logo search
ТАУ (курс 3, сессия 1)_МГОУ / Учебник тау / Глава 25

25.2.3. Способы регулирования производительности турбомеханизмов и выбор типа электропривода

Турбомеханизмы являются наиболее многочисленным классом рабочих машин, получивших широкое применение во всех отраслях промышленности, энергетике, коммунальном хозяйстве и других областях. Часть механизмов не требует по технологическим условиям регулирования производительности, ачать тредует. Наиболее распространенным типом приводного двигателя при мощности турбомеханизма до 320кВт являются асинхронные короткозамкнутые двигатели. При более высоких мощностях в качестве нерегулируемых приводных электродвигателей применяются синхронные и асинхронные короткозамкнутые двигатели.

Регулирование производительности турбомеханизмов возможно рядом способов:

  1. Дросселированием в напорной магистрали.

  2. Рециркуляцией (перепуском части потока с нагнетания на всасывание).

  3. Изменением скорости вращения рабочего колеса.

  4. Поворотом направляющих лопаток на входе рабочего колеса.

  5. Изменением числа работающих агрегатов.

Проведем сравнительный анализ этих способов регулирования. Сравнительные характеристики первых трех способов регулирования приведены на рис.25.7, на котором представлена исходная Q-H-характеристика 1 с расходом Qн и давлением Нн и характеристика магистрали 2

Рис.25.7. Сравнительные характеристики способов регулирования подачи

. Если нужно получить расходQв при регулировании дросселированием час-тично закрывается задвижка, тем самым изменяется характеристика магистрали (кривая 3). При этом полезная мощность определится площадью четырехугольника

Рис.25.7. Сравнительные характеристики способов регулирования подачи

, а мощность, развиваемая насосом, будет равна площадии составит. Потери мощности при регулировании составляюти им будет соответствовать площадьНАвНвВА. При регулировании подачи рециркуляцией часть жидкости подается на вход насоса, тем самым, изменяя характеристику магистрали для насоса (кривая 4). Развиваемая насосом мощность определится по формуле: , а потери. Потерям энергии будет соответствовать площадьQвАДQнв.

При регулировании подачи изменением скорости вращения полезная мощность равняется мощности, развиваемой насосом – площадь ОНАвАQв. Отсюда следует, что самым неэкономичным способом является способ регулирования рециркуляцией, почти такие же потери будут при регулировании дросселированием. Наиболее экономичным способом является изменение расхода посредством регулирования скорости вращения. Необходимо отметить, что при регулировании подачи изменением скорости, в отличие от других способов кпд насоса (вентилятора) практически не изменяется.

Регулирование подачи изменением положения направляющих лопаток немного экономичнее, чем дросселированием, но имеет большие потери, чем при регулировании изменением скорости вращения.

Регулирование расхода изменением числа работающих агрегатов рассмотрим на примере двухнасосной станции (рис.25.8).

П

Рис.25.8. Схема (а) и Q-Н-характеристика (б) при параллельной работе насосов

ри параллельной работе насосовН1 и Н2 их совместная подача определяется суммар-ной Q-H-характеристикой и характеристикой магистрали (кривые 1 и 2 на рис.25.8). Предположим, что каждый из насосов работает в номи-нальном режиме с Qн и Нн, так что суммарная произ-водительность насосов соста-вляет 2Qн. При отключении одного из насосов режим оставшегося в работе насоса изменяется в соответствии с его Q-H-характеристикой 3 (от точки «а» до точки Р или Р). При этом его подача, определяемая точкой пересечения характеристики одного насоса с характеристикой гидравлической сети, уменьшится от Qн до Qр. Таким образом, при отключении одного насоса подача снижается менее чем в 2 раза. Чем меньше статический напор Нст, тем в меньшей степени снижается подача, тем менее эффективен данный способ регулирования. Следует обратить внимание на то, что оставшийся в работе двигатель оказывается перегруженным по сравнению с его номинальным режимом при совместной работе. Мощность на валу двигателя возрастает в отношении . Поэтому при использовании данного способа регулирования необходимо предусматривать определенный запас по мощности двигателей. Достоинством данного способа является экономичность, поскольку отсутствуют дополнительные потери при регулировании подачи, а недостатком – невозможность плавного регулирования подачи.

Если не требуется регулирование скорости вращения для насосов и вентиляторов при мощности до 250кВт обычно используются асинхронные короткозамкнутые двигатели; при мощности свыше 250кВт применяют как асинхронные, так и синхронные двигатели.

В качестве регулируемого электропривода для турбомеханизмов используются:

Опыт применения регулируемых электроприводов на насосных станциях в системах холодного и горячего водоснабжения показал высокую энергетическую эффективность, благодаря чему достигается значительная экономия электроэнергии. Срок окупаемости дополнительных затрат на установку регулируемого электропривода не превышает 1,5 года [4-23].