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泵站动力设备-给水排水工程

时间:2023-08-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:电动机的转数应和水泵的设计转数基本一致。对于轴流泵,只要是负载启动,启动转矩也能满足要求。同步电动机价格昂贵,设备维护及启动复杂,但具有很高的功率因数,对于节约电耗、改善整个电网的工作条件作用很大,因此功率在300kW以上的大型机组,利用同步电动机具有很大的经济意义。调转差率调速方法的共同缺点是效率低,所以通常称此方法为能耗型调速,而将调同步转速称为高效型调速。当某一负载转矩为M2时,可得到不同的转速n。

泵站动力设备-给水排水工程

一、常用电动机

电动机从电网获得电能,带动水泵运转,同时又处于一定的外界环境和条件下工作。因此,正确地选择电动机,必须解决好电动机与水泵、电动机与电网、电动机与工作环境间的各种矛盾,并且尽量使投资节省、设备简单、运行安全、管理方便。一般应综合考虑以下四个方面的因素。

1.根据所要求的最大功率、转矩和转数选用电动机

电动机的额定功率要稍大于水泵的设计轴功率。电动机的启动转矩要大于水泵的启动转矩。电动机的转数应和水泵的设计转数基本一致。

2.根据电动机的功率大小并参考外电网的电压决定电动机的电压

通常可以参照以下原则,按电动机的功率选择电压:

(1)功率在100kW以下的,选用380V/220V或220V/127V的三相交流电。

(2)功率在200kW以上的,选用l0kV(或6kV)的三相交流电。

(3)功率在100~200kW之间的,则视泵站内电机配置情况而定,多数电动机为高压,则用高压;多数电动机为低压,则用低压。

如果外电网是10kV的高压,而电动机功率又较大时,则应尽量选用高压电动机。

3.根据工作环境和条件决定电动机的外形和构造形式

不潮湿、无灰尘、无有害气体的场合,如地面式送水泵站,可选用一般防护式电动机;多灰尘或水飞溅的场合,或有潮气、滴水之处,如较深的地下式地面水取水泵站中,宜选用封闭自扇冷式电动机;防潮式电动机一般用于暂时或永久的露天泵站中。

一般卧式水泵配用卧式电动机,立式水泵配用立式电动机。

4.根据投资少、效率高、运行简便等条件确定所选电动机的类型

在给水排水泵站中,广泛采用三相交流异步电动机(包括鼠笼型和绕线型)。有时也采用同步电动机

鼠笼型电动机结构简单,价格便宜,工作可靠,维护比较方便,且易于实现自动控制或遥控,因此使用最多。其缺点是启动电流大,可达到额定电流的4~7倍,并且不能调节转速。但是,由于离心泵是低负荷起动,需要的起动转矩较小,这种电动机一般均能满足要求,在一般情况下可不装降压启动器而直接启动。对于轴流泵,只要是负载启动,启动转矩也能满足要求。在供电的电力网容量足够大时,采用鼠笼型电动机是合适的。过去常用的型号是JO2系列和JS系列,目前基本代之以Y系列。

绕线型电动机适用于启动转矩较大和功率较大或者需要调速的情况,但它的控制系统比较复杂。绕线型电动机能用变阻器减小启动电流。过去常用的有JR或JRQ系列,目前基本被YR系列所取代。

同步电动机价格昂贵,设备维护及启动复杂,但具有很高的功率因数,对于节约电耗、改善整个电网的工作条件作用很大,因此功率在300kW以上的大型机组,利用同步电动机具有很大的经济意义。

二、交流电动机调速(www.xing528.com)

交流电动机转速公式如下。

式中:n为电动机转速,r/min;f为交流电源的频率,Hz;P为电动机的极对数;S为电动机运行的转差率

根据式(8-8)及式(8-9)可知,调节交流电动机的f、P和S均可调节转速。通常把调节转速的方法分为两类:

(1)调节同步转速式(8-8)中60f/P称为同步转速,根据公式改变f或P,均可达到调速目的。因此有两种调速方案:调节电源频率称变频调速,改变电机极对数称为变极调速。

(2)调节转差率只用于异步电动机,此时同步转速n0不变。调转差率调速的方案甚多,如调节电动机定子电压、改变串入绕线式电机转子电路的附加电阻值等。调转差率调速方法的共同缺点是效率低,所以通常称此方法为能耗型调速,而将调同步转速称为高效型调速。

表8-2为各种交流调速方案的比较,从表中可看出在诸多的调速方案中,性能评价高的仍为调同步转速的方案(即变极调速和变频调速两种)。

表8-2 各种交流调速方式比较表

①指流量对应于转速时。

变极调速就是通过电动机定子三相绕组接成几种极对数方式,使鼠笼式异步电动机可以得到几种同步转速,一般称为多速电动机。常用的多速电动机有双速、三速和四速等3种。变极调速虽然具有初期投资小,节能效果高等优点,但它的调速档只有几档,应用范围受到限制。

变频调速既适用于同步电机也适用于异步电机,后者用得更为普遍。图8-19为变频调速电动机的机械特性。从图上可看出:

(1)电源频率f值改变时,电机的转速也相应改变。当某一负载转矩为M2时,可得到不同的转速n。若f1>f′1>f″1>f″′1时,则n1>n2>n3>n4。故调节f即调节了n值。

(2)在某一频率f情况下,负载转矩变化时,其转速变化不大,工程上称为机械特性硬(机械特性即转速-转矩特性)。机械特性硬是一个优点,表明它稳速精度高。在各种调速方案运行时,电动机的机械特性是不同的,例如调压调速方案,当负载变化引起转矩变化时,其转速波动就较大,就称为特性较软。

(3)调速过程中电动机转差损耗很小,电动机可以在很小转差率情况下正常运行,效率很高。

(4)属于无级调速,调速范围很宽,基本上可以从零赫兹(Hz)平滑地调到额定转速,且只要电动机结构条件等允许,还可以从额定转速值上调。变频调速必须有一个频率可调的电源装置,这就是变频器。目前变频器种类繁多,国内外已有成品可供选用。

图8-19 变频调速n-M特性

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