Определение мощности и выбор электродвигателя

Насосы относятся к механизмам центробежного типа, в силу особенностей их конструкции и условий технологического процесса не требуют реверсирования. Отличительной особенностью данных механизмов являются облегчённые условия пуска. Эти механизмы, как в нормальных режимах, так и после аварийного отключения запускаются, как правило, вхолостую, при этом момент трогания не превышает 30-35% номинального момента. Для механизмов с вентиляторной нагрузкой, которые пускаются под нагрузкой, момент сопротивления плавно возрастает с увеличением скорости, что благоприятно согласуется с формой механической характеристики асинхронного электродвигателя.

Режим работы механизмов центробежного типа определяется тремя величинами: подачей (Q), напором (Н) и угловой скоростью (ω). Эти величины также определяют момент сопротивления и мощность на валу механизма. Эксплуатационные свойства механизмов центробежного типа определяются Q-H - характеристикой и зависимостью КПД от подачи при постоянной скорости ω = const.

Теоретический расчёт указанных характеристик представляет большие трудности, поэтому на практике пользуются экспериментальными зависимостями H=f(Q) и n=φ(Q) которые приводятся в каталогах механизмов для неизменной номинальной скорости ω_ном.

Установившийся режим работы центробежного насоса при скорости ω=const определяется графическим способом - точкой пересечения соответствующей Q-H характеристики и характеристики магистрали подключённой к механизму насоса. Для механизмов центробежного типа напор (Н) измеряется в единицах давления и его можно трактовать как энергию, сообщаемую единице объёма жидкости.

На насосной станции установлено пять насосов типа ЦН 400-105.

 

Таблица 2.3 Показатели технической и энергетической эффективности насоса

Типоразмер насоса	Частота вращения, об./мин.	К.П.Д. %	Подача, м3/ч, (м3/с)	Напор, М	Потребляемая мощность, кВт
ЦН 400-105			450(0,125)

 

Теоретическая (полезная) мощность насоса , кВт определяется по формуле [2.1]

 

(2.1)

 

где Q – производительность насоса, м³/час;

H – напор насоса, м;

γ – плотность перекачиваемой жидкости, кг/см³.

Для технической воды при γ = 1 кг/см³ формула [2.2] приобретает вид

 

(2.2)

 

 

При определении теоретической (полезной) мощности не учитывались:

- гидравлические потери, возникающие при движении воды от входа до выхода насоса и учитываемые гидравлическим КПД;

- объемные потери, обусловленные утечкой воды через зазоры уплотнительных колец и учитываемые объемным КПД;

- механические потери, возникающие от трения вала в подшипниках, потерь в сальниках, а также вследствие трения воды о диски колеса и учитываемые механическим КПД.

Мощность электродвигателя с учетом потерь, , кВт определяется по формуле [2.3]

 

(2.3)

 

где η_н. – полный КПД насоса;

η_п. – К.П.Д. передачи;

k_з. – коэффициент, учитывающий увеличение нагрузки при пусках и торможениях.

 

 

Для приводов, работающих в продолжительном номинальном режиме с нерегулируемой скоростью, значение мощности выбирается ближайшей большей к расчетной мощности нагрузки по условию [2.4] и проверка на механическую перегрузку и надёжность разгона не требуется.

(2.4)

 

Из условия [2.4], а также учитывая частоту вращения насоса, выбираем электродвигатель АОЗ-315S-4УЗ с номинальной мощностью Р_ном.дв.=160 кВт

Данные электродвигателя представлены в таблице 2.4

 

Таблица 2.4 Технические данные двигателя основного исполнения; степень защиты IP 44, напряжением 380/660

Параметр	Значение
Номинальная мощность Р2ном, кВт
Электромагнитные нагрузки	Максимальная индукция в воздушном зазоре Bδ, Тл	0.85
Линейная токовая нагрузка статора А, А/см
Плотность тока в обмотке статора J, А/мм²	4.7
Энергетические показатели	Коэффициент полезного действия η, %	93.5
Коэффициент мощности сosj	0.92
Параметры схемы замещения, отн. ед.	Индуктивное сопротивление, Х`m	3,7
Активное сопротивление обмотки статора R'1
Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора, X`1
	Приведенное активное сопротивление ротора, R''2
Приведённое индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора, X''2	0,14
Синхронная частота вращения n0,об/мин

 

Таблица 2.5 Пусковые свойства электродвигателя

Механическая характеристика	Кратность пускового момента mn	1,2
Кратность минимального момента mн	0,9
Кратность максимального момента mк
Номинальное скольжение Sном, %	1,3
Критическое скольжение Sкр, %	4.9
Отношение пускового тока к номинальному	6,0
Начальная скорость нарастания температуры обмотки статора при заторможенном роторе и пуске двигателя из практически холодного состояния υt, °С/с	4,0
Динамический момент инерции ротора Jд,р, кг×м2	6,5
Длительность пуска двигателя в холостую tno, c	0,3
Предельно допускаемое число пусков в час ho