ЭЛЕКТРОСПЕЦ
ЭЛЕКТРОСПЕЦ

Электрооборудование общепромышленных установок,
общие сведения

К общепромышленным условно можно отнести насосные установки и установки сжатого воздуха (УСВ), так как в них нуждается любое предприятие.
Установки подобного рода обеспечивают жизнедеятельность рабочего персонала и технические процессы на производстве.
Кроме того, они имеют много общего в принципе действия, конструктивных решениях, характеристиках.
Установки сжатого воздуха по назначению, давлению на напоре и принципу действия УСВ классифицируются в соответствии с табл. 2.1.

Вентиляторы предназначены для вентиляции производственных помещений, отсасывания газов, подачи воздуха или газа в камеры электропечей и т.п.
Из табл. 2.1 видно, что они имеют небольшой перепад давления (до 104 Па) между всосом и напором.
Выполняются осевыми или центробежными.
Представление о составе оборудования и движении воздуха дает рис. 2.1-1.

Центробежные и осевые вентиляторы отличаются конструкцией воздушной полости и расположением приводного электродвигателя.
У центробежных воздушная полость выполнена в виде «улитки» при расположении электродвигателя ЭД вне этой полости, а у осевого — ЭД расположен внутри воздушной полости (раструба), что обеспечивает его охлаждение потоком воздуха
Рабочее колесо (1) центробежного вентилятора расположено в корпусе эксцентрично, что позволяет повысить давление на напоре.
Рабочее колесо (1) осевого вентилятора по форме сходно с воздушным или гребным винтом, которые создают тягу (поток) воздуха через раструб.
На предприятиях наибольшее распространение получили центробежные вентиляторы, для которых характерны следующие зависимости:

Компрессоры предназначены для получения сжатого воздуха или газа с повышенным давлением с целью его использования в пневматических устройствах (пневмоустановки, пневмоинструмеит, пневмоавтоматика и т.п.).
Из табл. 2.1 видно, что компрессоры работают при большом перепаде давления между всосом и напором и выполняются поршневыми и центробежными (турбинные и ротационные)
Представление о составе оборудования и движении воздуха дает рис. 2.1-2.

Центробежные компрессоры создают давление воздуха на напоре до 15 .105 Па при высокой производительности и не требуют дополнительных систем для обеспечения нормальной работы.
Они просты по устройству и надежны в эксплуатации.
Турбинные и ротационные центробежные компрессоры отличаются конструкцией роторов (1) и корпусов (2).
В турбинном компрессоре на роторе, расположенном в корпусе эксцентрично, установлены лопасти (4).
Увеличение давления при вращении создается за счет сжатия воздуха между корпусом и лопастями.
В ротационном компрессоре эксцентрично расположенный ротор имеет пластины (5), которые перемещаются в направляющих ротора под действи-центробежных сил при его вращении.
Увеличение давления создается путем сжатия воздуха в камерах, образуемых пластинами и корпусом, к которому они плотно прилегают при вращении.
Для работы компрессора без потребления воздуха (газа) предусмотрен обходной трубопровод с клапаном (6).
На всасывающих и напорных трубопроводах, обычно, устанавливаются невозвратные вентили (3), которые исключают обратный ход воздуха при остановке компрессоров.
Особенностью центробежных компрессоров является рявномерное истечение воздуха повышенного давления, что не требует установки дополнительных приспособлений для выравнивания неравномерности нагрузки на ЭП. При отсутствии противодавления справедливы соотношения, приведенные для вентиляторов.
Поршневые компрессоры создают давление воздуха на напоре до 108 Па при сравнительно малой производительности.
Рабочим органом является поршень (7), возвратно-поступательное движение которого обеспечивается ЭД через кривошипно-шатунный механизм (10). При движении поршня вниз воздух поступает через впускной клапан (8), а вверх — выталкивается через выпускной клапан (9).
Особенностью поршневых компрессоров является неравномерность выхода воздуха на напоре, что требует дополнительных устройств, выравнивающих неравномерность.
Сглаживание пульсаций возможно установкой маховика на валу приводного ЭД.
Для уменьшения колебаний давления воздуха у потребителя после компрессора устанавливают ресивер (промежуточный воздухосборник), который представляет собой герметичный резервуар.
Наличие трущихся частей, а следовательно, и повышенного нагрева требует вспомогательных обслуживающих систем:
- системы охлаждения (СВО — система водяного охлаждения),
- системы смазки (масляная система).
Наибольшая неравномерность получается у компрессоров одинарного действия (подача воздуха только при движении поршня вверх, как показано на рис. 2.1-2).
Для уменьшения неравномерности применяются компрессоры двойного действия (подача воздуха производится при движении поршня в обе стороны).
Высокие давления воздуха (газа) получают в многоступенчатых компрессорах, в которых сжатие происходит последовательно в нескольких цилиндрах или камерах.
Таким образом, очевидно, что поршневые компрессорные установки являются более сложными конструкциями по сравнению с центробежными.

Насосные установки применяются на производстве для обеспечения технологического процесса предприятия и жизнедеятельности работающего коллектива.
Насосы работают в системе водоснабжения и канализации, перекачивают агрессивные и технологические жидкости и т.п
По принципу действия насосные установки можно разделить на три группы: поршневые, центробежные и оседиагональные.
Поршневые (ПН) предназначены для перекачивания жидкости при больших высотах всасывания (до 6 м) с небольшой производительностью. Как и для всех поршневых систем, характерны неравномерность хода и пульсация нагрузки (при всасывании жидкости — холостой ход, а при сжатии — рабочий), поэтому жидкость в напорном трубопроводе течет неравномерно.
Для сглаживания пульсаций нагрузки и повышения равномерности хода в одном насосе применяют несколько рабочих цилиндров, а на валу устанавливают маховик.
Поршневые насосы во избежание гидроудара и поломки пускаются только при открытых задвижках на напоре.
При работе насоса на магистраль, где поддерживается постоянный напор (Н), поршню при каждом ходе приходится преодолевать постоянное среднее усилие независимо от скорости перемещения.

Из соотношений следует, что Мср = const.
Таким образом, поршневой насос пускается в ход под нагрузкой, что требует ЭП с повышенным пусковым моментом.
Для нормальной эксплуатации поршневых насосных установок необходимы вспомогательные системы (водяного охлаждения и смазки).
Центробежные (ЦН) предназначены для перекачивания жидкости при малых высотах всасывания с большой производительностью.
В отличие от поршневых насосов, ход равномерный, а истечение жидкости без пульсаций.
Особенностью насосов является необходимость заполнения полости жидкостью перед пуском, в противном случае, насос не будет перекачивать жидкость из-за «разрыва струи».
Если насос находится ниже уровня перекачиваемой жидкости, то для его залнаки достаточно открыть вентиль (задвижку) на напоре, и заполнение произойдет самотеком.
Если насос находится выше уровня жидкости, то для его заполнения необходимы дополнительные устройства
Для этой цели применяют:
• вакуум-насосы, создающие разряжение в полости насоса, что обеспечивает заливку;
• аккумуляторные баки, заполненные жидкостью и установленные выше уровня жидкости; так как бак соединен с всасывающим трубопроводом, то после остановки полость насоса всегда будет заполнена.
Пуск насоса возможен в трех вариантах:
• при закрытой напорной задвижке; в этом случае давление в напорном трубопроводе повышается плавно и гидравлический удар исключен; пуск, практически, вхолостую;
• при открытой напорной задвижке; целесообразно применять, если насос расположен ниже уровня жидкости н есть обратный клапан; время пуска меньше, чем при закрытой задвижке, так как не требуется тратить время на открытие задвижки,
• при одновременном открытии напорной задвижки и пуске ЭД — это частный случай первых двух вариантов.
При остановке необходимо сначала медленно закрыть задвижку на напоре, а затем остановить ЭД насоса.
Примечание— Предварительное закрытие задвижки на напоре (перед остановкой) необходимо во избежание возможного гидроудара (при отсутствии обратного клапана) и гидротурбинного режима насоса под напором жидкости в системе. Оседиагональные (ОДН) предназначены для транспортировки неоднородных по плотности и вязкости жидкостей.
Например, откачка разлитой нефти, удаление нефтеостатков из емкостей, перакачка грунтовых и глинистых растворов.
Насосы семейства ОДН более мощны, долговечны и виброустойчивы, чем все известные.
При малом весе (например, 35 кг) они имеют производительность до 150 м3час. Это новейшая выпускаемая серия работает в нефтеперегонной промышленности, в нефтяных терминалах морских и речных портов.
В настоящее время выпущены насосы производительностыо до 1000 м3/час для выполнения уникальной операции, недоступной другим, - перекачки холодного мазута.
Электропривод. Режим работы — продолжительный, реверса не требуется.
• АД с короткозамкнутым ротором, мощностью до 100 кВт при напряжении 380 В, с прямым пуском от мощной сети или через автотрансформатор (реактор), ограничивающий пусковой ток.
• Синхронные двигатели (СД), мощностью более 100 кВт при напряжении 10 (б) кВ, с прямым пуском от мощной сети.
Наиболее применимы: серии 4А (основного исполнения), 4АР (с повышенным пусковым моментом), АИ (новая серия) на напряжение 380 В и СДН (насосы, вентиляторы, дымососы), СДК (компрессоры) на напряжение 10 (6) кВ.
Примечания:
1. АД с фазным ротором применяются, если необходимо регулирование скорости механизмов с вентиляторной нагрузкой на валу (например, вентилаторы и дымососы котельных).
2. Для компрессорных установок двигатели обычно тихоходные, а для насосных и вентиляторных — быстроходные.
3. Технически и экономически обоснованный нижний предел номинальных мощностей синхронных двигателей (СД) составляет от 500 до 600 кВт.
СД с частотой вращения до 1000 об/мин выпускаются с явнополюс-ными роторами с демпферной (пусковой) обмоткой, а с частотой вращения 1500 об/мин, как правило, мощностью свыше 12500 кВт с массивными полюсами без демпферной обмотки.
СД с частотой вращения до 3000 об/мин имеют неявно выраженные полюса.
СД выпускаются на напряжение 6 н 10 кВ, а низковольтные (0,38 кВ) до 320 кВт заменяются на более экономичные АД.
В настоящее время для возбуждения СД применяют только полупроводниковые статические или бесщеточные системы возбуждения.