【摘要】：風(fēng)機(jī)、水泵等旋轉(zhuǎn)類機(jī)械是廣泛應(yīng)用與冶金、礦山、電力等行業(yè)的動力設(shè)備，其電能消耗占據(jù)我國工業(yè)用電的很大比重。風(fēng)機(jī)、水泵只要變速調(diào)節(jié)運(yùn)行就能夠節(jié)能，因此開展變速調(diào)節(jié)技術(shù)的研究對能源的高效率利用具有重要意義。目前，，工業(yè)生產(chǎn)中的動力機(jī)向大功率、大容量方向發(fā)展，風(fēng)機(jī)水泵的運(yùn)行功率也上升至幾千到幾萬千瓦，但是已有的調(diào)速技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)大功率、大容量傳遞功率情況下傳動系統(tǒng)的寬調(diào)速范圍、高效率傳動。在這樣的背景下本文針對大功率風(fēng)機(jī)水泵的變速調(diào)節(jié)開展研究，探索新的技術(shù)解決方案，對于我國電力生產(chǎn)中使用的大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的節(jié)能降耗、提高設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性具有重要的意義。本文受到吉林大學(xué)基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目“大功率多元復(fù)合液力調(diào)速系統(tǒng)研究”的資助，論文研究了一種恒速輸入、無級變速輸出的傳動裝置——大功率多元液力調(diào)速系統(tǒng)，該系統(tǒng)適用于大功率泵與風(fēng)機(jī)的變速調(diào)節(jié)運(yùn)行。多元液力調(diào)速系統(tǒng)基于功率分流傳動原理，具有傳遞功率大、調(diào)速范圍寬、傳動效率高的特點(diǎn)。論文圍繞傳動系統(tǒng)模型、調(diào)速系統(tǒng)的功率分析、導(dǎo)葉可調(diào)式液力變矩器以及系統(tǒng)的輸出特性等關(guān)鍵問題所做的研究工作和得出的結(jié)論如下： （1）分析了兩種基于功率分流傳動原理的傳動系統(tǒng)方案，即雙電機(jī)并聯(lián)驅(qū)動的傳動模式和單電機(jī)驅(qū)動的傳動模式，分析了兩種模式各自的特點(diǎn)。提出了基于功率分流傳動原理的多元液力調(diào)速系統(tǒng)傳動模型，對多元液力調(diào)速系統(tǒng)的不同工作階段做了簡要分析。采用行星輪系功率流分析的節(jié)點(diǎn)法對兩排行星輪系和導(dǎo)葉可調(diào)式變矩器組成的液力調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行了功率流向的分析。得出了固定行星輪系和旋轉(zhuǎn)行星輪系的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩以及功率的關(guān)系式，同時得出了導(dǎo)葉可調(diào)式變矩器的泵輪和渦輪上的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩以及功率關(guān)系式，給出了調(diào)速系統(tǒng)的效率計算公式。 （2）運(yùn)用相似法設(shè)計了調(diào)速系統(tǒng)中的關(guān)鍵液力元件——導(dǎo)葉可調(diào)式液力變矩器。完成了變矩器循環(huán)圓和葉片等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的設(shè)計，得到了D=710mm可調(diào)式變矩器的模型。并對設(shè)計的導(dǎo)葉可調(diào)式變矩器建立了流場計算模型，用CFD方法對不同開度不同工況的可調(diào)式變矩器內(nèi)流場進(jìn)行了數(shù)值仿真，預(yù)測了其內(nèi)部流場特性和外部轉(zhuǎn)矩特性。同時采用數(shù)值仿真的方法對調(diào)速型液力偶合器與液力減速器的性能進(jìn)行了研究，分析了不同充液率下調(diào)速型液力偶合器的原始特性和液力減速器的制動特性。 （3）在完成液力偶合器的原始特性計算基礎(chǔ)上，預(yù)測了不同充液率下低速段調(diào)速系統(tǒng)的輸出特性；在完成了可調(diào)式變矩器特性計算的基礎(chǔ)上對高速段液力調(diào)速系統(tǒng)的輸出特性做出了預(yù)測。將調(diào)速系統(tǒng)與離心式風(fēng)機(jī)匹配，研究了導(dǎo)葉開度與系統(tǒng)輸出特性的關(guān)系，隨著導(dǎo)葉開度的增大，調(diào)速系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩都增大，進(jìn)入變矩器的功率和液力功率占輸入功率的比值都增大。同時研究了調(diào)速過程中導(dǎo)葉可調(diào)式變矩器特性參數(shù)隨開度的變化規(guī)律。分析了固定行星齒輪特性參數(shù)對液力調(diào)速系統(tǒng)高效區(qū)間范圍的影響，當(dāng)增大固定行星齒輪特性參數(shù)時，調(diào)速系統(tǒng)的高效區(qū)間向低轉(zhuǎn)速區(qū)間移動。改變特性參數(shù)后的調(diào)速系統(tǒng)相比原設(shè)計的調(diào)速系統(tǒng)在調(diào)速范圍內(nèi)有更高的運(yùn)行效率。最后比較了運(yùn)用調(diào)速系統(tǒng)和液力偶合器對離心式風(fēng)機(jī)負(fù)載調(diào)速的效率曲線，使用液力調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速能夠在更寬的調(diào)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效率的傳動，具有更顯著的節(jié)能優(yōu)勢。
[Abstract]:Rotating machinery, such as fan and water pump, is a widely used power equipment in the fields of metallurgy, mine, electric power, etc., and its electric energy consumption occupies a great proportion of China's industrial electricity consumption. As long as the variable-speed regulation and operation of the fan and the water pump can save energy, the research of the variable-speed regulation technology is of great significance to the high-efficiency utilization of energy. At present, the power machine in the industrial production is developed in the direction of high power and large capacity, and the operating power of the fan water pump is also increased to several thousand to several thousand kilowatts, but the existing speed regulation technology is difficult to realize the wide speed regulation range and high efficiency transmission of the transmission system under the condition of high power and large capacity transmission power. In this background, this paper studies the variable-speed regulation of high-power fan water pump, and probes into the new technical solution, which is of great significance to the energy-saving, energy-saving and energy-saving of large-scale rotating machinery used in power production in China, and to improve the safety and reliability of equipment operation. This paper is supported by the "Research on High-power and Multi-element Compound Hydraulic Speed-regulating System" of the basic scientific research operating expense project of Jilin University. The paper studies a high-power multi-component hydraulic speed-regulating system with constant-speed input and variable-speed output. The system is suitable for the variable-speed regulation and operation of high-power pump and fan. The multi-element hydraulic speed regulation system is based on the principle of power split transmission, and has the characteristics of large transmission power, wide speed regulation range and high transmission efficiency. The research work and conclusion about the key problems such as the transmission system model, the power analysis of the speed-regulating system, the adjustable guide vane and the output characteristic of the system are as follows: (1) Two transmission systems based on the principle of power split transmission are analyzed In this case, the transmission mode and the single-motor-driven transmission mode of the double-motor are driven in parallel, and the respective states of the two modes are analyzed. In this paper, the transmission model of the multi-element hydraulic speed regulation system based on the power split transmission principle is put forward, and the different working stages of the multi-element hydraulic speed-regulating system are briefly described. Analysis of the power flow direction of two rows of planetary gear train and guide vane adjustable torque converter by using the node method of planetary gear train power flow analysis The relationship between the speed, torque and power of the fixed planetary gear train and the rotating planetary gear train is derived, and the speed, torque and power relation of the pump wheel and the turbine of the variable torque converter of the guide vane are obtained, and the efficiency of the speed regulation system is given. The key hydraulic element _ guide vane adjustable hydraulic system in the speed-regulating system is designed by using the similar method. The torque converter is designed to complete the key links such as the cycle circle and the blade of the torque converter, and the D = 710 mm adjustable torque converter is obtained. The flow field calculation model is established for the designed guide vane adjustable torque converter, and the flow field of the adjustable torque converter with different opening degrees is simulated by the CFD method, and the internal flow field characteristics and the external rotation of the torque converter are predicted. In this paper, the performance of the speed-regulating fluid coupling and the hydraulic speed reducer is studied by means of numerical simulation, and the original characteristics of the speed-regulating fluid coupling and the system of the hydraulic speed reducer are analyzed. (3) Based on the calculation of the original characteristic of the fluid coupling, the output characteristic of the low-speed section speed-regulating system under different liquid-filling rate is predicted, and the output characteristic of the high-speed section hydraulic speed-regulating system on the basis of the calculation of the characteristic of the adjustable torque converter is completed. The relationship between the opening degree of the guide vane and the output characteristic of the system is studied. With the increase of the opening of the guide vane, the output speed and the torque of the speed-regulating system are increased, and the power and the hydraulic power of the torque converter account for the input power. The ratio is increased. At the same time, the characteristic parameters of the variable torque converter of the guide vane in the speed regulation process are studied with the opening degree. The influence of the characteristic parameters of the fixed planetary gear on the high-efficiency section range of the hydraulic speed-regulating system is analyzed. When the characteristic parameters of the fixed planetary gear are increased, the high-efficiency section of the speed-regulating system is low The speed-regulating system of the original design is higher in the speed-regulating range than the speed-regulating system of the original design compared with the speed-regulating system after changing the characteristic parameters and the efficiency curve of the load regulation of the centrifugal fan by the speed regulation system and the fluid coupling is finally compared, the speed regulation of the hydraulic speed regulation system can be used for realizing high-efficiency transmission in a wider speed regulation range,
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TH137.332

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