图8 液力耦合器安装图
在安装时，液力耦合器安装在电动机与负载之间，通常由于负载较大，且与其它设备有联锁，采用将电机后移方案，在改造方案中需重新做电机的基础。
3.3 液力耦合器的工作原理
电动机运行时带动液力耦合器的壳体和泵轮一同转动，泵轮叶片内的液压油在泵轮的带动下随之一同旋转，在离心力的作用下，液压油被甩向泵轮叶片外缘处，并在外缘处冲向涡轮叶片，使涡轮在受到液压油冲击力而旋转;冲向涡轮叶片的液压油沿涡轮叶片向内缘流动，返回到泵轮内缘，然后又被泵轮再次甩向外缘。液压油就这样从泵轮流向涡轮，又从涡轮返回到泵轮而形成循环的液流。液力耦合器中的循环液压油，在从泵轮叶片内缘流向外缘的过程中，泵轮对其作功，其速度和动能逐渐增大;而在从涡轮叶片外缘流向内缘的过程中，液压油对涡轮作功，其速度和动能逐渐减小。液压油循环流动的产生，是泵轮和涡轮之间存在着转速差，使两轮叶片外缘处产生压力差。液力耦合器工作时，电动机的动能通过泵轮传给液压油，液压油在循环流动的过程中又将动能传给涡轮输出。液压油在循环流动的过程中，除受泵轮和涡轮之间的作用力之外，没有受到其他任何附加的外力。根据作用力与反作用力相等的原理，液压油作用在涡轮上的扭矩应等于泵轮作用在液压油上的扭矩，这就是液力耦合器的工作原理。
3.4 液力耦合器的调速方法
液力耦合器在实际工作中的情形是:电动机驱动泵轮旋转，泵轮带动液压油进行旋转，涡轮即受到力矩的作用，在液压油量较小时，当其力矩不足于克服负载的起步阻力矩时，所以涡轮还不会随泵轮的转动而转动，增加液压油，作用在涡轮上的力矩随之增大，作用在涡轮上的力矩足以克服负载起步阻力而起步，其液压油传递的力矩与负载力矩相等时，转速随之稳定。负载的的力矩和转速平方成正比，当随着液压油量的增加，输出力矩加大，涡轮的转速随之加大，达到调节转速的目的。
液力耦合器的工作时，其力矩与速度之间的变化，如图9所示的速度矢量图。
图9 液力耦合器速度矢量图
油液螺旋循环流动的流速vt保持恒定，vl为泵轮和涡轮的相对线速度，ve为泵轮出口速度vr为油液的合成速度。涡轮高速转动，即输出和输入的转速接近相同时小，而合成速度vr与泵轮出口速度之的夹角很大，这使液流对涡轮很小，这将使输出元件滑动，速度降低。当将油液量加大，相对速度vl和合成速度vr都很这就使液流对涡轮叶片的推力变大，直到有足够的循环油液对涡轮产生足够的冲击力，输出转速变高。
3.6 液力耦合器的转换效率
液力耦合器调速原理表明，传动速度的改变，实质是机械功率调节的结果。因此液力耦合器输出转速的降低，实际是输出功率减小。在调速过程中，液力耦合器的原传动转速没有发生变化，假设负载转矩不变，原传动的机械功率也不变，那么输入与输出功率的差值功率那里去了呢，显然是被液力耦合器以热能形式损耗掉了。设原传动功率为pm1，输出功率为pm2，损耗功率则为
δp=pm1-pm2
由以上公式说明液力耦合器是一种耗能型的机械调速装置，调速越深(转速越低)损耗越大，对于平方转矩负载，由于负载转矩按转速平方率变化，原传动输入功率则按转速的平方率降低，损耗功率相对小一些，但输出功率是按转速的立方率减小，调速效率仍然很低。同时在运行中耦合器排油温度高，一般勺管位置是在50%左右最高,因为这时涡轮中的油有一半,涡轮与泵轮介面摩擦产生热量大,勺管位置低时涡轮中油少,泵轮与涡摩擦产生的热量虽然大,冷油器可以冷却,勺管位置高时滑差率小,所以排油温度不高，一般耦合器的工作冷油器的冷却水门是不调节的，故而低转速时产生的热量是可能通过冷油器带走的，故而随着转速的升高，工作油温是不断增加的。但随着转速的提高，工作油的循环量也增加了，因此工作油有一个高温点，在高温点，液力耦合器的损耗最大。
3.7 液力耦合器的性能特点
（1） 应用范围
l调速范围宽，可实现从零调节;
l没有电气连接，可工作于危险场地，对环境要求不高。
(2) 技术成熟
l结构简单，操作方便;
l多年研究，结构合理;
l全部国产化，维修方便。
(3) 性能指标
l价格便宜，对精度要求低;
l能量转换效率低;
l结构简单，故障率低;
l运行时需加专用的冷却系统;
l液压油老化后定时更换。
4 变频装置和液力耦合器的优缺点比较
4.1 节能效果
(1) 变频装置节能效果好，功率因数高;
(2) 液力耦合器节能效果低，在低速时，有近3/4的能量被浪费。大容量的设备还应添加水冷系统。
4.2 安装方式
(1) 变频装置安装方便，电机和负荷不动，将其加入电源侧即可;
(2) 液力耦合需装在电机和负荷中间，在安装时需将电机移位方能安装。
4.3 安全性
(1) 变频装置在出现问题后，可以进行旁路的方式运行，不影响生产品;
(2) 液力耦合器出现问题后，必需停机维修，影响生产的正常进行。
4.4 运行精度
(1) 变频运行精度高，可以实现精确调节，速度是由输出频率限定，当负荷出现波动时，转速不变;
(2) 力耦合器靠油量和负荷的拉动调速，调速精度低，当负荷变化时，转速随之变化。
4.5 维护费用
(1) 变频调速维护费用低，在设备正常运行时无消耗品;
(2) 液力耦合器在运行一定时间后，需对液压油进行更换;
(3) 操作性
l变频调速操作复杂，需要对操作人员进行专门的培训;
l液力耦合器操作简单，方便。
(4) 经济性
l变频调速装置价格昂贵;
l液力耦合器价格便宜。
5 高压变频器和液力耦合器的实际应用的比较
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，其引风机用容量都是630kw的异步电动机进行拖动。
5.1 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,如表1～表6所示。
表1 50mw负荷
表2 60mw负荷
表3 70mw负荷
表4 80mw负荷
表5 90mw负荷
表6 100mw负荷
5.2 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，如表7～表12所示:
表7 50mw负荷
表8 60mw负荷
表9 70mw负荷
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