Влияние скорости центробежного нагнетателя на мощность электродвига-

Теля

При работе нагнетателя скорость исполнительного двигателя может изменяться под действием ряда причин.

К таким причинам относятся:

1. колебания напряжения судовой сети постоянного или переменного тока;

2. изменение электрических параметров самого двигателя, например, искусствен-

ное ослабление магнитного потока двигателей постоянного тока, приводящее к увеличе-

нию скорости электродвигателя, и др.

Отклонение от номинальной скорости электродвигателя, а значит, и центробежного нагнетателя, приводит к следующим последствиям:

1. при увеличении скорости у нагнетателя увеличиваются такие параметры:

.1. напор - прямо пропорционально первой степени скорости ( см. формулу 3 );

.2. подача – прямо пропорционально квадрату скорости ( см. формулу 4 );

.3. мощность - прямо пропорционально третьей степени ( кубу ) скорости ( см. фор

мулу 5 ).

При увеличении напора увеличивается давление жидкости в системе, что может

привести к повреждению арматуры ( например, разрыву прокладок клапанов ) или разры-

ву самого трубопровода.

При увеличении мощности нагнетателя, по закону сохранения энергии, увеличива-

ется мощность, потребляемая электродвигателем из сети

Р₁ = U I cosφ.

Поскольку в правой части формулы , U и cosφ – величины постоянные, увеличе

ние мощности объясняется увеличением тока обмотки статора, что приводит к быстрому её перегреву и сгоранию ( если на сработают тепловые реле, отключающие при перегруз-

ках двигатель от сети ).

Искусственное увеличение скорости электродвигателей постоянного тока путем ослабления магнитного потока параллельной обмотки возбуждения применялось с целью повышения напора в нагнетательной магистрали систем забортной и пресной воды.

В таких системах, в результате длительной эксплуатации, напор постепенно пони-

жается из-за отложения на стенках трубопроводов ржавчины, грязи, остатков нефтепро-

дуктов и масел, попадающих в системы.

2. при уменьшении скорости у нагнетателя уменьшаются приведенные выше пара-

метры.

При этом уменьшение напора жидкости может привести к нарушению работы меха

низма, снабжаемого этой жидкостью.

Особенно опасно уменьшение напора при параллельной работе нескольких насосов

В этом случае направление движения жидкости через такой насос изменится на об-

ратное, т.е. жидкость из общей магистрали через насос станет сливаться в цистерну.

Поэтому насос, у которого понизился напор, может перейти из режима работы гид-

ронасосом в режим гидромотора. При этом обратный поток жидкости будет разгонять на-

гнетатель, т.к. момент на крыльчатке, созданный этим потоком, будет совпадать с электро

ромагнитным моментом электродвигателя.

В то же время мощность, потребляемая электродвигателем из сети, уменьшится,

поэтому уменьшится ток обмотки статора ( единственный «плюс» при уменьшении скоро-

сти нагнетателя ).

Поскольку на современных судах электростанции вырабатывают переменный ток, в качестве приводных двигателей нагнетателей используются 3-фазные асинхронные дви

гатели с короткозамкнутым ротором. Эти электродвигатели имеют жесткие механические

хактеристики, поэтому даже при значительных изменениях нагрузки нагнетателей ( напри

мер, при дросселировании ) их скорость практически не изменяется.

На практике скорости электродвигателя и нагнетателя не должны отличаться более чем на ± 5-10% номинальной скорости двигателя.

Это ограничение следует учитывать при замене электродвигателя или нагнетателя

новым вместо установленного при постройке судна.

Пример

В силу производственной необходимости скорость электродвигателя насоса увели -чили на 10%. Рассчитайте новые значение мощности и тока

Решение

1. в соответствии с условием, новое значение скорости электродвигателя

ω ₂ = 1,1 ω ₁

2. из соотношения ( 11.11 ) новое значение мощности

Р₂ = Р₁ (ω ₂ ³ / ω ₁³ ) = Р₁ ( 1,1 ω ₁) ³ / ( ω ₁³ ) = Р₁ (1,1) ³ = 1,331 Р₁,

Т.е. при увеличении скорости электродвигателя на 10% его мощность увеличилась на 33,1.

3. мощность электродвигателя постоянного тока ( Вт )

Р = UI ≡ I, ( 2.14 )

где U – напряжение питающей сети, В; ( величина постоянная );

I – ток, потребляемый двигателем из сети, А..

Отсюда следует, что при постоянстве напряжения питающей сети ( U = const ) мощ

ность двигателя прямо пропорциональна току, потребляемому двигателем из сети.

Поскольку мощность двигателя возросла в 1,33 раза, это произошло за счет увели-

чения тока двигателя также в 1,33 раза.

Если до изменения скорости двигатель работал в номинальном режиме, т.е. с номи

нальным током, то после увеличения скорости в 1,1 раза ток увеличится до значения 1,331 I .

Аналогичное увеличение тока происходит при увеличении скорости трехфазного асинхронного двигателя, мощность которого ( Вт )

Р = UIcosφ ≡ I, ( 2.15 )

где U – линейное напряжение сети, В ( величина постоянная );

I – ток обмотки статора, А ( переменная величина );

сosφ – коэффициент мощности элекродвигателя ( практически постоянная величи-

на ).

Если не принять соответствующие меры, например, не ограничить время работы двигателя с такой перегрузкой, двигатель сгорит.