液压传动油和液力传动油有什么不同？_百度知道
液压传动油和液力传动油有什么不同？
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液压传动油和液力传动油的区别：应用场合上的区别：液压油主要用于液压系统中泵、马达、油缸等执行机构系统。液力传动油主要用于液力变矩器、动力换挡变速箱（其中包括齿轮、轴承、湿式离合器以及液压系统）等。工作原理上的区别：液压油的主要作用是作为传递动力的介质，基本原理是帕斯卡原理，即理想液体各个方面的压强相等；同时也作为润滑剂给泵、阀等部件提供抗磨保护。液力传动油的主要作用是作为变速箱油给动力换挡变速箱中的齿轮、轴承、以及液压元件提供抗磨保护，给湿式离合器摩擦片提供合适的摩擦性能，同时也作为液压介质用于液力变矩器和液压系统之中。通俗性描述的区别：两者的名字虽然很像，但不同处正是本质上的差别。一个是“压”，一个是“力”；可以描述成一个传递的是压强，而一个传递的是力。所以液压油是根据传递前后面积的变化，来达到传递压力、放大压力的作用，属于一种静态的传送；而液力传动油则是利用流体的摩擦传递力，属于一种动态的传送。性能上的区别：液力传动油的高、低温粘度及工作温度、热氧化稳定性、抗磨极压性等方面优于液压油，特别是摩擦特性的保持性方面要求性能更优良，所以不能做液压油替代液力传动油。
金水河畔的记忆
金水河畔的记忆
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都是液压油！但是根据机械要求不同而有多种牌号的油品区分！
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擅长：暂未定制
都是“液压油”吧
都是一样的就是叫的名字不一样，你
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液力传动是液体传动的一个分支，它是由几个叶轮组成的一种非刚性连接的传动装置。这种装置把机械能转换为液体的动能，再将液体的动能转换为机械能，起着能量传递的作用。值得注意的是，液力传动与液压传动是不同的，液力传动是依靠液体的动能来传递能量的，而液压传动则是依靠液体的压力能传递能量的。
特点/液力传动
液力传动具有很多优点，但是也存在一些缺点，它主要有以下优点：自动适应性液力变矩器的输出力矩能够随着外负载的增大或减小而自动地增大或减小，转速能自动地相应降低或增高，在较大范围内能实现无级调速，这就是它的自动适应性。自动适应性可使车辆的变速器减少挡位数，简化操作，防止内燃机熄火，改善车辆的通用性能。液力耦合器具有自动变速的特点，但不能自动变矩。防振、隔振性能因为各叶轮间的工作介质是液体，它们之间的连接是非刚性的，所以可吸收来自发动机和外界负载的冲击和振动，使机器启动平稳、加速均匀，延长零件寿命。透穿性能指泵轮转速不变的情况下，当负载变化时引起输入轴（即泵轮或发动机轴）力矩变化的程度。由于液力元件类型的不同而具有不同的透穿性，可根据工作机械的不同要求与发动机合理匹配，借以提高机械的动力和经济性能。另外，还具有过载保护、自动协调、分配负载的功能。液力传动并不完美，它也是有缺点的，比如：效率较低、高效范围较窄，需要增设冷却补偿系统，使结构复杂、成本高。
基本原理/液力传动
液力传动原理图液力传动的基本原理可以用下图来说明。原动机（内燃机、电动机等）带动泵轮旋转，使工作液体的速度和压力增加，这一过程实现了机械能向液体动能的转化；然后具有动能的工作液体再冲击涡轮，此时液体释放能量给涡轮，使涡轮转动将动力输出，实现能量传递。
液力传动装置/液力传动
液力传动装置是以液体为工作介质以液体的动能来实现能量传递的装置，常见的有液力耦合器、液力变矩器和液力机械元件。目前，液力传动元件主要有液力元件和液力机械两大类。液力元件有液力耦合器和液力变矩器；液力机械装置是液力传动装置与机械传动装置组合而成的，因此，它既具有液力传动变矩性能好的特点，又具有机械传动效率高的特征。液力传动装置主要由三个关键部件组成，即泵轮、涡轮、导轮。泵轮：能量输入部件，它能接受原动机传来的机械能并将其转换为液体的动能；涡轮：能量输出部分，它将液体的动能转换为机械能而输出；导轮：液体导流部件，它对流动的液体导向，使其根据一定的要求，按照一定的方向冲击泵轮的叶片。液力耦合器图2
液力耦合器简图液力耦合器如下图所示，它是由泵轮和涡轮组成的。泵轮与主动轴相连，涡轮与从动轴相接。如果不计机械损失，则液力耦合器的输入力矩与输出力矩相等，而输入与输出轴转速不相等。因工作介质是液体，所以泵轮和涡轮之间属非刚性连接。液力变矩器图3 液力变矩器下图a是液力变矩器的实物模型图，图b是其结构原理简图。它主要由泵轮、涡轮、导轮等构成。泵轮、涡轮分别与主动轴、从动轴连接，导轮则与壳体固定在一起不能转动。当液力变矩器工作时，因导轮D对液体的作用，而使液力变矩器输入力矩与输出力矩不相等。当传动比小时，输出力矩大，输出转速低；反之，输出力矩小而转速高。它可以随着负载的变化自动增大或减小输出力矩与转速。因此，液力变矩器是一个无级力矩变换器。图4 三元件综合式液力变矩器下面以目前广泛使用的三元件综合式液力变矩器来具体说明其工作原理。如图4所示，泵轮与变矩器外壳连为一体，是主动元件；涡轮通过花键与输出轴相连，是从动元件；导轮置于泵轮和涡轮之间，通过单向离合器及导轮轴套固定在变速器外壳上。图5 液力变矩器工作原理发动机启动后，曲轴通过飞轮带动泵轮旋转，因旋转产生的离心力使泵轮叶片间的工作液沿叶片从内缘向外缘甩出；这部分工作液既具有随泵轮一起转动的园周向的分速度，又有冲向涡轮的轴向分速度。这些工作液冲击涡轮叶片，推动涡轮与泵轮同方向转动。从涡轮流出工作液的速度可以看为工作液相对于涡轮叶片表面流出的切向速度与随涡轮一起转动的圆周速度的合成。当涡轮转速比较小时，从涡轮流出的工作液是向后的，工作液冲击导轮叶片的前面。因为导轮被单向离合器限定不能向后转动，所以导轮叶片将向后流动的工作液导向向前推动泵轮叶片，促进泵轮旋转，从而使作用于涡轮的转矩增大。随着涡轮转速的增加，圆周速度变大，当切向速度与圆周速度的合速度开始指向导轮叶片的背面时，变矩器到达临界点。当涡轮转速进一步增加时，工作液将冲击导轮叶片的背面。因为单向离合器允许导轮与泵轮一同向前旋转，所以在工作液的带动下，导轮沿泵轮转动方向自由旋转，工作液顺利地回流到泵轮。当从涡轮流出的工作液正好与导轮叶片出口方向一致时，变矩器不产生增扭作用（这时液力变矩器的工况称为液力偶合工况）。液力耦合器其实是一种非刚性联轴器，液力变矩器实质上是一种力矩变换器。它们所传递的功率大小与输入轴转速的3次方、与叶轮尺寸的5次方成正比。传动效率在额定工况附近较高：耦合器约为96～98.5%，变矩器约为85～92%。偏离额定工况时效率有较大的下降。根据使用场合的要求，液力传动可以是单独使用的液力变矩器或液力耦合器;也可以与齿轮变速器联合使用,或与具有功率分流的行星齿轮差速器（见行星齿轮传动）联合使用。与行星齿轮差速器联合组成的常称为液力-机械传动。液力传动装置的整体性能跟它与原动机的匹配情况有关。若匹配不当便不能获得良好的传动性能。因此，应对总体动力性能和经济性能进行分析计算，在此基础上设计整个液力传动装置。为了构成一个完整的液力传动装置，还需要配备相应的供油、冷却和操作控制系统。
图书信息/液力传动
978-7-111-21505-9
赵静一王巍
所属丛书：
普通高等教育“十一五”国家级规划教材
出版日期：
内容简介本书是普通高等教育“十一五”国家级规划教材。 本书是作者在多年讲授本门课程的基础上撰写完成的。本书注重贯彻学以致用、理论联系实际的原则，并力求反映出当代液力技术发展的新成果，重点介绍了液力传动的工作原理，主要液力元件，如液力偶合器、液力变矩器和液力机械传动装置的工作原理、工作特性、设计选用及常用种类。同时还注意实用性，介绍了液力传动系统的用油、使用维护、液力元件及系统实验的知识，并从开拓读者思路方面，介绍了与液力传动相关的复合传动方面的知识。希望本书所介绍的知识，能够易于读者掌握，并能够真正地指导实践，使读者可以进行液力传动装置的分析、选用和设计，并解决生产和使用中所遇到的实际问题。 本书可供高等学校机电类本科生使用，也可供高校教师、研究生及工矿企业技术人员阅读参考。
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液力变矩器传动在风力发电机上的应用交流用二
流体动力学和机械学 完美的结合液力变矩传动在风力发电机上的应用北京鉴衡认证中心 姚小芹国家级专家/教授级高级工程师 中国可再生能源学会风能专委会资深委员传动及分类传动装置及分类 工业机械一般由原动机、传动机构和工作机械 三部分组成,原动机一般为: 1 电动机; 2 内燃机（汽油机、柴油机）; 3 燃气透平; 4 蒸汽透平; 5 水轮机; 6 风力透平等;传动机构并非只完成原动机动力的传递; 当原动机特性不能满足工作机械要求 时，则可由传动机构实现原动机与工作机 械之间的合理匹配; 这一点，在工作中往往又是十分重要的。 现有的传动机构按能量的传递方式可分 为下面三种基本形式:①机械传动基于机械原理包括：1 齿轮传动; 2 带传动; 3 链传动; 4 蜗轮蜗杆传动; 5 曲柄连杆机构; 6 滚珠丝杠; 7 等多种形式。②电力传动基于电力拖动及系统工作原理,包括: 1 各种继电开关柜; 2 自耦变压器; 3 星－三角启动器; 4 自整角机; 5 步进电动机; 6 直流调速器; 7 变频器等。③流体传动 传动机构以流体为工作介质，包括: 1 气压传动; 2 液压传动; 3 液力传动; 4 液粘传动; 由流体力学基本知识知，单位质量液体具有的能 头可由下式来表征： v2 p （m） H= + +x2gρg上式中 v－流体的速度，m/s，v2/2g称为流体的 动力能头； p－流体的压力，N/m2或Pa，p/ρg称为流体 的压力能头； z－压力测点相对于某一基准水平面的几何高 度，m。又称为位置能头； ρ－流体的密度，kg/m3； g－重力加速度，m/s2。在流体元件传递能量的过程中，相对位 置高度变化很小，位置能头（z）的变 化可以忽略不计.在流体元件中运动流体 的能量变化主要表现为: 动力能（v2 /2g ） v / 2 g 压力能（p/ρg）两种形式，2其中，气压传动和液压传动则是主要依 靠工作流体（空气或油液）的压力能的 变化来传递能量的。液力传动的定义及分类主要依靠工作液体的动能（ ） 的变化来传递或交换能量的液体元件 称为液力元件，包括: 1 各种型式的液力耦合器; 2 液力变矩器; 在传动系统中，若有一个以上环 节是采用液力元件传动力，这样的传 动系统则称为液力传动（见图1－1）。v2/2 g图1－1 液力传动元件满足不同工作机械传动性能要求液力传动的定义及分类液力传动元件一般轴向布置在原动 机 和工作机之间实现动力的传输. 液力传动研究的主要内容: 1 液力元件的传动特性; 2 液力元件的水力性能; 3 液力元件与原动机动力特性的匹配;按独立工作的元件区分，液力传动包括下面两 种主要的传动元件类型: 1 液力偶合器; 2 液力变矩器; 液力偶合器按其结构和性能的不同又分为: 1 普通型偶合器; 2 限矩型偶合器; 3 调速型偶合器; 等不同的类别.液力传动的定义及分类图1－2中所示的液力制动器可以看作是液力偶合器 工作的一种特殊形式，同样是基于液力传动原理工 作，只是液力制动器不是传递能量，而是吸收能量。液力传动的定义及分类液力变矩器与液力偶合器在结构上的最大差别 是存在固定不动的导轮，分类较为灵活,分类如 下: 1 可以按工作轮排列顺序或数目分类; 2 可以按涡轮的形式分类（轴流式、离心式和 向心式涡轮变矩器）; 3 有可调式和不可调式液力变矩器之分; 4 有一类兼有偶合器和变矩器功能的综合式液 力变矩器;液力传动装置液力传动还包括液力传动装置， 但它不是液力元件（偶合器、变矩 器）与机械传动元件的简单组合 是指液力元件与行星齿轮的适当 组合，功率的传递分流给液力元件 和行星齿轮两部分。Basics Function of WinDrive液力传动的基本工作原理液力传动可以看做是叶片泵与水轮机两种工作机 械的组合，如图1－3所示:液力传动的基本工作原理 原动机带动叶片泵对工作液体做功， 具有一定能量的液体经过管路冲击水 轮机旋转，带动工作机械旋转。 在水轮机中消耗了能量的液体又回到 叶片泵进口，循环往复，从而实现原 动机的能量传递，取消不必要的导水 管和水槽，就变成了著名的“费丁格尔 偶合器”。液力传动的基本工作原理一,液力偶合器偶合器是一种利用液体来传递能量的液力元件（见图 1－4）。图（a）是早期应用的有内环偶合器结构简图图（b）是目前广泛应用的无内环偶合器。上图中“B”代表泵轮，“T”代表涡轮，分 别与输入轴和输出轴刚性连接; 二者之间有一定的轴向间隙，泵轮和涡 轮组成一个可使液体循环流动的密闭工 作腔;泵轮与涡轮及充注在其中的工作液体 一起，是偶合器能够实现动力传递的 核心。 下图1－4的3为旋转壳体，它与泵轮在 外缘处刚性连接。起到防止液流外泄 的作用。 泵轮B与涡轮T在结构布置上像两个相 对放置的水泵叶轮、叶轮的前、后盖 板变为内环2和4及外环1和5，只是叶片 均为径向平面布置，而且叶片数比较图1－4 液力偶合器的结构1.5－外环；2.4－内环；3－旋转壳体；B－泵轮；T－涡轮与泵轮B刚性连接的输入轴是由原动机带 动旋转的. 位于泵轮内的工作液体受到泵轮叶片的作 用，产生离心力，迫使工作液向外缘流 动，从而使得工作液体的速度和压力增 大，这样就把原动机的机械能转变成泵轮 内工作液体的动能和压力能. 泵轮排出的液体进入涡轮，冲击涡轮的工 作叶片，同时液体被迫沿涡轮叶片间流道 向心流动，液流的速度减小。 液体的能量转变成偶合器输出轴（与涡轮 T刚性相连）上的机械能。液体对涡轮做功降低能量后再次回到泵 轮，并吸收能量，如此循环往复，就实现 了泵轮与涡轮之间的能量传递。 当涡轮的转速 T升高到与泵轮的转速 B 相等时，液体在工作腔内将停止循环流 动，处于相对静止状态，此时能量的传递 也就终止. 液力偶合器正常工作时涡轮转速必然低于 泵轮转速.液力偶合器正常工作时总是存在 滑差。nn液力偶合器正常工作时涡轮转 速必然低于泵轮转速.液力偶合 器正常工作时总是存在滑差。 偶合器可以将输入轴上的转矩 大小不变地传递到输出轴，具 有类似机械传动的特性。液力偶合器工作特性中七个最基本的优点是: 1 优良的能容特性; 2 优良的启动特性; 3 优良的隔离衰减扭振; 4 优良的过载保护; 5 调速型偶合器无级调速是液力偶合器传动性 能的最优越之处; 6 泵轮输入力矩与涡轮输出力矩相等; 7 传动效率等于转速比;二,液力变矩器简单的单级液力变矩器，其主要的工作部件有:泵轮（B）; 涡轮（T）; 及导轮（D）; 如下图1－5所示，各工作轮中均有沿圆周分布的空间 曲面形状的叶片。 下图1－5中: （a）为简单的单级、单相向心涡轮液力变矩器结构 简图。 （b）为一种导叶可调式离心涡轮液力变矩器的三个 工作元件。液力变矩器-工作原理主要的工作部件有 : 泵轮－ B；涡轮－ T；导轮－ D简单的单级液力变矩器如图1－5所示:各工作轮中均有沿圆周分布的空间曲面形状的叶片。涡轮导叶泵轮250 200 150 100 50 0 0 50 100 150 涡轮转速 [%]泵轮转矩涡 轮 转矩Torque of pump Torque of turbine转矩下图1－5 （a）为简单的单级、单相向心涡轮液 力变矩器结构简图，（b）为一种导叶可调式离心涡轮液力变矩器的三个工作元件以“B-T-D”型液力变矩器为例[见图1－ 5（a）]。工作腔内充满着工作液体. 液力变矩器工作时，原动机通过输入 轴及泵轮输入盘，带动泵轮旋转. 位于泵轮内的工作液体受到泵轮叶片 作用而向外缘流动，工作液的速度和 压强增大，泵轮把原动机传来的机械 能转变为工作液的动能和压力能。由泵轮流出的高速工作液体，经过一小段 无叶片区的流道后，直接进入涡轮，并冲 击涡轮叶片，使与涡轮相连的输出轴旋转。 工作液通过涡轮后，速度减小，能量减 小，液体的能量通过涡轮转变为输出轴上 的机械能。 由涡轮流出的工作液体经过一小段无叶片 区的流道进入导轮。由于导轮直接或间接（如通过单向离 合器）固定在不动壳体上，它既不吸 收能量也不输出能量，只是通过导轮 叶片对液流的作用来改变液流的动量 矩，以改变涡轮的力矩，达到”变矩 “的目的， 由导轮流出的工作液经过一小段无叶 片区又进入泵轮。液力变矩器内的工作液体，由泵轮→ 涡轮→导轮→泵轮连续不断地循环。 泵轮连续不断地吸收机械能并转换为 液体的能量。 涡轮把液体能量再转换为机械能，从 而将原动机传来的机械能传给液力变 矩器后面的工作机械。液力变矩器的主要特点体现在:1 它的变矩性能。 2 带给工作机械的自动适应性能。 3 影响原动机的透穿性能。 4 可调式液力变矩器的无级调速性能上。液力传动的应用与发展概况自从1905年德国电气工程师费丁格尔研制成功 第一台液力传动装置至今，已有上百年的历史。 首先在船舶工业中得到应用与发展，目前液力 传动在其他领域有了更广泛的应用，尤其在工 作机械的主动传动系统中。 液力元件不断向高转速、大功率方向发展，液 力传动装置的最大功率、转速已经可以达到 50000kw，20000r/min。如图1－7所示的Voith 公司50000kw的液力偶合器传动装置R.GS。图1－6 液力减速（制动）器结构剖面图1－7 Voith公司50MW的液力偶合器传动装置R.GS液力传动的应用概况如下。（1）车辆传动 各种工程机械、运输车辆的主传动装置，液力传动占 主导地位。 军用车辆 坦克、自行火炮。装甲运兵车、舰船动力 传输工程车辆 叉车、装载机、挖掘机、推土机等； 工程车辆 内燃机车辆液力传动； 汽车行业 大客车、小客车、某些专门用途的车辆， 如重型载重汽车等。 风力发电机 造纸机械（2）工况调节主要是大功率（兆瓦级）的应用领域。 液力调速占有一定的优势。 电站工程: 锅炉给水泵、锅炉送引风 机、渣浆泵、燃气轮机启动装置； 钢铁行业 : 炼钢转炉除尘风机、煤烟 输运风机等。(3)在某些特殊的场合应用液力传动元件也能发挥了独特的功能。 1 飞机拦阻也采用液力制动器来实现（见图1－8） 2 美国研制的B-1型战略轰炸机上，燃气轮机的启动 也采用液力传动元件。 3 英国的MK-17B空中加油平台则采用了调速液力偶 合器的液力驱动方案； 4 采用可调式液力变矩器的多点式空中加油平台软 管卷盘驱动系统也取得了重要的科研成果，此液力 传控系统要完成加油软管拖拽/回绕的速度控制、 对接向应力提供等功能。图1－8 控制加油与液力驱动平台模拟液力传动不断推出新型的传动元件（见图1－9～图1－12）， 1 如阀控充液式液力偶合器与机械闭锁离合结合的10MW级启动用偶合器; 2 高效的自动同步型独立传动用偶合器; 3 紧凑的变速多盘偶合器等; 这些新型液力元件保留了原有的优良特性. 同时兼有高效节能的特点;在重载、大功率设备的调速 驱动方面，液力元件更表现出 其优越的传动性能，应用的范 围逐步拓展到海洋钻探、风力 发电等各个领域，随着科学技 术整体的推进与发展，液力传 动有着更广泛的应用前景。图1－10 风力发电机的驱动2 MW级 风力发电机的驱动液力传动工作者在元件内部流场激光测速分析、 CFD软件对流场的数值模拟及仿真、 有限元强度计算、运行特性计算机仿真、 可调式液力元件调速控制系统的动态特性分析等 方面均获得了一定的应用、研究成果， 提高了人们对液力传动元件的进一步认识（见图1 －13、图1－14）。我国液力传动我国液力传动是20世纪50年代未开始发展 起来的，起步较晚. 1978年引进技术之后，取得了很大的进 步，在很多技术领域甚至一些高精尖的项 目上都得到了应用. 但液力元件的规格品种、功率等级及生产 规模都与国外存在较大的差距. 在大功率,高转速液力传动装置方面与世界 先进水平的差距更大，应用范围也仍然有 限。图1－11四.可调式液力变矩器的应用可调式液力变矩器虽不属于 液力偶合器，但在某些应用方面 却与调速型液力偶合器相似，并 具有某些特殊用途，代表了当今 液力传动技术的最新科研水平。12可调式液力变矩器可调式液力变矩器特点是: 1 可以人为地控制工作腔内液流流 动的某些约束条件而改变其外特性; 2 可以在不调节原动机的条件下根 据需要改变工作机械的工作点。（一）可调式液力变矩器调节方式 1, 泵轮输入转速调节方式: 此种变矩器是一台普通的三工作轮液力变矩器， 采用的是改变泵轮输入转速的方法对液力变矩器 进行强制调节。 这种方法简便，但在许多情况下可以获得理想的 控制效果（见下图3－46）。图3－46 泵轮输入转速调节(1) 可以用调节原动机转速的方法来 调节泵轮输入转速，如调节柴油机的 转速或利用变频器控制电动机的转速 等，其中变频调节电动机转速最为方 便，目前是非常成熟的调速技术； (2) 在原动机和变矩器泵轮之间加装 液粘调速器（欧米茄离合器）也是实 现泵轮输入转速的调节，但只能适用 于某些特定的应用场合。2 可调式液力变矩器调节可调式液力变矩器的循环圆内具有可供调节的环节， 通过一定的调节手段即可获得变矩器不同的输出特 征，达到无级变速的目的。 采用的调节方式有: 1 可控节流环; 2 改变工作轮叶片角度，目前常用的是调节工作轮叶 片角度的方法: (1) 调本轮; (2) 调导轮。 导叶可调式液力变矩器具有 的效率和调节稳定性，并 且由于导轮是不转动的，所以结构上较容易实现，因 而应用较多。3 机械变速箱加一般的液力 变矩器 这种方式适用于某 些车辆传动，如轿车上用的 液力自动变速器AT等。涡轮导叶泵轮部分充液调节 , 液力变矩器的特征不允许采用改变循 环圆中的工作腔内充液量的方法进行 调节。这种方法在偶合器中是常用的。 这种调节方法会破坏液流的现状，缺 乏必要的补偿压力，产生汽蚀，导致 效率急剧下降，加速叶片的损坏。 在某些场合下，应用变矩器的部分充 液特性可以实现某些特殊的工况要求。4在图3－47中，工作腔中循环液流的流动方向为B（泵 轮）→T（涡轮）→DⅠ（第一导轮）→DⅡ（第二 导轮）。通过调节节流阀1的开度来达到调节变矩器 充液量的目的；在图3－48中，曲线0为全充液特性曲线，曲线1至5为 节流阀开度递增的部分充液特征曲线，部分充液工作状态下，输出力矩较全 充液状态有较大幅度的下降并且十分 平坦，利用这一特性，可以应用于一 些要求平稳快速传动并且不必大力矩 输出的场合。 例如，抓斗机械在空载时要求运动速 度快且运动平稳，这种情况就可以通 过调节变矩器的充液量来达到工作要 求。在第二象限的反转制动工况的高 转速比区，输出接近于恒力矩，这与全充液时 反转制动工况输出力矩随涡轮转速 的增大而迅速上升有很大的不同， 这使得部分充液液力控制系统本身 已经可以用来实现近似恒力控制。 利用这一特性，部分充液液力变矩 器可以应用于恒力加载试验台、恒 力拖拽等一些需要恒力矩输出的场 合。图3－47 变矩器部分充液结构图3－48 部分充液输出仿真静态特性（二）可调式液力变矩器结构组成图3－49所示为国产的，在单级离心涡轮变矩器基 础上开发的双导轮叶片安装角可调节的变矩器， 在大吨位抓斗挖泥船的调速控制中取得了成功的 应用．图3－50所示德国福伊特公司应用于燃气轮机启动 上的一类可调式液力变矩器，此外，该公司还提 供针对不同启动工况要求用多种其他型号。ELZ型（见图3－51）：双涡轮结构，提供更大的变 矩系数，适合于低转速、大扭矩输出场合。ELZ型（见图3－52），经典设计，输入端采用滚动 轴承，输出端采用普通滑动轴承，配以调速齿轮， 用于燃气轮机的启动更具有优势。图3－51 Voith液力变矩器EL型图3－52 Voith液力变矩器ELY型1－输入轴；2－泵轮；3－涡轮；4－输出轴；5－可调导叶；6－调节齿轮 7－充放控制阀；8工作油；9－工作油回油；10－润滑油回油；11－轴向推力 轴承；12－径向轴承图3－53 Voith液力变矩器E型 E型：结构紧凑，设计简单，固定导叶，通过减压阀调节涡轮输出转速图3－54 E型变矩器的供油循环系统1－变矩器；2－油泵；3－溢流阀；4－齿轮箱；5－静 亚调节；6－超速离合器（三）可调式液力变矩器输出特性 １泵轮输入转速调节的特性：如图3－55所示：此种调节方式最为简便，其工作 元件即为一台普通的三工作轮液力变 矩器，属于定相工作的液力元件。 在某一负载扭矩下，通过改变泵 轮输入转速可以获得第一、二象限较 为平滑的输出特性，对应不同的泵轮 输入转速，涡轮输出特性不同，利用 此输出特性可实现改变涡轮转速的无 极调速目的。图3－55 泵轮输入转速调节如图3－56所示：１） 离心涡轮和轴流涡轮变矩器的反转 制动工况与恒转矩负载在第二象限的工作 点在较大范围内是稳定的， ２） 向心涡轮变矩器在转速比较大时， 反转制动工况出现极值情况，在极值的左 侧，系统工况点则是不稳定的。所以，使 用向心涡轮变矩器作为泵轮输入转速调节 用变矩器时，应注意反转工况的这一特点。图3－56 不同涡轮形式的输出特性２导叶可调式液力变矩器的特性： １） 叶片调节到的每一个位置都具有一 条对应的外特性曲线（见图3－57），负载 工况点随之得到调整。 ２）开度为零时，循环流量被封闭，循环 流量趋于零，涡轮轴上只有很小的剩余力 矩； ３）随着开度的加大，循环流量相应增 加，涡轮输出的转矩和转速也逐渐增大。图3－57 导轮叶片角度可调节（LB46型）４）对于恒转矩负载，变矩器具有较 宽的调速范围，小开度下也具有良好 的控制稳定性和灵敏性，开度较大时 也不像调速偶合器那样的饱和性； ５）第二象限也具有良好的反转制动 特性； ６）作为调节控制元件使用，导叶可 调式液力变矩器的性能指标优于调速 型液力偶合器（见图3－58）图3－58 EL型变矩器转矩－速度特性可调式液力变矩器在风力发电传动系统中的应用进入21世纪，世界能源结构也正在 孕育着重大的转变。即由矿物能源系统 向以可再生能源为基础的可持续性能源 系统转变。所谓可再生能源就是取之不 尽、用之不竭、与人类共存的能源。它 包括太阳能、风能、生物质能、地热能、 海洋能等。在这众多的可再生能源中， 目前发展最快。商业化最广泛、经济上 最适用的，当数风力发电。德国福伊特开发了应用于风力发 电的调速产品。通过液力反馈调节， 解决不断变换的浆速困扰，使发电获 得恒定的输入转速。 风力发电所用的WinDrive则是一 种变速的液力传动装置，使风力发电 设备更能高效率地利用风能，是流体 动力学和机械学完美的结合，使液力 传动技术更具有发展前途的应用领域。（1）风力发电机的组成与工作原理目前商用大型风力风电机组一般为水 平轴风力发电机，它由风轮、增速齿 轮箱、发电机、偏航装置、控制系统、 塔架等部件所组成，如图1所示。 风轮的作用是将风能转换为机械能， 它由气功性能优异的叶片（目前商业 机组一般为2～3个叶片）装在轮毂上 组成，低速转动的风轮通过传动系统由增速齿轮箱 增速，将动力传递给发电机。 上述这些部件都安装在机舱平面上，整个机 舱由高大的塔架举起， 由于风向经常变化，为了有效地利用风能， 必须要有迎风装置，它根据风向传感器测得 的风向信号，由控制器控制偏航电机，驱动 与塔架上大齿轮啮合的小齿轮转动，使机舱 始终对风。随着风力发电机单机容量的不断最大， 变速恒频、变桨矩型风力机逐渐占据了 主导地位； 齿轮箱是在目前MW级风力发电机组中 过载和过早损坏率较高的部件 现已研制一种直接驱动型的风力发电机 组（亦称无齿轮风力发动机），这种机 组采用多级异步电动机与叶轮直接连接 进行驱动方式，免去了齿轮箱这一传统 部件。（二）风力发电机的结构形式 主要有两类风力发电风机设计方式。 １丹麦风机设计概念： 水平轴、 三叶片、 上风向、 气动叶尖刹车， 传动链轮毂连接， 定转速双绕组感应电动机， 主动偏航。 失速控制功率或者桨矩调节，见图2、图3.Enercon设计概念 ： １） 一种是变速变桨控制功率，直接驱动 同步发电机，没有齿轮箱(见图3、图4）； ２）双馈异步发电机，带齿轮箱。 两种方式均是通过“交－直－交”转换并 网，功率对电压降敏感，维护量高。 对于直驱同步发电机，需要提供大型变流 器（见图5）。图4 永磁无齿轮箱直接驱动发电机图5 变速变桨控制风力发电电气原理2 Multibrid设计概念 ： 单级行星齿轮箱，中速发电机如图6 所示。图6 德国单级齿轮中速发电机风力发电机的未来发展趋势1结构上： a.降低机组质量 结构紧凑型驱动链，结 构紧凑型齿轮箱，轻型叶片。 b.优化滑差。 c.永磁发电机。 ２提高换能效率； ３降低造价；3 Voith设计概念用于风力发电机传动装置驱动的为液力变矩器 系统WinDrive。 自1998年兆瓦级风力发电机问世以后，大型风 力发电机的容量已达5MW以上，叶轮直径为 115m，重量达１９０t以上。液力传动装置在 重载设备、大功率系统的驱动方面已经证明具 有相当的优势，可调式液力变矩器在调速控制 系统中也显现出优良的调节品质，可以预见液 力变矩器在风力发电设备上具有良好的发展前 景。WinDrive是一种液力变速传动装置１，采用行星齿轮配合可调式液力变矩器； ２，利用功率分流的原理实现变化的风机转速 到异步发电机转速的恒定输入； ３，保证发电机输出电压与频率的稳定； ４，不必附加其他大功率的逆变装置； ５，WinDrive液力变矩器与风机同属叶片式流 体机械，其输出特性可以和风机达到良好的匹 配； 图６是此种液力变矩器的工作原理。图６ WinDrive工作原理BasicsFunction of WinDrive从图６工作原理分析： 齿圈和行星架的转速给定后，太阳轮的转速 也是确定的， 提供导叶的调节，使涡轮输出的特性适应风 机转速的变化， 保证泵轮输入转速的恒定，同时也保证了发 电机转速的恒定输入。 液力变矩器具有较宽的工作转速范围，不管 主风速度如何变化，液力变矩器装置都可以 保证风轮转子与液力变矩器最佳工作电的匹 配，从而使发电机获得稳定的输入转速图8 采用WinDrive的风力发电系统用液力变矩器传动系统的优势：1). 通过同步发电机获得更好的电网输电品质； 2). 液力变矩器起到能量缓存的作用，减小系统 力矩的动态波动； 3). 在较宽的速度范围内获得大功率输出； 4). 通过输入输出侧的动态离合，使峰值负载得 以均衡； 5). 由于传动系统中能够临时储存能量，避开了 扭转振动；吸收减缓机组的振动； 6). 动力传动系统的重量可以减小大约２０％； 7). 机舱的体积减小大约１５％。8). 可以在输入转速变动的情况下输出恒定的转速到 同步发电机； 9). 免除了使用变频器链接发电机和电网，带来的缺 点：a.滑环磨损、b.有限的短接电流、 c.电厂所要承 担的大量的无功负荷补偿等的弊端； 10).可调式液力变矩器的能容大，功率/质量比大， 无极变速，隔离衰减扭振，较宽的工作转速调 节范围等特点，在风力发电机的驱动中得以充 分体现。2MWyear 1955Variable SpeedFixed SpeedFixed SpeedVariable Speeda变速输入 constant speed恒速输出 variable液力变矩器+两级行星- 2 MWDesign overview液力变矩器+两级行星 2MW同步电机两级增速齿轮箱联轴器+制动器Basics Function of WinDrive风轮转子 WinDrive 同步电机 恒速电机 变速风轮转子恒速 变速同步电机
固定速比齿圈固定变速比行星架固定太阳轮固定变速比变速
双馈电机+变 变速齿箱+液 流器 力变矩器+两 级行星传动+ 同步电机 主 轴 主齿轮箱 制动器 液力变矩器+两级行星 传动 发电机 变频器 变压器 控制柜 10,0 t 20,0 t 0,3 t 0,0 t 9,0 t 1,5 t 7,0 t 1,0 t区 别9,5 t - 0,5 t 17,0 t - 3,0 t 0,5 t + 0,2 t 5,0 t + 5,0 t 7,0 t 0,0 t 0,0 t 1,0 t - 2,0 t - 1,5 t - 7,0 t 0,0 t - 8,8 tTorque Peak Reduction1,8 1,6Dynamic drive train behaviour due to wind gustsv0 = 8 m/s DRotor = 92 mIRotor = 1,29E+07 kgm nR0 = 15,5 rpm T0 = 571 kNm ΔP/Δn = 660 kW/rpm 1,37 wind speed wind speed rotor speed with hydrodynamic gear rotor speed witwith VFD and gearbox rotor speed VFD and gear torque with hydrodynamic gear torque with VFD and gearbox torque with VFD and gear 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,525,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 -1,0 5,0 time [s]4,72rotor speed nR/nR0 [-]wind speed v/v0 [-]1,2 1,0 0,8 0,62 000V DF d et erminant eR to T rq e[k m o r o u N ]0111213141516Rotor Speed [rpm]torque T/T0 [-]1,4Torque Peak Reduction20 15 wind speed [m/s]1050 350 360 370 380 390 400 time [s] 410 420 430 440 4502015rotor speed [rpm]2,0E+06101,5E+065 power electronic control hydrodynamic speed control 0 350 360 370 380 390 400 time [s] 410 420 430 440 450m shaft torque [N ] ain m1,0E+0620005,0E+05 power electronic control1500generator speed [rpm]hydrodynamic speed control 0,0E+00 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 4501000- VFD and gear box (1:100)time [s]500power electronic control hydrodynamic speed control- hydrodynamic gear400 time [s] 410 420 430 440 4500 350 360 370 380 390Short Term Energy Storagep o w e r3 000 2 500Rotor Power [kW ]speed2 000+/- 3 %1 500+/- 10%1 000500FU-geführt0 11 12H=0,2513H=0,414 Rotor Speed [rpm]H=0,615H=0,816H=1,017Excellent Grid Qualitytype static case - E-ON directive
- Vattenfall directive
voltage range frequency range87% - 111% 47.5 C 51.5 Hzcos ? range inductive (0.90) 0.95 C 1.0 (reactive power)capacitive (0.90) 0.925;0.95 C 1.0 quasi inrush current (synchronize) Imax & 1.0;1.2 I static power increase 0.1 Pnom/min power reduction by over frequency dynamic voltage drop 0%; 15% of Umax short circuit 0,8 * Inom voltage support through reactive current U&0,9?Unom√ √ √ √ √ √ √ √ √
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