Выбор двигателей для привода насосов

В качестве привода к насосам на мелиоративных насосных станциях могут быть применены любые типы двигателей: электро­двигатели, двигатели внутреннего сгорания, ветродвигатели, па­ровые и др. Наибольшее распространение получили электродвига­тели трехфазного переменного тока, синхронные и асинхронные, горизонтального и вертикального исполнения.
По сравнению с другими типами двигателей электродвигатели обладают рядом преимуществ: компактность, меньшая масса на единицу мощности, простота и надежность эксплуатации, эконо­мичность.
Насосы типов К, Д, В, О и ОП, применяемые на насосных стан­циях, поставляют насосостроительные заводы комплектно с элект­родвигателями. Если комплектуемые с насосами электродвигатели не отвечают требованиям установки или проектируют новый тип насоса, то необходимо учитывать следующие рекомендации:для насоса мощностью до 200 кВт применяют низковольтные асинхронные электродвигатели, при большей мощности и необхо­димости частых пусков — высоковольтные асинхронные двигате­ли;
для насосов мощностью 250 кВт и более применяют высоко­вольтные синхронные электродвигатели желательно с тиристор-ным возбуждением;
напряжение и мощность электродвигателя необходимо согла­совывать со схемой внешнего электроснабжения;
при подборе электродвигателя необходимо обеспечивать задан­ную для вала насоса частоту вращения и мощность, которую рас­считывают по формуле (4.4).
Номинальную мощность электродвигателя в каталогах дают при температуре окружающей среды 35 “С. В тех случаях, когда эта температура выше, номинальную мощность электродвигателя снижают согласно формуле N№= k2NH0M, где к2— температурный коэффициент.
Для асинхронных двигателей: А:2 = 0,95 при ?=40°С; к2-0,9 при t= 45 “С; к2= 0,85 при t= 50 “С.
Для синхронных электродвигателей: к2= 0,95 при t=409C; к2= 0,875 при /=45 °С; к2= 0,75 при t= 50 “С.
С учетом этих данных электродвигатель выбирают с большей номинальной мощностью.
Форма исполнения электродвигателя должна соответствовать условиям окружающей среды. Как правило, для мелиоративных насосных станций выбирают обдуваемые электродвигатели с вла-гоустойчивой изоляцией.
Электродвигатели мощностью более 630 кВт желательно при­менять закрытые, чтобы исключить чрезмерный нагрев воздуха в машинном зале здания насосной станции.

Асинхронные электродвигатели. На мелиоративных насосных станциях и станциях сельскохозяйственного водоснабжения наи­более часто применяют асинхронные электродвигатели с коротко-замкнутым ротором серий А2, АО2, A3, АОЗ, АН, АВ и др.
Ниже даны краткие характеристики некоторых типов электро­двигателей.
Серии A3 и АОЗ (выпуск 01.01/02/03.01-73): мощность 45…315 кВт, частота вращения 490…2970 мин”1, напряжение 220/ 380 и 6000 В. Здесь и далее даны приближенные частоты вращения валов электродвигателей. Более точные частоты вращения валов двигателей даны в их документации.
Конструкция: горизонтальное расположение вала на подшип­никах качения с консистентной смазкой. Электродвигатели се­рии A3 работают как в режиме самовентиляции, так и с принуди­тельной вентиляцией. Электродвигатели серии АОЗ охлаждают­ся путем теплоотдачи с “наружной поверхности ребристой стани­ны. Коробку ввода для присоединения кабелей размещают с правой стороны электродвигателя, если смотреть со стороны на­соса.
Серия А2 13-го, 14-го и 15-го габаритов (выпуск 01.02/03.02— 70): мощность 200…1250 кВт, частота вращения 485…1450 мин”1, напряжение 6000 В, пуск прямой от полного напряжения сети.
Конструкция: электродвигатель может быть как горизонталь­ным, так и вертикальным. При горизонтальном вале применяют подшипники качения с консистентной смазкой, при вертикаль­ном — подпятник и два направляющих подшипника, расположен­ных в масляных ваннах. Охлаждение электродвигателей выполне­но в режиме самовентиляции, но может быть и с принудительной вентиляцией.
Серия АН2 (выпуск 01.02/03.05-78): мощность 500…2000 кВт, напряжение 6000 В, частота вращения 367…970 мин”1.
Конструкция: горизонтальное расположение вала на двух под­шипниках качения с консистентной смазкой. Двигатели работают в режиме самовентиляции.
Серия АН2 14-го, 15-го, 16-го габаритов (выпуск 01.03.06—70): мощность 200…10 000 кВт, частота вращения 95…970 мин^1, напря­жение 6000 В.
Конструкция: горизонтальное расположение вала на двух под­шипниках скольжения с кольцевой или принудительной смазкой под давлением 0,025…0,05 МПа. Охлаждение воздушное, в режиме самовентиляции.
Серия ДВДА (выпуск 1179) — двухскоростные электродвигате­ли: мощность от 500/300 до 1400/700 кВт, частота вращения от 585/ 485 до 367/290 мин”1, напряжение 6000 В.
Конструкция: электродвигатели серии ДВДА изготовляют вер­тикальными с подпятником и двумя направляющими подшипни­ками, расположенными в масляных ваннах. Электродвигатели ра­ботают в режиме самовентиляции: воздух забирается из фундамен­тной ямы и сверху через окна верхней крестовины, а выбрасывает­ся в машинный зал через отверстия в обшивке статора. Смазка подшипников замкнутая, без внешней циркуляции. Охлаждение масляных ванн водяное.

Синхронные электродвигатели. На мелиоративных насосных станциях наиболее часто применяют синхронные электродвигате­ли серий СД, СДН, СДНЗ, ВДС, ВСДН и др. Ниже даны краткие характеристики некоторых типов электродвигателей.
Серии СДН-2 и СДНЗ-2 16-го и 17-го габаритов: мощность 315…4000 кВт, напряжение 6000 В, частота вращения 300… 1000 мин”1, пуск прямой, асинхронный от полного напряжения сети. Возбуждение происходит от статического тиристорного воз­будителя.

Конструкция: горизонтальное расположение вала на двух под­шипниках скольжения с кольцевой смазкой. Охлаждение воздуш­ное. Электродвигатели серии СДН-2 работают в режиме самовен-

тиляции, а электродвигатели СДНЗ-2 — в режиме принудительной вентиляции по замкнутому или разомкнутому циклу.
Серии СД2 и СДЗ-2 (выпуски 01.09.09-76 и 01.09/10.11-77): мощность 160… 1000 кВт, напряжение 6000 В, частота вращения 500…1500 мин”1. Возбуждение происходит от статических тиристо­ров, пуск — от полного напряжения сети.
Конструкция: горизонтальное расположение вала на двух под­шипниках (шариковый со стороны контактных колец и одноряд­ный роликовый со стороны привода). Коробка выводов расположе­на с правой стороны машины. Охлаждение электродвигателей се­рии СД2 предусмотрено в режиме самовентиляции по разомкнуто­му циклу, а серии СДЗ-2 — самовентиляции по замкнутому циклу через воздухоохладитель, встроенный в нижней части станины электродвигателя.
Серия ДСГ260/54-28 У4.2: мощность 2500 кВт, напряжение 6000 В, частота вращения 214,3 мин”1. Электродвигатель изготовлен для привода горизонтальных осевых насосов ОПГ-220-1.
Конструкция: горизонтальное расположение вала, закрытое ис­полнение с вентиляцией по замкнутому циклу через воздухоохла­дители (электродвигатель работает в режиме самовентиляции). Электродвигатель имеет полый вал, установленный на самосмазы­вающихся подшипниках. Один конец вала предназначен для при­соединения узла маслоприемника разворота лопастей рабочих ко­лес насоса, другой — для соединения с осевым насосом через зубча­тую муфту. Электродвигатель возбуждается от статического тирис-торного возбудителя.
Серии ВДС2-325 и ВДС-375 (выпуск 01.10.29—78): мощность 4000… 12 500 кВт, частота вращения 187…375 мин”1, напряжение 6000 В; электродвигатели предназначены для привода вертикаль­ных насосов. Их выполняют подвесными с подпятником и двумя направляющими подшипниками, расположенными в масляных ваннах с фланцевым концом вала для присоединения к насосу. Пуск электродвигателей ВДС2-325 прямой, асинхронный, от пол­ного напряжения сети при минимальных моментах сопротивления на валу насоса, то есть при закрытой задвижке у центробежных на­сосов и при минимальных углах установки лопастей рабочих колес осевых насосов. Пуск электродвигателей ВДС-375 асинхронный, через пусковой реактор, снижающий напряжение на зажимах об­мотки статора двигателя в начальный момент пуска до 0,7 номи­нального напряжения. Электродвигатели возбуждаются от стати­ческих тиристорных или электромашинных (при специальном за­казе) возбудителей. Подпятник двигателя рассчитан на осевую на­грузку от веса вращающихся частей электродвигателя и насоса, а также от реакции воды.
Серия ВСДН (СДВ) 15-го, 16-го и 17-го габаритов (выпуск 01.10.03—76): мощность 630…3200 кВт, напряжение 6000 В, частота вращения 375…750МИН”1. Пуск прямой, от полного напряжения сети, возбуждение от статических тиристорных возбудителей.

Конструкция: вертикальные двигатели серии ВСДН (СДВ) вы­полняют подвесными с подпятником и двумя направляющими подшипниками. Система смазки замкнутая, внутри масляных ванн верхней и нижней крестовин без внешней циркуляции. Охлажде­ние масла водяное. Подпятник рассчитан на восприятие нагрузки от веса вращающихся частей агрегата и от реакции воды. Электро­двигатель работает в режиме самовентиляции: воздух забирается из фундаментной ямы и сверху через отверстия в верхней кресто­вине, а выбрасывается в машинный зал через отверстия в корпусе статора.
На практике возможно применение и других электродвигате­лей с улучшенной конструкцией и лучшими эксплуатационными качествами.

Пример. Подобрать двигатель для вертикального насоса 80ВЦ-2,5/40, характери­стика которого после обточки рабочего колеса показана на рисунке 4.3. Максимальная потребляемая мощность: для центробежных насосов
Дпах — 9,81 Qpmax Нрmin/iQp r
для осевых насосов
-”max     У,б 1 \)р min-Пртах/ЛQpmin■
Для рассматриваемого случая
7Vmax = 9,81 ■ 2,3 • 23,3/0,83 = 633,4 кВт.
По формуле (4.4) с учетом данных, приведенных на с. 90, требуемая мощность двигателя
Лдв = ■КзапЛ’тах = 1,05 • 633,4 = 665 кВт.
Учитывая тип насоса (тип В) и его частоту вращения (п - 500 мин~’), можно сде­лать вывод, что требуемый двигатель синхронный, вертикального исполнения (см. также с. 112). По каталогам или другим справочным материалам выбираем двига­тель с частотой вращения п = 500 мин”1 и равной или ближайшей большей мощнос­тью*. Этим условиям удовлетворяют двигатели с маркой ВАН-143/41-12 или СДВ-16-36-12, которые имеют номинальную мощность iVHOM =800 кВт.