Электропривод насосов и компрессоров

Электропривод представляет собой устройство для преобразования электроэнергии в механическую энергию вращательного или поступательного движения и включающее в себя электродвигатель и устройство управления через элемент передачи.

Блок-схема электропривода

Электродвигатели поставляются комплектно с технологическим оборудованием и выбираются разработчиками.

Основные свойства насосов, вентиляторов и компрессоров, определяющие требования к электроприводам:

1. продолжительный режим работы со спокойной нагрузкой;

2. широкий диапазон мощностей от 10 доли ватта до 1000 кВт;

3. целесообразность регулирования скорости по технологическим и энергетическим соображениям;

4. небольшой диапазон регулирования ≤ 2…3/1;

5. отсутствие реверсирования и генераторного режима.

При U= 380В двигатели имеют мощность до 250 кВт, на 660В до 600 кВт.

Для двигателей небольшой мощности используются асинхронные двигатели единой серии.

Для двигателей мощностью свыше 75 кВт нерегулируемых целесообразно использовать синхронные двигатели.

Мощность двигателя:

, где

К_з– коэффициент запаса для насоса 1,1115; вентилятора до 2,0;

К_р– уточняющий коэффициент в регулируемой системе;

Р – мощность на валу при maxчисле оборотов;

η_п– к.п.д. передающего устройства.

Для изменения скорости вращения электродвигателя применяют три способа (асинхронные двигатели):

Ступенчатое регулирование скорости с реостатным сопротивлением (R), снижается к.п.д. из-за сопротивления.

Изменение напряжения, подводимого к статору.

U = const

f = const

f = var

U = var

AD

Изменение частоты (основной способ)

Н

ПУ

асосы.

В большинстве случаев для привода насосов используются 3-х фазные электродвигатели переменного тока. Тип комплектующего электродвигателя указывается в каталогах или технических условиях на поставку насоса. Электродвигатель для привода при непосредственном соединении валов муфтой выбирается по максимальной мощности насоса, кВт.

, где

Q_max– максимально возможная подача насоса м³/с;

H_Qmaxиη_Qmax– соответственно напор, м, и кпд насоса приQ_max;

ρ – плотность жидкости, подаваемой насосом, м³/кг;

α – коэффициент запаса, выбираемый в пределах 1,5 – 1,1.

По полученному значению N_max– выбирается ближайший по каталогу тип электродвигателя. Номинальная мощность двигателя должна быть большеN_max. Для привода питательных насосов используются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором переменного тока при синхронной частоте вращения 3000 об/мин.

Для энергетических установок рекомендуется применять приводные электродвигатели в закрытом исполнении (двигатели серии А и А3). При наличии водного охлаждения указывается необходимый расход воды. Все двигатели рассчитаны на прямой пуск от сети при посадке напряжения до 0,8 номинального значения.

Кроме серийных для привода энергетических насосов используются и специальные электродвигатели – вертикальные (тип АВ). Синхронные электродвигатели нашли ограниченное применение для привода энергетических насосов. Они применяются при мощностях более 1000 кВт. Электродвигатели постоянного тока используются, главным образом, для резервных и аварийных насосов различных технологических систем электростанций.

Компрессоры.

Для компрессоров также применяют двигатели переменного тока, т.к. они компактны и могут соединяться с компрессором через муфту, редуктор или ременную передачу. Асинхронные двигателиобладают большим пусковым моментом, поэтому пуск может происходить без разгрузки компрессора, и требуют большей равномерности вращения (нужен больший маховик).Синхронные двигателиимеют пусковой момент в 50% от рабочего, поэтому компрессор необходимо разгрузить. Они имеют больший кпд, способны работать с большим коэффициентом мощности и даже способны улучшатьcosφ сети. Синхронные двигатели широко применяют при сжатии горючих и взрывоопасных газов, т.к. они менее подвержены короткому замыканию. Недостатком электропривода является сложность и неэкономичность регулирования производительности поршневого компрессора (изменяя объем вредного пространства или отжимая клапаны отдельных полостей). Для крупных центробежных компрессоров применяют синхронные двигатели 25 – 50 об/сек. Для компрессоров малой и средней мощности почти всегда применяют редуктор.

Мощность электродвигателя:

, Вт , где

Общий кпд:

η_общ=η₀η_гη_м- турбокомпрессоры;

η_общ=η₀η_м- поршневые.

кпд изотермический:

η_из =0,5 – 0,7 – турбокомпрессоры;

η_из =0,75-0,85 – поршневые.

Механический кпд:

η_м =0,92 – 0,99 – турбокомпрессоры;

η_м =0,79 – 0,8 – поршневые.

Гидравлический кпд:

η_г =0,8 – 0,96

кпд передачи:

η_п =0,95 – для ременной передачи;

η_п=1 – через муфту.

кпд электродвигателя- η_ДВ;

Коэффициент запаса мощности, учитывающий возможность случайной перегрузкиk=1,15 – 1,2.

Изотермическая мощность компрессора:

N_ИЗ=Q_вс·L_из, где

L_из- полная теоретическая работа изотермического сжатия 1м³всасываемого воздуха.

, кДж/м³, где

P_вс, Р_сж– абсолютные давления всасывания и нагнетания.

Q_вс– производительность (объемная подача) компрессора по условиям всасывания, м³/с.

Для приблизительных расчетов мощности электродвигателя подводимой к поршневому компрессору можно применить формулу:

, где

Q_K– объемная подача, м³/с;

φ – удельный расход электроэнергии на сжатие 1 м³всасываемого воздуха, кВт∙ч/м³,

- для компрессоров малой мощности φ = 7 кВт∙ч/м³;

- для компрессоров средней и большой мощности φ = 5 кВт∙ч/м³.

№ 75