耦合器与变频对比

变频装置和液力耦合器的优缺点对比变频装置和液力耦合器 液力耦合器性能比较如下: (1) 调速范围 高压变频器调速范围宽，达到 10:1 液力耦合器 以上， 甚至达到 100:1 以上;而调速型液力耦合器 液力耦合器的调速范围最大为 4:1。 (2) 调速精度 高 液力耦合器 压变频器调速精度达到 0.1Hz，而且稳定性高，这是一个重要的技术指标。调速精度高、稳 定性高，意味着所传动的风机(水泵)的压力和风量(流量)稳定，这对于稳定生产工艺过程 是很重要的，例如:对火力发电厂的锅炉辅机(引风机、送风机、给水泵等)都需保持压力的 恒定，高压变频器能够满足这个要求。液力耦合器 液力耦合器调速精度差，转速波动大，例如某火力 液力耦合器 发电厂的给水泵采用进口的液力耦合器 液力耦合器调速，转速经常在 5100~5400r/min 之间波动，使给 液力耦合器 水泵的压力波动大，给发电机生产带来了不利影响 难以保证稳定生产。 (3) 效率 高压变 频器效率高，无转差损耗，其效率达 0.95 以上，并且不随调速的范围而变化。液力耦合器 液力耦合器 效率低，其效率与调速比成正比，负载的转速越低，其效率越低，图 1 所示为液力耦合器 液力耦合器 的效率曲线。 图 1 液力耦合器 液力耦合器的效率曲线 液力耦合器 液力耦合器属转差损耗型调速，是低效调速设 备，在调速的过程中转差功率以热能的形式损耗在油中。这不仅消耗了能量，而且使液力 液力 耦合器油温升高，为此必须采取妥善的冷却方式，特别是在环境温度较高的场合应用，对 耦合器 冷却的要求更高。例如某发电厂的给水泵的液力耦合器 液力耦合器在夏季不得不采取不间断的冲水冷 液力耦合器 却等措施，即使如此，有时仍会因温度过高，威胁到液力耦合器 液力耦合器安全时，不得不停机，以 液力耦合器 使温度降下来。 (4) 额定转差率 高压变频器没有转差率问题，负载与电动机同轴，电机 能达到额定转速，即电机转速与负载转速相同 能达到额定压力和额定风量(流量)。在电机 结构允许的情况下，还可以超过额定转速运行。液力耦合器 液力耦合器由于是柔性连接，存在着固定 液力耦合器 的转差率，即液力耦合器的转差率≥3%，所以，负载的转速不可能达到电机的转速，最高 液力耦合器 液力耦合器 只能达到电机转速的 97%，因此负载(风机、水泵等)就不能达到额定输出，其压力最高只能 达到额定压力的 94%，而风量(流量)最高只能到额定值的 91%左右。 (5) 起动性能 高压变 频器具有真正意义上的软起动功能，它可以使起动电流值保持在额定电流以内，不会对电 网造成冲击，也不会对所传动的风机、泵类的机械设备带来冲击，是最理想的软启动设备。 液力耦合器属于直接起动类型，电动机的起动电流约为额定电流的 4~7 倍，对电网造成冲 液力耦合器 击，特别是在电网容量受限而电机容量较大时，这种直接起动对电网所造成的冲击有时是 不允许的。例如某钢铁厂的一台 6kV 1400kW 的炉前风机，在采用液力耦合器 液力耦合器的情况下，由 液力耦合器 于电机的起动电流对电网的冲击大，而不得不又增加了一台晶闸管高压软起动器。 (6) 可 靠性 调速设备的可靠性是客户最关心的、最基本的、也是最主要的指标之一，它是能否保 证生产的正常运行的关键指标。高压变频器的可靠性高，故障率低，这在许多高压变频器 应用中得到证实。而液力耦合器 液力耦合器则可靠性差，特别是漏油和打坏齿轮等。 (7) 维修工作量 液力耦合器 高压变频器由于可靠性高，故障率低而使其维修量少，据某电厂反映，给水泵采用的进口 液力耦合器维修工作量仅打坏齿轮一项就需维修费 30 余万元。当然，这也可能仅是个别的 液力耦合器 例子。但总的来看液力耦合器 液力耦合器的维修工作量大于高压变频器的维修工作量。 (8) 故障情况 液力耦合器 下对生产的影响 在调速设备一旦发生故障时对生产会有什么影响，也是用户关心的一个问 题。高压变频器一旦发生故障，则可立即切出，并切换到工频电源上，使负载(风机、水泵 液力耦合器由于连接在电机和风机之间，一旦液力耦合器 液力耦合器出了故障， 等)能保持连续运行。液力耦合器 液力耦合器 液力耦合器 负载便不能运行，不能保证生产的连续性。 (9) 设备的利用率 即是否能够充分的利用调 速设备。高压变频器可以一机多用，即一台高压变频器可以通过开关切换设备控制几台高 压电机的运行。液力耦合器 液力耦合器只能一机一用，一台液力耦合器 液力耦合器只

能供一台负载使用。 (10) 功 液力耦合器 液力耦合器 率因数 高压变频器由于采用二极管整流，可以保证电网侧的功率因数在 0.95 以上。液力 液力 耦合器调速则使电网侧功率因数降低，因为风机的电机的裕量都较大，输入电流中无功分 耦合器 量就越大，导致其在低功率因数下运行。 (11) 价格 价格的高低是客户关心的重要指标之 一。高压变频器的价格贵，液力耦合器 液力耦合器价格便宜，这是液力耦合器 液力耦合器与高压变频器相比的主 液力耦合器 液力耦合器 要优势之一。 (12) 占地面积 高压变频器设备占地面积较大，它包括变频器本身和与之配 套的设备，但它可分散安装在控制室(如变频器)或室外(如变压器); 液力耦合器 液力耦合器占地面积 小，但它必须安装在电机和负载之间并与之同轴，需作基础固定。

变频装置和液力耦合器的优缺点有什么变频装置和液力耦合器性能比较如下: (1) 调速范围 高压变频器调速范围宽，达到 10:1 以上， 甚至达到 100:1 以上;而调速型液力耦合器的调速范围最大为 4:1。 (2) 调速精度 高压变频器调速精度达到 0.1Hz，而且稳定性高，这是一个重要的技术指标。调速精度高、 稳定性高，意味着所传动的风机(水泵)的压力和风量(流量)稳定，这对于稳定生产工艺过程 是很重要的，例如:对火力发电厂的锅炉辅机(引风机、送风机、给水泵等)都需保持压力的 恒定，高压变频器能够满足这个要求。液力耦合器调速精度差，转速波动大，例如某火力发 电厂的给水泵采用进口的液力耦合器调速，转速经常在 5100~5400r/min 之间波动，使 给水泵的压力波动大，给发电机生产带来了不利影响 难以保证稳定生产。 (3) 效率 高压 变频器效率高，无转差损耗，其效率达 0.95 以上，并且不随调速的范围而变化。液力耦合 器效率低，其效率与调速比成正比，负载的转速越低，其效率越低，图 1 所示为液力耦合 器的效率曲线。 图 1 液力耦合器的效率曲线 液力耦合器属转差损耗型调速，是低效调速 设备，在调速的过程中转差功率以热能的形式损耗在油中。这不仅消耗了能量，而且使液力 耦合器油温升高，为此必须采取妥善的冷却方式，特别是在环境温度较高的场合应用，对冷 却的要求更高。 例如某发电厂的给水泵的液力耦合器在夏季不得不采取不间断的冲水冷却等 措施，即使如此，有时仍会因温度过高，威胁到液力耦合器安全时，不得不停机，以使温度 降下来。 (4) 额定转差率 高压变频器没有转差率问题，负载与电动机同轴，电机能达到额 定转速，即电机转速与负载转速相同 能达到额定压力和额定风量(流量)。在电机结构允许 的情况下，还可以超过额定转速运行。液力耦合器由于是柔性连接，存在着固定的转差率， 即液力耦合器的转差率≥3%，所以，负载的转速不可能达到电机的转速，最高只能达到电 机转速的 97%，因此负载(风机、水泵等)就不能达到额定输出，其压力最高只能达到额定 压力的 94%，而风量(流量)最高只能到额定值的 91%左右。 (5) 起动性能 高压变频器 具有真正意义上的软起动功能， 它可以使起动电流值保持在额定电流以内， 不会对电网造成 冲击，也不会对所传动的风机、泵类的机械设备带来冲击，是最理想的软启动设备。液力耦 合器属于直接起动类型，电动机的起动电流约为额定电流的 4~7 倍，对电网造成冲击，特 别是在电网容量受限而电机容量较大时，这种直接起动对电网所造成的冲击有时是不允许 的。例如某钢铁厂的一台 6kV 1400kW 的炉前风机，在采用液力耦合器的情况下，由于电 机的起动电流对电网的冲击大， 而不得不又增加了一台晶闸管高压软起动器。 (6) 可靠性 调速设备的可靠性是客户最关心的、最基本的、也是最主要的指标之一，它是能否保证生产 的正常运行的关键指标。高压变频器的可靠性高，故障率低，这在许多高压变频器应用中得 到证实。而液力耦合器则可靠性差，特别是漏油和打坏齿轮等。 (7) 维修工作量 高压变频 器由于可靠性高，故障率低而使其维修量少，据某电厂反映，给水泵采用的进口液力耦合器 维修工作量仅打坏齿轮一项就需维修费 30 余万元。当然，这也可能仅是个别的例子。但总 的来看液力耦合器的维修工作量大于高压变频器的维修工作量。 (8) 故障情况下对生产的 影响 在调速设备一旦发生故障时对生产会有什么影响，也是用户关心的一个问题。高压变 频器一旦发生故障，则可立即切出，并切换到工频电源上，使负载(风机、水泵等)能保持连 续运行。液力耦合器由于连接在电机和风机之间，一旦液力耦合器出了故障，负载便不能运 行，不能保证生产的连续性。 (9) 设备的利用率 即是否能够充分的利用调速设备。高压变 频器可以一机多用， 即一台高压变频器可以通过开关切换设备控制几台高压电机的运行。 液 力耦合器只能一机一用，一台液力耦合器只能供一台负载使用。 (10) 功率因数 高压变频 器由于采用二极管整流，可以保证电网侧的功率因数在 0.95 以上。液力耦合器调速则使电 网侧功率因数降低，因为风机的电机的裕量都较大，输入电流中无功分量就越大，导致其在 低功率因数下运行。 (11) 价格 价格的高低是客户关心的重要指标之一。高压变频器的价 格贵，液力耦合器价格便宜，这是液力耦合器与高压变频器相比的主要优势之一。 (12) 占地面积 高压变频器

设备占地面积较大，它包括变频器本身和与之配套的设备，但它可分 散安装在控制室(如变频器)或室外(如变压器); 液力耦合器占地面积小， 但它必须安装在电 机和负载之间并与之同轴，需作基础固定。 四、高压变频器和液力耦合器的实际应用： 高压变频器和液力耦合器的实际应用： 在黑龙江某发电厂在 10 号炉的引风机上用液力耦合器运行，在 13 号炉的引风机上采用 是高压变频装置进行调速。10 号炉和 13 号炉都是同型号的 100MW 机组，其引风机用容量 是 630KW 的异步电动机进行拖动。 (一)、高压变频器运行的数据： 13 号发电机组有功负荷工况下，引风机拖动电动机分别在旁路、调速运行工况时，实际 测量了电机的电流、电压和功率因数，并计算消耗的电量： 1、50MW 负荷 2、60MW 负荷 3、70MW 负荷 4、80MW 负荷 5、90MW 负荷 6、100MW 负荷 (二)、液力耦合器运行的数据： 10 号发电机组有功负荷工况下，引风机拖动电机分别全转速、调速运行工况时，实际测 量的电机的电流、电压和功率因数，并计算消耗的电量： 1、50MW 负荷 2、60MW 负荷 3、70MW 负荷 4、80MW 负荷 5、90MW 负荷 6、100MW 负荷 （三）机组运行时引风机的耗电量： （1）机组每天平均运行工况： 电厂是属于调峰电厂，每天的发电负何统一由调度进行调配，一天中的变化量极大，根 据电厂全年机组运行的工况总结，得出平均一天的机组工况如下： 50MW 夜晚 23 点到凌晨 3 点，时间为 4 小时 60MW 夜晚 50MW 的前后 1.5 小时，时间为 3 小时 70MW 凌晨 5 点到上午 8 点,晚 8 点到晚 10 点，时间为 5 小时 80MW 白天平均时间为 3 小时 90MW 白天平均时间为 3 小时 100MW 白天平均时间为 6 小时 (2)高压变频器运行的 13 号机组引风机电机的耗电量: 旁路运行时日耗电: 149 * 4 + 215 * 3 + 253 * 5 + 286 * 3 + 313 * 3 + 384 * 6 = 6627 调速运行时日耗电: 47.33 * 4 + 76 * 3 + 138 * 5 + 226 * 3 + 270 * 3 + 367 * 6 = 4787.32 调速运行比旁路运行单台电动机日节约电量: 6627 - 4787.32 = 1839.68(KW) (3)液力耦合器运行的 10 号机组引风机电机的耗电量: 液力耦合器全转速运行时日耗电: 146.6 * 4 + 271 * 3 + 316 * 5 + 371 * 3 + 419 * 3 + 480 * 6 = 8227.6 液力耦合器全调调速运行时日耗电: 95.6 * 4 + 128 * 3 + 194 * 5 + 274 * 3 + 321 * 3 + 393 * 6 = 5879.4 (4) 采用两种调速方式的节能对比: 变频器旁路运行属于用电动机直接拖动引风机,作为引风机定速运的参考基准: ●高压变频器调速运行时比直接拖动运行单台电动机日节约电量: 6627 - 4787.32 = 1839.68(KW) ●液力耦合器调速运行时比直接拖动运行单台电动机日节约电量: 6627 – 5879.4 = 747.6 (KW) ●高压变频器调速运行时比液力耦合器调速运行单台电动机日节约电量: 1839.6 – 747.6 = 1092 (KW) ●高压变频器调速运行时比液力耦合器调速运行单台电动机年节约电量: 1092 * 365 = 398580 (KW) 五、结束语 通过对高压变频器与液力耦合器两种调速设备的对比，高压变频器在节能和精度调节上 具有无可比拟的优势。但高压变频器的价格还比较昂贵，结构和操作还很复杂，阻碍其推广 及应用的速度，但随着现代电子器件日新月异的快速发展，矢量驱动回路的成熟，高压变频 的价格和结构将不断的下降和简化，最终取代液力耦合器。

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