Выбор электродвигателя для компрессора
Компрессоры широко применяются в быту и промышленности для сжатия воздуха и других газов с целью обеспечения работы пневматического инструмента и иного оборудования. Роль привода компрессорной установки чаще всего выполняет электродвигатель. При проектировании важно правильно подобрать двигатель по ряду критериев. Ниже мы расскажем, как это сделать.
Синхронный или асинхронный?
Как показывает опыт, для использования в составе компрессорных установок наилучшим образом подходят синхронные электродвигатели. Этому есть несколько причин:
- при одинаковых габаритных размерах синхронные двигатели мощнее асинхронных;
- при увеличении нагрузки на вал обороты синхронного привода не падают, что позволяет поддерживать высокую производительность компрессора;
- КПД синхронных электродвигателей на несколько процентов выше, чем асинхронных, что объясняется использованием постоянных магнитов и наличием увеличенного воздушного зазора;
- возможность работы с коэффициентом мощности вплоть до cosφ=1;
- при аварийном падении напряжения двигатель сохраняет высокую перегрузочную способность и продолжает надежно работать;
- при эксплуатации в режиме перевозбуждения синхронные электродвигатели отдают в электросеть реактивную мощность, что сводит к минимуму потери и падения напряжения в ней.
Однако, несмотря на все эти достоинства, синхронные двигатели применяются сравнительно редко, поскольку имеют целый ряд существенных недостатков:
- сложная конструкция, снижающая надежность;
- сложная схема запуска, увеличивающая стоимость компрессора и затраты на его обслуживание;
- сложная система управления оборотами, не позволяющая в полной мере применять плавный пуск и регулировку давления компрессора путем изменения скорости;
- сравнительно высокая стоимость.
Перечисленные недостатки синхронных агрегаты перевешивают их преимущества, поэтому в компрессорах используются надежные, дешевые асинхронные двигатели. О них и пойдет речь ниже.
Характеристики электросети
При выборе двигателя необходимо принимать во внимание особенности электросети, в которую он будет включаться. В одних случаях потребуются однофазные модели, рассчитанные на переменный ток напряжением 220 В, в других — трехфазные электродвигатели, работающие от сети 380 В. В настоящее время большинство промышленных компрессоров имеют питание 380 В.
Режим работы
Чаще всего компрессоры работают в продолжительном режиме работы (S1 по ГОСТ). С учётом этого оптимальным выбором становятся нереверсивные электродвигатели, рассчитанные на редкие запуски. Двигатели с режимом работы S1 способны работать продолжительное время без остановки при должном охлаждении.
Пусковой статический момент
Еще один важный фактор, который нужно учитывать — особенности запуска компрессора. Его пусковой статический момент может значительно превышать номинальный, поэтому необходимо располагать точными данными и подбирать электродвигатель, способный привести компрессор в действие с учетом пускового момента.
Указанное обстоятельство имеет значение не только при комплектации компрессора новым двигателем, но и при замене вышедшего из строя привода, особенно при установке однофазной модели вместо трёхфазной. Первая имеет приблизительно в три раза меньший пусковой момент. Таким образом, есть вероятность, что компрессор, который успешно функционировал с трёхфазным двигателем, с однофазным не запустится.
Скорость и охлаждение
Регулировка скорости двигателя в компрессоре имеет смысл в двух случаях:
- Плавный пуск. Обычно реализуется схемой «звезда-треугольник».
- Плавный пуск и изменение скорости при работе с целью регулировки и поддержания заданного давления на выходе компрессора. Реализуется применением преобразователя частоты.
Несмотря на то, что в компрессорах электродвигатель работает со скоростью не менее 50% от номинала, при понижении оборотов двигателя с крыльчаткой существенно ухудшается воздушное охлаждение. Поэтому в случае с регулировкой скорости необходимо выбирать агрегат с принудительным охлаждением, в котором есть встроенный вентилятор с отдельным питанием.
Геометрические параметры
Подбирайте двигатель так, чтобы его габариты, диаметр вала и другие геометрические параметры соответствовали тем, которые имеет компрессорная установка. Тогда механические соединения двигателя и компрессора не будут представлять особых сложностей.
Выбор мощности
Как было сказано выше, компрессор — устройство с постоянной нагрузкой и продолжительным режимом работы. Как и для прочих машин с аналогичными характеристиками, требуемая мощность электродвигателя для компрессора определяется по мощности на валу.
Если двигатель будет соединяться с компрессором ременной или шестерёнчатой передачей, необходимо закладывать в расчёты КПД последней. Для этого используется следующая формула:
P = kЗ x (Q x A x 10-3) / (ηК х ηП)
где:
P — требуемая мощность электродвигателя в кВт;
kЗ — коэффициент запаса, варьирующийся, как правило, от 1,05 до 1,15. Он необходим, чтобы включить в расчёты факторы, не поддающиеся вычислениям;
Q — подача (производительность) компрессора, выраженная в м3/с;
А — работа адиабатического и изотермического сжатия атмосферного воздуха объёмом 1 м 3 до требуемого давления;
ηК — индикаторный КПД компрессора. В этом значении отражается потеря мощности, возникающая при реальном сжатии воздуха. Как правило, оно варьируется от 0,6 до 0,8;
ηП — КПД передачи, соединяющей электродвигатель и компрессор. Как правило, его значение варьируется от 0,9 до 0,95.
Запас мощности
В некоторых случаях компрессор работает с производительностью, превышающей расчётную. Это, как правило, бывает связано с особенностями градации моделей и ограниченной возможностью выбора. Если предполагается эксплуатация устройства в таких условиях, его нужно комплектовать электродвигателем повышенной мощности. Это увеличит ресурс двигателя и создаст запас по мощности для компрессора.
Типы двигателей для привода компрессора
В современных компрессорных установках электродвигатель применяют вследствие простоты устройства и обслуживания, постоянной готовности к действию, надежности в работе, компактности конструкции.
В тоже время при использовании электродвигателей переменного токе затруднено ил невозможно применение наиболее экономного способа регулирования компрессоров – изменением частоты вращения. Для таких случаев предусмотрены электродвигатели специального исполнения – со ступенчатым изменением частоты вращения и с дополнительным сопротивления в цепи ротора, что неэкономично, или с применением между двигателем и компрессором гидромуфты.
Режим работы электродвигателей можно также регулировать изменением частоты питающего электродвигатель тока.
В большинстве случаев для привода компрессора (как поршневых, так и динамических) используют трехфазные электродвигатели переменного тока. Тип комплектующего электродвигателя указан в каталогах или технических условиях на поставку компрессорного агрегата.
Существующие типы синхронных и асинхронных электродвигателей, используемых для привода компрессоров, различаются по принципу действия и по особенностям их запуска.
Основной тип асинхронных машин – двигатель с короткозамкнутым ротором, который отличается простой конструкцией ротора, что облегчает его изготовление и обеспечивает высокую надежность работы. Однако двигатели этого типа имеют относительно небольшой пусковой момент.
При непосредственном включении в сеть пусковой ток в зависимости от установленной мощности короткозамкнутого двигателя равен трех — шестикратному значению тока при номинальной нагрузке. Поэтому единственным препятствием к непосредственному включению, при котором отпадает надобность в сложной пусковой аппаратуре, может быть лишь электрическая сеть.
Асинхронный двигатель с фазовым ротором (с контактными кольцами) в отличие от короткозамкнутого имеет ротор с трехфазной обмоткой. При запуске в цепь обмотки ротора включают пусковой или регулировочный реостат. Когда частота вращения вала двигатели достигает нормального значения, пусковой реостат вращения вала двигателя достигает нормального значения, пусковой реостат выключается, и концы обмотки ротора замыкаются накоротко. Этим заканчивается пусковой период, после чего работа осуществляется, как у двигателя с короткозамкнутым ротором.
Синхронный двигатель состоит из ротора с полюсами, несущими обмотку возбуждения, и статора с трехфазной обмоткой. Ток возбуждения подводится к полюсам ротора через щетки и контактные кольца от внешнего источника постоянного тока. Магнитная связь между ротором и полем статора и служит синхронизирующей силой.
Ротор синхронного двигателя имеет кроме полюсов, еще короткозамкнутую асинхронную обмотку, с помощью которой осуществляется пуск двигателя. Возбуждение полюсов ротора включается после того, как ротор разовьет полную асинхронную частоту вращения. Пусковой ток синхронного двигателя равен трех- четырехкратному значению номинального, т.е. приблизительно равен пусковому току короткозамкнутого асинхронного двигателя.
Важной особенностью синхронных двигателей является их способность работать с коэффициентом мощности (cos φ), равным единице. Это основное преимущество таких двигателей, определяющее их применение, несмотря на более высокую стоимость.
В современных поршневых компрессорных установках электродвигатель помещает соосно валу компрессора, осуществляя непосредственную передачу движения. Такие безредукторные передачи широко применяют в связи с переводом компрессорных машин на угловые и особенно оппозитные базы. В этом случае частота вращения вала двигателя и компрессора и компрессора одинакова. У электродвигателей для привода компрессоров малой подачи n=1000÷1500 об/мин, средней подачи n=600÷750 об/мин и большой подачи n=350÷600 об/мин.
Для компрессоров мощностью до 100 кВт применяют асинхронные двигатели переменного тока преимущественно с короткозамкнутым ротором. Для компрессоров большей мощности используют электродвигатели с фазовым ротором, а для компрессоров мощностью свыше 500 кВт – синхронные двигатели.
Частота вращения вала асинхронных двигателей ниже, чем у синхронных, приблизительно на 2÷4 %.
Электродвигатель нормализованного ряда, расположенный соосно компрессору, соединяют с валом компрессора через муфту. Более целесообразным для поршневых компрессоров является фланцевый двигатель, статор которого крепится к стенке компрессора, а ротор насаживают консольно на удлиненный конец коленчатого. При таком выполнении значительно упрощается конструкция электродвигателя, сокращаются размеры вдоль вала, и облегчается монтаж на месте установки. При этом ротор, насаженный на вал компрессора, достаточно массивен, чтобы служить маховиком. Если маховой момент ротора недостаточен, к нему присоединяют на фланце добавочное маховое кольцо. При таком монтаже электродвигателей следует помнить, что суммарный прогиб вала от воздействия собственной массы, массы установленного на его консоли ротора и ассиметричного действия магнитных сил на ротор не должен превышать 10% предусмотренного зазора меду ротором и статором.
Как при асинхронном, так и при синхронном приводах пуск компрессора производят в разгруженном состоянии. При разгруженного компрессора противодействующий момент обычно составляет 20÷30% номинального (рабочего). Разгрузку компрессора при пуске осуществляют либо перепуском газа во всасывающую линию, либо (в поршневых компрессорах) отжимом газа всасывающими клапанами.
При сжатии в компрессоре взрывоопасных газов и при его установке в помещении необходимо применять электродвигатели во взрывоопасном исполнении. Выбор типа электрических двигателей для работы в таких условиях должен быть выполнен по специальным правилам. Двигатели компрессоров большой и средней мощности, изготовление которых во взрывоопасном исполнении затруднено, выполняют с продувкой чистым воздухом под избыточным давлением. Применяют системы с открытым и замкнутым циклом. В случае открытого цикла продувку осуществляют чистым воздухом, который забирают вне здания, а затем выпускают наружу. В случае замкнутого цикла используют циркулирующий воздух, который на выходе из двигателя подвергают охлаждению, а утечки пополняют чистым воздухом. Применение систем продувки предусматривает блокировку, гарантирующую предварительный запуск вентилятора обдувки до запуска главного двигателя.
Типы приводов компрессорных установок. Выбор приводов. Электрический привод компрессоров. Типы электродвигателей. (стр.33)
Привод – это устройство для приведения в действие машин и механизмов, состоящее из источника энергии (двигателя), передаточного механизма и аппаратуры управления. Привод компрессора включает в себя двигатель ( основная часть), механизм передачи движения от двигателя к валу компрессора и аппаратуру управления. В большинстве случаев приводом поршневого компрессора служит электродвигатель или двигатель внутреннего сгорания. В редких случаях они приводятся в движение от паровой турбины (через редуктор) или с помощью гидропривода (в установках сверхвысокого давления). Привод от электродвигателя имеет наибольшее распространение.
В зависимости от применяемых двигателей компрессоров:
— Электропривод. Компрессоры сравнительно малой мощности оснащаются асинхронными электродвигателями, мощностью от 100 до 1000 кВт — асинхронными и синхронными электродвигателями, причем предпочтение отдается синхронным двигателям. Для привода крупных оппозитных компрессоров отечественного производства применяются специальные синхронные быстроходные электродвигатели мощностью от 250 до 6300 кВт.
— Привод от двигателя внутреннего сгорания. Для передвижных компрессорных установок часто используются двигатели внутреннего сгорания, работающие на жидком топливе, дизельные (более экономичны, используют более дешевое топливо, применяются в передвижных, иногда и стационарных компрессорах средней производительности).
— Газотурбинный привод – источник энергии является газовая турбина. Газомоторные компрессоры представляют собой агрегаты, в которых газовый двигатель и компрессор объединены общими станиной и коленчатым валом. Наиболее широко распространены газомоторные компрессоры с вертикально или V-образно расположенными силовыми цилиндрами и с горизонтальными компрессорными цилиндрами.
Приводы компрессоров должны удовлетворять следующим требованиям:
-быть простыми по конструкции, надежными в работе, экономичными, иметь высокую степень автоматизации и гибкие характеристики, т. е. иметь способность привода автоматически приспосабливаться к изменяющимся в процессе работы условиям с обеспечением наиболее экономичного использования мощности. Выбор типа привода проводят на основе технико-экономических расчетов и технических соображений.
20. Промежуточные звенья приводов: соединительные муфты, ременные передачи, редуктора.
Редуктор – это механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, заключённый в отдельный закрытый корпус и работающий в масляной ванне. Назначение редуктора – понижение частоты вращения и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с валом ведущим.
Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного стального), в котором помещают элементы передачи – зубчатые колеса, валы, подшипники и т.д. Корпуса редукторов должны быть прочными и жесткими. Для удобства сборки корпуса редукторов выполняют разъемными. Опорами валов редуктора, как правило, являются подшипники качения. Смазывание передач редукторов осуществляется погружением в масляную ванну, подшипников – разбрызгиванием или пластичной смазкой.
Тип редуктора определяется составом передач, порядком их размещения в направлении от ведущего – быстроходного вала к ведомому – тихоходному валу и положением колёс в пространстве. Редукторы классифицируют по следующим основным признакам:
1) по типу передачи – зубчатые, червячные, зубчато-червячные;
2) по числу ступеней – одноступенчатые, двухступенчатые, и т. д.;
3) по типу зубчатых колес – цилиндрические, конические, коническо-цилиндрические и т.д.;
4) по относительному расположению валов в пространстве –горизонтальные, вертикальные.
К основным характеристикам редуктора относятся передаточное число, номинальный вращающий момент на тихоходном (выходном) валу, КПД, габаритные размеры и масса.
Ременная передача – это механизм, предназначенный для передачи вращательного движения посредством фрикционного взаимодействия или зубчатого зацепления замкнутой гибкой связи – ремня с жесткими звеньями – шкивами, закрепленными на входном и выходном валах механизма.
Ременная передача относится к передачам трением с гибкой связью и может применяться для передачи движения между валами, находящимися на значительном расстоянии один от другого. Она состоит из двух шкивов (ведущего, ведомого) и охватывающего их ремня. Ведущий шкив силами трения, возникающими на поверхности контакта шкива с ремнем вследствие его натяжения, приводит ремень в движение. Ремень в свою очередь заставляет вращаться ведомый шкив. Таким образом, мощность передается с ведущего шкива на ведомый.
Рис. Виды ременных передач: а — открытая передача; б — перекрестная передача; в — полуперекрестная передача (со скрещивающимися валами); г — угловая передача (с направляющим роликом); д — передача с нажимным роликом; е — передача со ступенчатым шкивом
Рис. Типы ремней ременных передач: а — плоский ремень; б — клиновый ремень; в — круглый ремень; г — поликлиновый ремень; д — зубчатый ремень
Достоинства: Простота конструкции и низкая стоимость; возможность передачи движения на достаточно большие расстояния (до 15 м); возможность работы с большими скоростями вращения шкивов; плавность и малошумность работы; смягчение крутильных вибраций и толчков за счет упругой податливости ремня; предохранение механизмов от перегрузки за счет буксования ремня при чрезмерных нагрузках.
Недостатки: относительно большие габариты; малая долговечность ремней; большие поперечные нагрузки, передаваемые на валы и их подшипники; непостоянство передаточного числа за счет проскальзывания ремня; высокая чувствительность передачи к попаданию жидкостей (воды, топлива, масла) на поверхности трения.
Муфта (приводов ) -устройства, предназначенные для передачи вращательного движения между валами или между валом и свободно сидящей на нём деталью (шкивом, звёздочкой, зубчатым колесом и т.п.) без изменения параметров движения. Назначение муфт: компенсация неточности сопряжения соединяемых концов валов; смягчение крутильных ударов и гашение колебаний; предохранение механизмов от разрушения при действии нештатных нагрузок; периодическое сцепление и расцепление валов в процессе движения или во время остановки; передача однонаправленного движения или предотвращение передачи обратного движения от ведомого вала к ведущему; ограничение параметров передаваемого движения – скорости (частоты вращения ведомого вала) или крутящего момента.
Классификация муфт: 1) по постоянству сцепления соединяемых валов – муфты постоянного соединения (неуправляемые), муфты сцепные, управляемые (соединение и разъединение валов по команде оператора), и автоматические (либо соединение, либо разъединение автоматическое по достижении управляющим параметром заданного значения); 2) по способности демпфирования динамических нагрузок — жёсткие, не способные снижать динамические нагрузки и гасить крутильные колебания, и упругие, сглаживающие крутильные вибрации, толчки и удары благодаря наличию упругих элементов и элементов, поглощающих энергию колебаний; 3) по степени связи валов — неподвижная (глухая), подвижная (компенсирующая), сцепная, свободного хода, предохранительная; 4) по принципу действия — втулочная, продольно-разъёмная, поперечно-разъёмная, компенсирующая, шарнирная, упругая, фрикционная, кулачковая, зубчатая, с разрушаемым элементом (срезная), с зацеплением (кулачковые и шариковые).
Характеристика типов приводов
«ПРИВОД КОМПРЕССОРОВ»
Привод– это устройство для приведение в действие машин и механизмов. Состоит из источника энергии (двигателя), передаточного механизма и аппаратуры управления.
Источником механической энергии, передаваемой компрессору, может быть электродвигатель или тепловой двигатель (двигатель внутреннего сгорания или газотурбинная установка).
Передаточный механизм – обеспечивает передачу компрессору от двигателя необходимой мощности, обеспечивая также синхронизацию частот вращения валов двигателя и редуктора.
В случае, когда частота вращения вала компрессора меньше частоты вращения вала двигателя, применяют понижающую передачу – редуктор; когда частота вала компрессора больше частоты вращения вала двигателя, устанавливают повышенную передачу – мультипликатор. При равенстве частот вращения вала компрессора и двигателя используют простейший передаточный механизм – соединительную муфту.
Аппаратура управления служит для запуска, остановки и регулирования частоты вращения вала двигателя.
Схема изучения материала
| № п/п | Тема занятия | Тип занятия | Вид (форма) занятия | Количество часов |
| 1. | Общие сведения о приводах. Электрические двигатели для привода компрессоров. Двигатели внутреннего сгорания для привода компрессоров. ГТУ для привода компрессоров. | Изучение нового материала | Лекция | |
| 2. | Подбор основного оборудования для компрессорных станций. | Углубление и систематизация учебного материала | Курсовой проект |
2. Основы научно-теоретических знаний по модулю «Привод
компрессоров»
2.1. Общие сведения о приводах
В зависимости от применяемых двигателей привод компрессоров подразделяется на:
— электропривод– источником энергии является электродвигатель постоянного или переменного (синхронный или асинхронный) тока;
— привод от двигателя внутреннего сгорания– источником энергии является поршневой двигатель, работающий на газе или на тяжелых сортах топлива;
— газотурбинный привод– источником энергии является газовая турбина.
Характеристика различных видов приводов показана в табл.10.1.
Характеристика типов приводов
| Тип привода | Мощность, кВт | Частота вращения, с -1 | Пределы применения частоты вращения, % | К.П.Д. ,% | Пусковой момент двигателя, % от полной нагрузки |
| Асинхронный электродвигатель | До 10000 | До 50 (синхронная) | Нет | До 94 | 60-100 |
| Синхронный двигатель | До 10000 | До 50 | То же. | До 97 | 40-100 |
| Газовая турбина | До 25000 | 50-366 | 100-55 | 27-30 (с регенерацией) | Как для одновальной, так и для двухвальной газовой турбины требуется мощный пусковой двигатель |
| Газомоторный двигатель | До 5520 | До 5,5 | 100-60 | До 40 | Не требуется, запуск сжатым воздухом |
В некоторых используют групповой привод, обеспечивающий передачу энергии нескольким механизмам, и индивидуальный привод, в котором каждая рабочая машина имеет собственный двигатель.
В зависимости от источника энергии приводы подразделены на автономный(двигатели внутреннего сгорания, газотурбинные установки), не связанные с централизованной системой энергосбережения, и неавтономный (электродвигатели), зависящий от системы энергосбережения.
Привод компрессора предназначен для осуществления процессов работы компрессорного агрегата как при установившемся, так и при неустановившемся (переходном) режиме. В таких случаях задача привода состоит в обеспечении высоких технико-экономических показателей компрессора при всех этих процессах.
К неустановившимся режимам работы относятся запуск, остановка и изменение нагрузки в процессе работы.
Переходные процессы характеризуются нагрузочными характеристиками, т.е. зависимостями N, М и n от времени.
В процессе пуска привод должен обеспечивать преодоление инерции элементов компрессора движению. При рабочем режиме привод обеспечивает передачу механической работы преобразуемой компрессором в энергию компримируемого агента, и преодоление сил трения движущихся элементов компрессора двигателя и передаточного механизма.
В процессе останова привод должен обеспечивать плавное гашение момента инерции движения элементов компрессора, передачи и двигателя.
Уравнение движения привода для вращения движения имеет вид:
где МДВ – крутящий момент, развиваемый двигателем;
МСТ – момент на валу компрессора, создаваемый статическими силами (трения, скручивания, массы растяжения, сжатия);
МДИН – динамический (инерционный) момент привода, приведенный к валу двигателя.
где JПРИВ – момент инерции движущихся частей, приведенный к валу двигателя;
α, — угловое ускорение (α,=0 при установившемся режиме, α,≥0 в процессе ускорения, α,≤0 в процессе торможения).
МДИН проявляется только во время переходных процессов и представляет собой мощность, передаваемую или получаемую от инерционных масс с изменением частоты вращения.
При установившемся режиме устойчивая работа привода в агрегате с компрессором обеспечивается в том случае, если мощность, развиваемая двигателем, приведенная к валу компрессора, будет равна мощности, потребляемой компрессором.
где NДВ – мощность на валу двигателя;
ηМЕХ – механический К.П.Д. компрессора;
NК – потребляемая мощность компрессора.
В процессе работы компрессорного агрегата в результате отклонения фактических параметров (плотности, молекулярной массы, температуры и давления на приеме и противодавления нагнетательного газопровода) компримируемого газа от расчетных происходит изменение во времени потребляемой компрессором мощности. Поэтому номинальную мощность привода компрессора определяют по максимальной мощности, потребляемой компрессором, с учетом коэффициента запаса α, равного 1,1÷1,5.
(10.4)
ηМЕХ – механический К.П.Д. компрессора;
NМАХ – максимальная мощность потребляемая компрессором.
Номинальные паспортные параметры двигателя характеризуются его номинальной мощностью (NНОМ – полезной механической мощностью на валу при максимальной расчетной нагрузке (в кВт); номинальной частотой вращения (ηНОМ) – частотой вращения вала двигателя при максимальной расчетной нагрузке и номинальном моментом вращения; МНОМ – моментом, развиваемым на валу двигателя при номинальных мощности и частоте вращения).
Помимо номинальных характеристик привода во время выбора типа привода необходимо учитывать изменение крутящегося момента привода при переходных режимах.
За цикл работы компрессорного агрегата на различных режимах частота вращения вала двигателя во время возрастания от нуля до номинального значения в период запуска, изменяется в широких пределах при установившемся режиме в зависимости от изменения режима работы компрессора и уменьшается до нуля при остановке компрессора (агрегата).
Соответствующим образом изменяется крутящий момент двигателя, связанный с мощностью двигателя и частотой вращения зависимостью:
где ω – угловая скорость вращения.
Важное значение имеет характер зависимости крутящего момента от частоты вращения. Например, если при вынужденном изменении режима работы компрессора уменьшение частоты вращения вала двигателя вызовет уменьшение крутящего момента двигателя и соответственно падение развиваемой мощности, и будет происходить самоторможение компрессорного агрегата, то такой двигатель не может быть выбран в качестве привода.
По механической характеристике привода или двигателя (зависимости крутящегося момента М от изменения частоты вращения вала двигателя n) оценивается не только крутящий момент, необходимый для преодоления момента инерции всех движущихся частей компрессорного агрегата, и мощность компрессорного агрегата в установившемся режиме, но также возможность плавного (бесступенчатого) регулирования режима работы компрессорного агрегата.
Механическая характеристика позволяет определить пригодность двигателя для привода компрессора в установившемся и неустановившихся режимах.
Рис. 10.1 Зависимость NДВ от n
Различают следующие характеристики двигателя (рис 10.1):
— абсолютно жесткая 1- частота вращения при изменении крутящего момента (мощности) остается постоянной, такую характеристику имеют синхронные электродвигатели;
— жесткая 2 – частота вращения с изменением крутящего момента (мощности) меняется незначительно, такой характеристикой обладают асинхронные электродвигатели, двигатели внутреннего сгорания (дизели);
— гибкая или мягкая 3 – частота вращения значительно изменяется при небольшом изменении крутящего момента, такую характеристику имеют электродвигатели постоянного тока (последовательного возбуждения), двухвальные газотурбинные двигатели.
Общие требования, предъявляемые к приводу компрессоров:
— простота конструкции с целью снижения затрат на обслуживание и ремонт;
— высокая степень автоматизации;
— гибкость характеристики, т.е. способность привода автоматически приспосабливаться к изменяющимся в процессе работы условиям с обеспечением наиболее экономичного использования мощности.
Гибкость характеристики определяется диапазоном регулирования частоты вращения вала двигателя и его перегрузочной способностью.
Диапазон регулирования двигателя – отношение наибольшей частоты вращения вала в рабочем режиме к наименьшей частоте вращения, при которой двигатель устойчиво работает под нагрузкой,
(10.6)
Перегрузочная способность двигателя – это отношение наибольшего вращающего момента, развиваемого двигателем при устойчивом режиме работ, к номинальному вращающему моменту двигателя.
(10.7)
Характеристики различных двигателей приведены на рис. 10.2.
Рис.10.2 Механические характеристики различных двигателей:
1 – двигателя внутреннего сгорания; 2 – электродвигателя постоянного тока (последовательного возбуждения); 3 – асинхронного электродвигателя.
Для электродвигателей постоянного тока λ=1,6÷4, К=1,5÷3; для электродвигателей переменного тока (асинхронных) λ=1,5÷2,2, K=1. двигатель внутреннего сгорания обладает небольшой перегрузочной способностью и жесткой рабочей характеристикой.