7. Выбор электродвигателей для судовых нагнетателей

Выбор электродвигателей для насосов

В качестве приводных двигателей насосов применяют:

1. на постоянном токе - электродвигатели смешанного возбуж­дения с легкой после-

довательной обмоткой, которая служит для поддержания требуемой скорости при колеба-

ниях напряжения

2. на переменном токе - короткозамкнутые асинхронные двигатели.

Центробежные насосы имеют квадратичную зависимость мо­мента сопротивления от скорости: М ≡ ω .

При этом потребляе­мая мощность пропорциональна кубу скорости: Р = Мω ≡ ω . Отсюда следует, что центробежные насосы характеризуются легкими условиями пуска,

т.к. в начале пуска их скорость мала, поэтому мала их мощность, а значит, и мощность электродвигателя..

Поэтому асинхронные двигатели, имеющие небольшой пусковой момент и жест-

кую ме­ханическую характеристику, вполне удовлетворяют требованиям, предъявляемым к электроприводам центробежных насосов.

Более тяжелыми условиями пуска отличаются поршневые насосы. Их пусковой момент может достигать 2М . Это объяс­няется тремя причинами:

1. необходимостью вытеснять жидкость из тру­бопровода;

2. повышенным трением в поршнях и уплот­няющих сальниках при трогании с места;

3. наличием большого динамического момента, вызываемого маховиком.

По­этому для поршневых насосов целесообразно использовать асин­хронные двига

тели с повышенным пусковым моментом, К таким двигателям относятся двигатели с глу

боким пазом или двойной обмоткой на роторе.

В зависимости от условий работы насоса конструктивное исполнение его двигателя может быть брызгонепроницаемым, во­дозащищенным или герметическим.

Двигатели насосов обычно работают в длительном режиме с постоянной нагрузкой на валу.

Мощность электродвигателей ( кВт )

Р = , ( 2.22 )

где Q – подача насоса, м / с;

γ – удельный вес перекачиваемой жидкости, Н / м ;

Н - статический напор, м;

ΔН – потери напора в трубопроводе и местных сопротивлениях, м;

η - КПД насоса ( у поршневых насосов η = 0,5…0,8, у центробежных η = 0,4…0,75 ).

Определив по этой формуле мощность, выбирают двигатель для насоса, имея в ви-

ду, что скорость двигателя в каталогах указывается с точностью ±5 %.

Если действительная скорость выбранного двигателя окажется на 5 % больше ука-

занной в ка­талоге, то мощность на валу двигателя, пропорциональная кубу скорости ( Р ≡ ≡ ω ), увеличится до значения Р' = ( 1,05 ) Р = 1,1576 Р ≈ 1,16 Р , т.е. на 16% превы-

сит номинальное значе­ние.

Поэтому при выборе двигателя по каталогу его расчетную мощность следует увели

чить для поршневых насосов на 10 %, а для центробежных - на 16 %.

В случае применения насосов с большими инерционными массами ( при относи-

тельно частых пусках) следует после выбора двигателя по мощности, произвести провер-

ку его на нагрев пусковыми токами ( по методу эквивалентного тока ).

Практические формулы для выбора электродвигателей судовых нагнетате

лей

Расчет мощности электродвигателей центробежных насосов

Мощность (кВт) ЭД, необходимая для вращения вала насоса

Р = k_з γ Q H / ( 1000η_пη_н ) ( 2.23 ),

где k_з – коэффициент запаса ( 1,1...1,4 ); γ – плотность жидкости ( для холодной во

ды γ = 9810 Н / м³ ); Q – подача насоса, м³ / с ( кубический метр в секунду ); H – напор насоса, м; η_п - коэффициент полезного действия передачи ( если электродвигатель и насос соединены без передачи, то η_п = 1 ); η_н - коэффициент полезного действия насоса( для цент

робежных насосов с давленим большим, чем 39000 Па, η_н = 0,6...0,75; с давлением мень-

шим, чем 39000 Па, η_н = 0,3...0,6 ).

Лучше всего определять КПД насоса по данным каталога.

На практике частота вращения электродвигателя не всегда одинакова с частотой вращения насоса.

Поэтому после расчета и выбора электродвигателя, частота вращения которого не совпадает с частотой вращнения насоса, надо обязательно пересчитать основные парамет

ры насоса при его неноминальной скорости.

Это позволит избежать крупных неприятностей, т.к. при несовпадении скоростей насоса и электродвигателя изменяются параметры как насоса, так и электродвигателя.

Например, у насоса мощность, напор и подача могут оказаться больше или меньше номинальных. Аналогично, мощность электродвигателя может быть больше или меньше номинальной. В первом случае электродвигатель может сгореть, во втором – рабо тать с недогрузкой.

У центробежных насосов и вентиляторов мощность электродвигателя Р , напор Н и подача Q связаны такими соотношениями:

Р₁/ Р₂ = ( n₁³ / n₂ ³ ) ( 2.24 ) ;

Н₁ / Н₂ = ( n₁² / n₂ ² ) ( 2.25 );

Q₁ / Q ₂ = n₁ / n₂ ( 2.26 ).

Пример 1.

Рассчитать:

1. мощность электродвигателя насоса по таким исходным данным

Q = 50 м³ / ч; Н = 30 м; η_н = 0,5; n₁ = 1465 об / хв.

2. мощность Р, напор Н и подачу насосу Q, если частота вращения двигателя упа-

дет до минимального значения n₂ = 965 об / хв..

Электродвигатель и насос соединены без передачи.