的转速低时，抽吸滑油的能力不够，因而首先必须依靠机组滑油系统中的事故滑油泵或辅助滑油泵，为液力变扭器中转动部件润滑提供少量的润滑油2021/8/2633液力变扭器工作过程描述当启动机启动成功，并达到一定转速后，注液泵才能使液力变扭器的环形内腔充油，以便使液力变扭器开始工作液力变扭器中的回油将直接排回主油箱 2021/8/2634说明l液力变扭器出口的正常油温是： (82.2～100)℃ 允许连续安全运行的最高油温是： （121.1)℃l液力变扭器的进油压力通常在: (0.38～8.0) MPa l回油压力则会由于液力变扭器的转速或速比的改变而发生某些变化。

2021/8/2635 刚才的发言，如刚才的发言，如有不当之处请多指有不当之处请多指正谢谢大家！　　正谢谢大家！　　2021/8/2636部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！。