Электропривод насоса НШ-100: Часть 1 — Выбор электродвигателя

Для модернизации гидростанции необходимо спроектировать электропривод шестеренного насоса НШ-100, техническим заданием на проект является возможность регулирования производительностью насоса в пределах от 55 до 120 л/мин. В качестве приводного электродвигателя выберем асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, который будет управляться преобразователем частоты.

Насос НШ-100 – это насос объемного типа с рабочим объемом 100 куб. см. Данный тип насосов хорошо зарекомендовал себя в гидравлических системах различных механизмов и агрегатов. Рассмотрим характеристики данного насоса:

Технические характеристики Единицы измерения НШ-100
Рабочий объем, Vн
см3
100
Производительность, Q
л/мин
173
Номинальное давление — Напор, Рном
МПа
16
Макс. частота вращения, nmax
мин-1
1920
Минимальная частота вращения, nmin
мин-1
500
  • Производительность (подача) — характеристика определяющая объем перекачиваемой жидкости в зону нагнетания в единицу времени. Обозначение Q [л/мин.]
  • Напор — характеризует энергию, которая сообщается насосом единице веса перекачиваемой жидкости.

Отличительной особенностью насосов данного типа является линейная зависимость производительности насоса от скорости вращения приводного вала. Поэтому регулируя скорость вращения асинхронного двигателя, получим необходимую производительность шестеренного насоса.

Характеристики НШ-100

Выбор асинхронного двигателя

Рассчитаем скоростные режимы асинхронного двигателя необходимые для реализации заданной производительности насоса Q=55-120 л/мин.
Скорость вращения
Рабочее давление в гидросистеме составляет 5МПа, данную величину насос должен поддерживать во всем диапазоне регулирования производительности. Рассчитаем механическую мощность на валу насоса при минимальной и максимальной производительности:
Мощность насоса

Рассчитаем предварительную мощность асинхронного двигателя:

Мощность двигателя

Кз=1,1-1,3 – коэффициент запаса;

η=0,83 – коэффициент полезного действия насоса;

Мощность двигателя

Выбираем двигатель серии АИР180М6У3, режим работы соответствует повторно-кратковременному S3 ПВ 60:

Параметры двигателя

Диаграмма работы насоса

Диаграмма работы

tр=t1+t2=54+29=83 – время работы механизма, сек; tп=50 – время паузы, сек; tц=133 – время цикла, сек;

Продолжительность включения:

Продолжительность включения

Определим удовлетворяет данный двигатель требованиям по нагреву, расчет произведем для режима работы соответствующей максимальной производительности. Следовательно мощность на электродвигателя Р1=8,5 кВт – при Vмех=4 м/мин, Р2=17 кВт при Vмех=8 м/мин.

Используем метод средних потерь:

Метод средних потерь

Произведем проверку двигателя по перегрузочной способности:

Проверка по перегрузочной способности

Условие выполняется, следовательно, двигатель подходит по перегрузочной способности.

Двигатель серии АИР180М6У3 подходит для работы с шестеренным насосом НШ-100. В следующей части рассмотрим выбор частотного преобразоваетеля и способа регулирования скоростью двигателя и как следствие производительностью насоса. Система управления скоростью асинхронного двигателя будет построена на принципе векторного управления, будет использоваться диапазон скоростей выше номинальной скорости выбранного двигателя.