Для того чтобы выбрать тип и мощность электронасосной установки, необходимо исходя из местных условий решить вопрос о схеме водоснабжения. Подачу воды осуществляют в основном через водонапорный котел или водонапорный бак с приводом центробежных насосов от асинхронных двигателей.
Непосредственная подача воды от насоса в распределительную сеть осуществляется в открытых оросительных системах с приводом от асинхронных двигателей.
Для принятой схемы водоснабжения выбирают насос (в большинстве случаев надежный и простой в эксплуатации насос центробежного типа).
Для выбора насоса и определения его мощности по водопотреблению определяют требуемые подачу и напор.
Подачу Qн (л/ч) насоса находят из следующего соотношения:
Qн = Qmaxч = (kч х kсут х Qср.сут ) / (24 η),
где Qmaxч — возможный максимальный часовой расход воды, л/ч, kч — коэффициент неравномерности часового расхода, kсут — коэффициент неравномерности суточного расхода (1,1 — 1,3), η — КПД установки, учитывающий потери воды), Qср.сут — среднесуточный расход воды, л/сут.
Напор насоса выбирают таким, чтобы он мог подавать воду при необходимом давлении в заданную точку. Требуемый напор насоса Ннтр определяется высотой всасывания Нвс и высотой нагнетания Ннг, сумма которых определяет статический напор Нс, потерями в трубопроводах Hп и разностью давлений на верхнем Рву и нижнем Рну уровнях.
Учитывая, что напор H = P/ρg, где Р — давление, Па, ρ — плотность жидкости, кг/м3, g — 9,8 м/с2 — ускорение свободного падения, g — удельный вес жидкости, к/м3, получаем:
Ннтр = Hc + Hп + (1/ρ) х (Рву — Рну)
Зная требуемые расход и напор, по каталогу выбирают насос подходящих параметров с учетом возможной частоты вращения приводного двигателя. Далее определяют мощность электродвигателя насоса.
По универсальной характеристике выбранного насоса уточняют его подачу Qн напор Нн и определяют коэффициент полезного действия ηн и мощность насоса Рн.
Мощность (кВт) двигателя привода насоса Pдв = (kз х ρ х Qн х Нн) / (ηн х ηп),
где — kз коэффициент запаса, зависящий от мощности электродвигателя насоса: Р, кВт — (1,05 — 1,7), т.к. в реальных условиях работы насосов могут происходить утечки воды из напорного трубопровода (вследствие неплотностей соединений, разрывов трубопровода и пр, поэтому электродвигатели для насосов выбирают с некоторым запасом мощности.
Чем больше мощность, тем меньше коэффициент запаса можно принять. Так для мощности электродвигателя насоса 2 кВт — kз = 1,5, 3 кВт — kз = 1,33, 5 кВт — kз =1,2, при мощности больше 10 кВт- kз = 1,05 — 1,1.
ηп — КПД передачи (для прямой передачи 1, клиноременной 0,98, зубчатой 0,97, плоскоременной 0,95), ηн — КПД насосов поршневых 0,7 — 0,9, центробежных 0,4 — 0,8, вихревых 0,25 — 0,5.
Для центробежных насосов особенно важен правильный выбор угловой скорости насоса, так как его производительность пропорциональна угловой скорости, напор и момент — квадрату угловой скорости, мощность — ее кубу: Q ≡ ω, H ≡ ω2, М≡ ω2, P ≡ ω3
Из этих соотношений следует, что при увеличении угловой скорости насоса мощность его возрастает, что может привести к перегреву электродвигателя. При занижении угловой скорости двигателя напор насоса может оказаться недостаточным для расчетной подачи.
Выбирая электронасосный агрегат по каталогу, необходимо учитывать его рабочие характеристики (рис.
1) и характеристику магистрали, на которую работает насос, то есть зависимость между подачей и суммарным значением напора, требуемого для подъема воды на заданную высоту, преодоления гидравлических сопротивлений и создания избыточного давления на выходе из нагнетательного трубопровода. Нужно стремиться к тому, чтобы рабочая точка А находилась в зоне максимальных значений КПД агрегата.
Рис. 1. Характеристики насоса при различных частотах вращения (1, 2, 3, 4), магистрали при различных степенях дросселирования (5, 6) и КПД (7) насоса при номинальной частоте вращения.
Тип электродвигателя выбирают, исходя из условии окружающей среды и особенностей монтажа.
Например, для привода погружных насосов типа ЭЦВ применяют электродвигатели мощностью 0,7 — 65 кВт специального исполнения типа ПЭДВ, рассчитанные для работы в буровых скважинах диаметром от 100 до 250 мм с подачей на высоту до 350 м. Обмотка статора двигателя выполнена проводом с полихлорвиниловой влагостойкой изоляцией.
Электродвигатель вместе с насосом устанавливается в скважине погруженным в откачиваемую воду (рис. 3).
Пример условного обозначения агрегата: ЭЦВ-6-10-80-М, где ЭЦВ-6 — электронасосный скважинный агрегат для воды с характеристикой «6» по диаметру скважины, а именно — для скважины с внутренним диаметром 149,5 мм, 10 — номинальная подача насоса, м3/ч, 80 — номинальный напор, м, М — вид климатического исполнения по ГОСТ 15150-69.
Условное обозначение электродвигателя, применяемого в агрегате: ПЭДВ4-144 (ПЭДВ — погружной электродвигатель водозаполненный, 4 — номинальная мощность, кВт, 144 — максимальный размер в поперечном сечении, мм).
Рис. 2. Электронасосный центробежный скважинный агрегат для воды: 1 — насос, 2 — обойма, 3 — головка, 4 — обратный клапан, 5 — рабочее колесо, 6 — лопаточный отвод, 7 — муфта, 8 — двигатель, 9 — верхний подшипниковый щит, 10 — статор, 11 — ротор, 12 — нижний подшипниковый щит, 13 — днище, 14 — пробка, 15 — пробка-фильтр, 16 — шпилька, 17 — сетка, 18 — кожух
Рис. 3. Схема расположения агрегата в скважине: 1 — агрегат, 2 — водоподъемная колона, 3 — датчик «сухого хода», 4 — кабель, 5 — муфта, 6 — опорная плита или оголовок, 7 — колено, 8 — кран трехходовой, 9 — манометр, 10 — задвижка, 11 — станция управления и защиты, 12 — хомут, 13 — фильтр
В приводе непогружных центробежных и вихревых насосов используют асинхронные короткозамкнутые двигатели я и двигатели с фазным ротором с влагостойкой изоляцией мощностью 1,5 — 55 кВт.
Погружные электронасосы в зависимости от уровня залегания водоносного слоя эксплуатируют на глубинах 40 — 230 м.
Механическая характеристика центробежного насоса имеет вентиляторный вид. Момент сопротивления трения в подшипниках насоса Мс — 0,05 Мн.
Средний момент поршневого насоса при работе на магистраль, где поддерживается постоянный напор, не зависит от угловой скорости вращения. Пуск поршневого насоса осуществляется при открытой задвижке на напорном трубопроводе. Иначе может произойти авария.
Центробежный насос можно пускать как при открытой, так и при закрытой задвижке на напорном трубопроводе.
С учетом условий окружающей среды, особенностей монтажа, необходимой мощности и частоты вращения насоса по справочным таблицам выбирают электродвигатель соответствующего типа.
Подруливающие устройства: показатели, мощность, электродвигатели
Подруливающие устройства предназначены для создания поперечного упора при швартовках судна или входах в узкости. Для увеличения вращающего момента относительно центра масс они располагаются в носовой или носовой и кормовой оконечностях судна.
К основным показателям подруливающих устройств относятся тип движителя, тип электродвигателя, номинальная мощность, относительный упор. В качестве движителей используются водометные с гребным винтом регулируемого или фиксированного шага, крыльчатые и струйные.
Крыльчатые движители, как и винты регулируемого шага, позволяют изменять направление и силу тяги путем поворота лопастей двигателя без изменения направления и частоты вращения двигателя, что дает возможность уменьшить его габаритные размеры и упрощает систему управления. Струйные движители применяются редко.
В качестве электродвигателей для подруливающих устройств применяются асинхронные с короткозамкнутым и фазным ротором, двигатель постоянного тока (система Г —Д). Мощность электродвигателя подруливающего устройства зависит от требуемой силы тяги F, которая определяется на основании опыта эксплуатации построенных судов:
где f — относительный упор; L — длина судна между перпендикулярами; Т — осадка.
Относительный упор для судов с умеренной маневренностью можно принять f = 0,05 — 0,1 кН/м2, для судов с повышенной маневренностью f = 0,1 — 0,17 кН/м2.
Если скорость истечения воды равна v, то мощность, развиваемая подруливающим устройством, Pп = Fv, а мощность электродвигателя:
где ηг — гидравлический к. п. д. движителя; ηм — к. п. д. механической передачи. Номинальная мощность электродвигателя подруливающего устройства даже при малых значениях f составляет 5—10 % мощности судовой энергетической установки, поэтому он является наиболее мощным приемником электроэнергии.
Рис. 1. Подруливающее устройство теплохода типа «Родина»
Рис. 2. Принципиальная схема управления электродвигателем подруливающего устройства
При использовании асинхронных электродвигателей и работе их в условиях ограниченной мощности судовой электростанции необходимо принимать меры для уменьшения пускового тока. Поэтому в существующих установках применяют следующие способы пуска: переключением обмоток статора со «звезды» на «треугольник»; введением резисторов в цепь ротора двигателей с фазным ротором; введением резисторов в цепь статора; пуск двигателя при пониженном напряжении, приложенном к статору, при питании от отдельного генератора. Питание электродвигателя подруливающего устройства осуществляется от шин судовой электростанции или отдельного дизель-генератора судовой электростанции. В последнем случае исключаются колебания напряжения в судовой сети, вызванные пусковыми токами двигателя. Однако этот способ возможен лишь тогда, когда единичная мощность генератора превышает мощность подруливающего устройства. Установка специального дизель-генератора, работающего только на подруливающем устройстве, нерациональна, так как последнее работает сравнительно редко.
На рис. 1 показано подруливающее устройство с винтом фиксированного шага, установленное на теплоходе типа «Родина». В этом устройстве гребной винт и ротор короткозамкнутого асинхронного электродвигателя совмещены в одно целое 1.
Статор электродвигателя 2 и его ротор находятся в потоке воды, поэтому обмотки двигателя имеют специальную изоляцию, рассчитанную для работы в воде. В такой компактной установке потери минимальные из-за отсутствия сальников и длинных изогнутых трубопроводов.
Для выемки и осмотра электродвигателя предусмотрены клинкетные задвижки 3, в закрытом состоянии предотвращающие поступление воды в корпус судна.
Бортовые ограждающие решетки 4 препятствуют случайному попаданию крупных предметов в подруливающее устройство и закручиванию потока воды, увеличивая тем самым гидравлический к. п. д.
На рис. 2 приведена схема пуска и управления электродвигателем подруливающего устройства теплохода типа «Родина». Схема предусматривает пуск асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором переключением обмоток статора со «звезды» на «треугольник».
Схема состоит из следующих элементов: кнопочного поста управления с кнопками S1 — S3; магнитной станции с реверсивными контакторами К1 и К2, пусковыми контакторами К4 и К5, реле времени КЗ и предохранителями F1 — F4, защищающими цепи управления от короткого замыкания.
Для подготовки схемы к действию включается автоматический выключатель F1Q. Электродвигатель включается нажатием одной из кнопок S1 или S2, при этом подается питание на реверсивный контактор К1 или К2 соответственно. После замыкания силовых контактов К1.1 или К2.1 получает питание катушка К4 контактора, включающего своими контактами К1.4 обмотки статора на «звезду» и катушку КЗ реле времени. По истечении промежутка времени, достаточного для разгона двигателя, контакт КЗ.2 в цепи катушки К4 размыкается, а в цепи катушки К5 замыкается контакт К3.1. Катушка К4 обесточивается, ее контакты К4.1 размыкаются, а вспомогательный контакт К4.2 в цепи катушки К5 замыкается, подавая ей питание. Контактор К5, сработав, замыкает силовые контакты К5.1, соединяя обмотки двигателя «треугольником», а вспомогательным контактом К5.2 обесточивает катушки КЗ и К4. Для остановки двигателя нужно нажать кнопку S3 «Стоп».
От перегрузок и коротких замыканий двигатель защищает автоматический выключатель F1Q. Нулевая блокировка осуществляется контакторами К1 и К2.
Насос и его двигатель. Принцип работы асинхронного электродвигателя
Мы каждый день узнаем о насоса что-нибудь новенькое, такое, о чем мы раньше, по многим причинам, и не задумывались. У нас есть насос, он прекрасно качает воду из источника, которой хватает на полив сада-огорода и пользование ею всеми членами семьи и на работу всей бытовой техники. Зачем нам знать еще больше об этом удивительном агрегате?
Мы даже знаем сейчас, что каждый, в принципе, бытовой насос, в зависимости от его конструкции, можно использовать, как в качестве перекачивающего устройства, придав ему механическую энергию внешнего привода, так и в качестве двигателя, через который можно получить дополнительную энергию. Например, раскручивая ротор электродвигателя насоса струей поступающей жидкости, можно, при некотором изменении конструкции, получить источник электроэнергии в доме.
Если взять более простые конструкции, то можно привести пример водяной мельницы, где двигателем и своеобразным механическим насосом можно рассматривать ее водное колесо. Многие, если не сказать, большинство гидронасосов имею возможность обратного применения.
Но сейчас речь пойдет совсем о другом. Мы поговорим о стандартном применении гидронасосов и источниках энергии для них, которые применяются в бытовых и промышленных агрегатах перекачки воды.
Мы будем говорить о самом выгодном виде механических двигателей для насосов – электродвигателях, которые имеют самое широкое распространение в насосах, как бытовых, так и во всех отраслях промышленности.
Асинхронный электродвигатель. Плюсы и минусы применения. Конструкции типов
Положительные стороны от применения электродвигателей в работе насосов видны с первого раза: это частые включения (повторные пуски) двигателей в работу в зависимости от водных параметров в магистрали, малое энергопотребление, простота конструкций и выгодность производства, динамичность и малые размеры электродвигателей и многое другое.
Мы разберем самый «выгодный» в производстве и простой в бытовом применении асинхронный электродвигатель (индукционный двигатель), как электрическую машину переменного тока с частотой вращения ротора меньшим по сравнению с частотой магнитного поля, которое создается токами в обмотке статора:
-
Он прост в изготовлении;
-
Имеет относительно низкую цену;
-
Надежен и неприхотлив при работе;
-
Энерго- и эксплуатационно малозатратен;
-
Имеет простой доступ к подключению в домашнюю электросеть без дополнительных преобразующих устройств;
-
Нет необходимости регулировать частоту вращения ротора.
Выбор электродвигателя в зависимости от условий окружающей среды
Число двигателей, эксплуатируемых в сельском хозяйстве страны, непрерывно растет, при этом предпочтение отдают асинхронным двигателям.
Преимущественное применение асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором можно объяснить спецификой работы электроприводов в сельском хозяйстве.
Электродвигатели работают при неблагоприятных условиях окружающей среды: химически активной атмосфере животноводческих помещений, большой запыленности зерноочистительно-сушильных комплексов, высокой влажности в кормоцехах, под открытым небом.
При выборе исполнения электродвигателя и другого электрооборудования необходимо учитывать влияние внешних возмущений, обусловленных метеорологическими (климатическими) факторами и техническими причинами.
Воздействия первого типа. Они зависят от условий климатического района. Пригодность изделия для этих условий эксплуатации характеризуют классом исполнения. Обозначения классов исполнения составляют из сокращенных обозначений соответствующего климатического района, для которого пригодно изделие, и категории размещения.
Выбор электродвигателя по климатическому исполнению и категории размещения. Различают четыре климатических района (табл.2.3)и пять категорий размещения.
2.3. Характеристика климатических районов
| Климат | Обозначение климата | Температуры, *С | |
| рабочие | предельные | ||
| верхние | нижние | верите | нижние |
|
|
- Категория 1 — изделия, предназначенные для эксплуатации под открытым небом.
- Категория 2 — изделия, предназначенные для работы в помещениях, где колебания температуры и влажности воздуха несущественно отличаются от колебаний на открытом воздухе (при отсутствии прямого воздействия солнечной радиации и атмосферных осадков).
- Категория 3 — изделия, предназначенные для работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией без искусственного регулирования климатических условий.
- Категория 4 — изделия, предназначенные для работы в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями.
- Категория 5 — изделия, предназначенные для работы в помещениях с повышенной влажностью.
Пример 2.14. Обозначение класса исполнения У1 указывает, что район с умеренным климатом (У), а изделие предназначено для эксплуатации под открытым небом (категория 1).
Воздействия второго типа.
Они обусловлены техническими причинами и представляют собой преимущественно микроклиматические и механические воздействия со стороны технических устройств непосредственного и косвенного окружения данного объекта. Это тепловые воздействия, загрязнение воздуха, воздействия пыли и водных брызг, условия, благоприятствующие образованию плесени, механические колебания и удары.
Пригодность изделия к условиям эксплуатации в таких случаях характеризуют его принадлежностью к классу эксплуатации.
Пример 2.15. Ряды для выбора /min, /^х, /5^, а также установленные стандартом значения или области значений для воздействий, обозначенных кодовыми цифрами, можно найти в ГОСТ 17516.
Выбор электродвигателя по степени защиты. Следующая важная характеристика электрооборудования — степень защиты, которую обозначают буквами IP, указывающими на международную систему обозначений, и двумя цифрами.
Степень защиты характеризует механическое экранирование подвижных или токоведущих частей внутри машины или устройства с целью защиты персонала от соприкосновения с ними, а также защиту встроенного в корпус оборудования от попадания твердых посторонних тел и защиту от проникновения воды.
Первая цифра в условном обозначении характеризует защиту от соприкосновения и попадания твердых тел (табл. 2.4), вторая — защиту от проникновения воды (табл. 2.5).
Таблица 2.4. Значение первой цифры в обозначении IP
| Условное обозначение | Исполнение |
| Открытое Защищенное от попадания частиц размером более 50 мм То же, но размером более 12 мм То же, но размером более 5 мм |
| Условное обозначение | Исполнение |
| Защищенное от попадания частиц размером более 1 мм Закрытое, защита от вредных отложений пыли Пыленепроницаемое обдуваемое, взрывозащищенное |
Таблица 2.5. Значения второй цифры в обозначении IP
| Условное обозначение | Исполнение |
|
Пример 2.16.
Выбор электродвигателя по условию защиты от воздействия внешней среды. По условиям защиты от воздействия внешней среды выпускают электродвигатели: защищенные, закрытые обдуваемые, продуваемые и взрывозащищенные.
В двигателе защищенного исполнения станина и подшипниковые щиты корпуса закрывают все вращающиеся и токоведущие части двигателя, предотвращая случайное прикосновение к ним и попадание внутрь посторонних предметов и капель. Окружающий воздух проникает во внутренние полости двигателя через вентиляционные окна.
У двигателей закрытого обдуваемого исполнения корпус не имеет вентиляционных окон и полностью закрывает все вращающиеся и токоведущие части двигателя.
В основном охлаждение двигателя этого исполнения осуществляется вентилятором, установленным снаружи на валу двигателя и защищенным кожухом из листовой стали.
Вентилятор засасывает воздух через отверстая в кожухе и направляет его вдоль наружных ребер станины, служащих для улучшения теплоотдачи двигателя.
Продуваемые двигатели имеют постороннее охлаждение, когда по одному трубопроводу подводят охлаждающий чистый воздух, а по другому отводят нагретый воздух.
Взрывозащищенные двигатели противостоят взрывам газа внутри машины и не передают пламя воспламеняющемуся газу вне нее и наоборот. Вследствие ухудшенных условий вентиляции и слабой теплоотдачи габариты и стоимость закрытых двигателей выше, чем у защищенных двигателей той же мощности.
При выборе двигателя по условиям защиты от воздействий внешней среды учитывают характер помещения и место установки электропривода.
Классификация помещений. Помещения классифицируют следующим образом.
- 1. Сухие, где относительная влажность не превышает 60 % (жилые помещения, конторы, клубы, некоторые производственные отапливаемые помещения) — рекомендуется защищенный тип электродвигателя.
- 2. Влажные, в которых относительная влажность не превышает 75 %, пары или конденсирующаяся влага выделяется лишь временно и притом в небольших количествах (неотапливаемые помещения, сени жилых домов, склады, подсобные помещения мастерских) — рекомендуются защищенные электродвигатели.
- 3. Сырые, где относительная влажность длительно превышает 75 % — допускаются электродвигатели закрытого обдуваемого исполнения.
- 4. Особо сырые, в которых относительная влажность близка к 100 %. Потолок, стены, пол и предметы в помещении покрыты влагой (общественные кухни, бани, прачечные, уборные, помещения для запаривания кормов, овощехранилища, скотные дворы, птичники, теплицы, молокоперерабатывающие предприятия, моечные в мастерских) — допускаются электродвигатели закрытого обдуваемого исполнения.
- 5. Жаркие, в которых температура длительно превышает 30 °С, — рекомендуются защищенные электродвигатели.
- 6. Пыльные, в которых по условиям производства выделяется технологическая пыль в таком количестве, что она может оседать на проводах, проникать внутрь машин, аппаратов и т. п. — рекомендуются электродвигатели закрытого обдуваемого исполнения, допускаются продуваемые.
- 7. С химически активной средой, в которых по условиям производства постоянно или длительно содержатся пары или образуются отложения, действующие разрушающе на изоляцию и токове- душие части электоообооудования (скотные двооы. конюшни, телятники) — рекомендуются электродвигатели продуваемого исполнения; допускаются закрытые обдуваемые и даже защищенные, но в этом случае изоляция и детали должны быть защищены от коррозии и других химических воздействий.
- 8. Пожароопасные помещения и наружные установки, в которых хранят или применяют горючие вещества (мельницы, молотильные сараи, зернохранилища, овины, скотные дворы, конюшни, амбары) — применяют электродвигатели разных видов исполнений в зависимости от класса пожароопасности.
- 9. Взрывоопасные помещения и наружные установки, в которых по условиям технологического процесса могут образоваться взрывоопасные смеси горючих газов или паров с воздухом или другими газами — окислителями, а также горючих пылей и волокон с воздухом (нефтебазы, нефтехранилища) — применяют взрывозащищенные электродвигатели разных видов исполнений в зависимости от класса взрывоопасности.
Обозначение двигателей. Выпускаемые асинхронные двигатели серии 4А кроме двигателей основного исполнения включают в себя двигатели десяти модификаций, восьми специализированных и трех узкоспециализированных исполнений, что обеспечивает комплектацию всех сельскохозяйственных силовых электроустановок.
Обозначение типа двигателя и его номинальные данные указаны на заводском щитке в виде буквенных и цифровых обозначений.
При чтении слева направо эти обозначения расшифровываются следующим образом: 4 —четвертая единая серия; А — асинхронный двигатель; Н — защищенного исполнения (отсутствие буквы Н указывает на закрытое обдуваемое исполнение); А — станина и щиты из алюминиевого сплава; X — станина алюминиевая, щиты чугунные (отсутствие букв А и X указывает, что станина и щиты чугунные); две или три цифры указывают высоту оси вращения в миллиметрах; S, М, L — установочный размер по длине станины; А или В — длина сердечника статора; 2… 12 — число полюсов; буква с цифрой — климатическое исполнение и категория размещения.
Например, обозначение двигателя 4AH160S4Y3 означает: асинхронный короткозамкнутый двигатель четвертой единой серии, защищенного исполнения, с высотой оси вращения 160 мм, с установочным размером по длине станины S, четырехполюсный, для использования в местностях умеренного климата, третьей категории размещения.
Специализированные и узкоспециализированные исполнения отмечают буквами в конце обозначения. Например, 4A160S2CX означает двигатель сельскохозяйственного назначения.
Асинхронные двигатели сельскохозяйственного назначения. В сельскохозяйственном производстве используют асинхронные двигатели как общего применения, так и сельскохозяйственного назначения. Их выполняют мощностью до 30 кВт в закрытом обдуваемом исполнении со встроенными термосопротивлениями для осуществления температурной защиты и без них.
- Асинхронные двигатели применяют:
- для объектов сельскохозяйственного производства с повышенной влажностью и загазованностью воздуха (например, в животноводческих помещениях);
- для наружных установок (на зернотоках, на открытых площадках);
- для производственных помещений с пыльной, сырой и химически активной средой.
Для привода машин, работающих в животноводческих помещениях, следует применять электродвигатели сельскохозяйственного назначения со встроенными термосопротивлениями для осуществления температурной защиты и без них.
Эти двигатели со специальной пропиткой обмоток и окраской, меньше подвержены коррозии. Чтобы предотвратить попадание влаги внутрь двигателя, подшипниковые щиты и крышки устанавливают на заводе на сгущенной эмали или крем-неорганическом вазелине. Коробка выводов имеет уплотнение.
Обмоточные провода типа ПЭТ имеют нагревостойкость по классу F.
При выборе конструктивного исполнения двигателя следует стремиться к более тесному объединению электродвигателя с рабочей машиной. Для регулирования частоты вращения двигателя при его непосредственном соединении с машиной применяют, как правило, полупроводниковые преобразователи постоянного или переменного тока.
Электродвигатели для насосов и насосного оборудования
24.08.2017
Компактность конструкций, простота соединений с насосом, легкая автоматизация управления и относительно низкие эксплуатационные затраты предопределили массовое применение электродвигателей переменного тока в качестве привода для насосов систем водоснабжения и канализации.
К приводным электродвигателям насосных агрегатов помимо их большой мощности предъявляется ряд специфических требований. Одним из определяющих является необходимость пуска двигателей под нагрузкой.
Конструкция электродвигателя должна также допускать довольно продолжительное вращение ротора в обратную сторону (с угонной скоростью, определяемой характеристикой насоса), вызываемое сливом воды из напорных трубопроводов после отключения электродвигателя от сети при плановой или аварийной остановке агрегата.
Весьма желательной для улучшения условий работы энергетических систем, где применяются мощные насосные станции, является возможность частых повторных пусков, что, в свою очередь, предъявляет повышенные требования к конструкциям обмотки статора и пусковой обмотки электродвигателя, нагревание которых определяет продолжительность требуемой паузы между пусками и допустимое число пусков за рассматриваемый период.
Энергоснабжение и электропривод рассматриваются в специальных курсах, поэтому в настоящем учебнике лишь кратко освещаются особенности приводных электродвигателей различных типов, в значительной мере определяющие конструкцию и размеры машинного здания насосной станции
Асинхронные электродвигатели.
При работе этих двигателей частота вращения магнитного поля статора постоянна и зависит от частоты питающей сети (стандартная частота 50 Гц) и от числа пар полюсов, а частота вращения ротора отличается на величину скольжения, составляющую 0,012-0,06 скорости магнитного поля статора. Причиной исключительно широкого применения асинхронных электродвигателей является их простота и небольшая стоимость.
В зависимости от типа обмотки ротора различают асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым или с фазным ротором
Короткозамкнутые асинхронные электродвигатели являются наиболее подходящим электроприводом для небольших насосов они значительно дешевле электродвигателей всех других типов и, что очень существенно, обслуживание их гораздо проще Пуск этих электродвигателей — прямой асинхронный, при этом не требуется каких-либо дополнительных устройств, что дает возможность значительно упростить схему автоматического управления агрегатами
Однако при прямом включении короткозамкнутых асинхронных электродвигателей очень высока кратность пускового тока, который для двигателей мощностью 0,6 — 100 кВт при п = 750Н-3000 мин»' в 5-7 раз выше номинального тока такой кратковременный толчок пускового тока относительно безопасен для двигателя, но вызывает резкое снижение напряжения в сети, что может неблагоприятно сказаться на других потребителях энергии, присоединенных к той же распределительной сети. По этим причинам допустимая номинальная мощность асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, пускаемым прямым включением, зависит от мощности сети и в большинстве случаев ограничивается 100 кВт.
Асинхронные электродвигатели с фазным ротором имеют более сложную и дорогую конструкцию, так как обмотки ротора у них соединяются с наружным пусковым реостатом через три контактных кольца со скользящими по ним щетками
Перед пуском такого электродвигателя в цепь ротора с помощью реостата вводят дополнительное сопротивление, благодаря чему при включении электродвигателя уменьшается сила пускового тока по мере увеличения частоты вращения двигателя сопротивление постепенно уменьшается, а после того как электродвигатель достигнет частоты вращения, «близкой к нормальной, сопротивление пускового реостата целиком выводят, обмотки закорачивают и двигатель продолжает работать как короткозамкнутый
Для насосов с горизонтальным валом отечественной промышленностью в настоящее время выпускаются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором единой серии 4А мощностью 0,06-400 кВт при д>3000 мин-1 и высоте оси вращения 50-355 мм. Электродвигатели мощностью 0,06-0,37 кВт изготовляются на напряжение 220 и 380 В; 0,55-11 кВт- на 220, 380 и 660 В; 15-110 кВт- на 220/380 и 380/660 В; 132-400 кВт- на 380/660 В.
Для привода вертикальных насосов выпускаются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором серии ВАН мощностью 315-2500 кВт, напряжением 6 кВ и номинальной частотой вращения 375-1000 мин»1.
Изготовляются электродвигатели серии ВАН в вертикальном подвесном исполнении с подпятником и двумя направляющими подшипниками (один из которых расположен в верхней крестовине, другой — в нижней), с фланцевым концом вала для присоединения к насосу Вентиляция электродвигателя осуществляется по разомкнутому циклу напором воздуха, создаваемым вращающимся ротором и вентиляторами Холодный воздух поступает в машину снизу из фундаментной ямы через нижнюю крестовину и сверху через окна в верхней крестовине Нагретый воздух выбрасывается через отверстия в корпусе статора
Асинхронные электродвигатели основного исполнения имеют различные модификации, в частности: с повышенным пусковым моментом; с повышенными энергетическими показателями для насосных агрегатов с круглосуточной работой, при которой особое значение имеет повышение КПД; с фазным ротором, облегчающим условия пуска и т. п.
Отечественной промышленность J также выпускаются многоскоростные асинхронные электродвигатели, позволяющие изменением частоты вращения регулировать подачу и напор насоса, улучшая, тем самым, технико-экономические показатели насосной станции в целом.
Так, например, двухскоростные электродвигатели серии ДВДА имеют интервал значений мощности от 500/315 до 1600/1000 кВт. Эти электродвигатели переводятся с одной частоты вращения на другое отключение одной обмотки статора с последующим включением другой.
- Синхронные электродвигатели переменного тока применяются для привода мощных насосов, характеризуемых большой продолжительностью работы. Частота вращения синхронных электродвигателей связана постоянным отношением с частой сети переменного тока, в которую эта машина включена: ря=:3000 (где р — число пар полюсов; п — частота вращения)
- Ротор синхронной машины отличается от ротора асинхронной наличием рабочей обмотки для создания постоянного магнитного поля, взаимодействующего с вращающимся магнитным полем статора Рабочая обмотка ротора запитывается постоянным током от возбудителя, которым может служить либо генератор постоянного тока, либо тиристорный возбудитель Генератор постоянного тока может располагаться отдельно от электродвигателя или крепиться на валу ротора
- Во втором случае генератор выполняется с самовозбуждением тиристорный возбудитель всегда располагается отдельно от электродвигателя
- Основные преимущества синхронного электродвигателя перед асинхронным следующие:
- синхронный электродвигатель может работать с коэффициентом мощности (coscp), равным единице и даже опережающим, что улучшает коэффициент мощности сети и, следовательно,
- экономит электроэнергию,
- при колебаниях напряжения в сети синхронный электродвигатель работает более устойчиво, допуская кратковременное снижение напряжения до 0,6 номинального.
Основным недостатком синхронных электродвигателей является то, что момент на их валу при пуске равен нулю, поэтому их необходимо раскручивать тем или иным способом до скорости, близкой к синхронной для этой цели большинство современных синхронных электродвигателей имеет в роторе дополнительную пусковую короткозамкнутую обмотку, аналогичную обмотке ротора асинхронного двигателя
Для насосов с горизонтальным валом используют синхронные двигатели общего применения серий СД2, СДН-2, СДНЗ-2 и СДЗ различных типоразмеров, имеющие большой диапазон мощности (132-4000 кВт) и частоты вращения (100-1500 мин-1) при напряжении 380-6000 В.
Для привода вертикальных насосов изготовляются две серии синхронных двигателей трехфазного тока частотой 50 Гц, мощностью 630-12 500 кВт, напряжением 6 и 10 кВ, с опережающим cos ф = 0,9, позволяющим получить от двигателя при работе его в номинальном режиме реактивную мощность в пределах до 40% номинальной. Первая серия двигателей ВСДН 15-17-го габаритов включает машины с параметрами: N=6304-3200 кВт, п = 375-=-750 мин-1. Вторая серия электродвигателей ВДС 18-20-го габаритов включает машины больших мощностей (N=4000-=-12 500 кВт) и меньших частот вращения (п = 2504-375 мин»1).
Серийно выпускаемый вертикальный синхронный электродвигатель серии ВДС (8.3) имеет статор цилиндрической формы, активная сталь которого набрана пакетами из листовой стали и закреплена в станине стяжными шпильками. Ротор двигателя выполнен из литой стали. Полюсы прикреплены к ободу болтами.
В верхней крестовине размещены подпятник, верхний направляющий подшипник и маслоохладитель. Эта крестовина является грузонесущей и воспринимает вес всех вращающихся частей агрегата и давление воды на рабочее колесо насоса. В нижней крестовине двигателя установлен нижний направляющий подшипник.
Возбудитель двигателя (в данном случае генератор постоянного тока с самовозбуждением) вместе с контактными кольцами насажен на отдельный вал, который имеет фланцевое соединение с валом двигателя. В случае отдельно стоящих возбудителей на валу электродвигателя устанавливаются кольца, с помощью которых возбудитель соединяется с обмотками ротора.
Двигатель имеет проточную вентиляцию. Двигатели этого типа мощностью свыше 4000 кВт выполняются с замкнутой системой вентиляции и охлаждением воздуха с помощью охладителей.
Обозначение электродвигателей этого типа включает данные об их габаритах. Так, например, марка двигателя, изображенного на 8.3, означает: вертикальный (В) двигатель (Д) синхронного типа (С) с диаметром расточки статора 325 см, длиной сердечника статора 44 см и числом полюсов 2р=16.
Напряжение приводного двигателя принимают в зависимости от его мощности и напряжения сети энергосистемы, к которой подключена насосная станция.
Если питание насосной станции осуществляется от энергосети напряжением 3,6 или 10 кВ и мощность электродвигателей превышает 250 кВт, то следует устанавливать двигатели на том же напряжении.
В этом случае отпадает необходимость сооружения понизительной трансформа-горной подстанции и, следовательно, уменьшаются затраты по сооружению насосной станции. Напряжение электродвигателей мощностью 200-250 кВт определяется схемой электропитания и условиями перспективного увеличения их мощности.
Электродвигатели мощностью до 200 кВт следует принимать низковольтными, напряжением 220, 380 и реже 500 В.
В зависимости от особенностей среды производственных помещений водопроводных и канализационных насосных станций в них устанавливают электродвигатели в том или ином конструктивном исполнении.
Электродвигатели, устанавливаемые в помещениях с нормальной средой, обычно принимают в защищенном исполнении. Электродвигатели, устанавливаемые на открытом воздухе, следует принимать в закрытом исполнении, для низких температур — во влагоморозостойком.
При установке приводных электродвигателей в особо сырых местах их принимают в капле- или брызгозащищенном исполнении с влагостойкой изоляцией.
Исполнение электродвигателей, устанавливаемых во взрывоопасных помещениях, должно приниматься в соответствии с Правилами устройств электроустановок (ПУЭ).
ООО «СЗЭМО «Электродвигатель» поставляет широкий спектр электродвигателей для насосного оборудования российского и зарубежного производства: герметичные, погружные, для водоснабжения, для жидкостей с посторонними включениями, для нефтепродуктов, для химической промышленности, насосы для поддержания пластового давления в скважине, нефтяные магистральные насосы, насосы для энергетической промышленности, насосы типа Д, КсВ, ПЭ, АВз, ЭЦВ.
Для правильного подбора электродвигателя для насосного оборудования просим сообщить нам полные характеристики насоса, включая: перекачиваемую среду, ее температуру, расход, напор, место установки, специфические особенности установки, варианты исполнения двигателя.
В разделе «Контакты» нашего интернет ресурса Вы сможете оставить заявку на поставку электродвигателя для насосного оборудования и насосных станций.
Мы постараемся в кратчайшее время подобрать необходимое Вам оборудование и подготовить технико-коммерческого предложения на поставку.
Загрузка...
