При разработке оборудования насосных станций силовыми электроприводами применяются машины синхронного и асинхронного типа. Большая часть электрооборудования является асинхронным.
Электродвигатели, предназначенные для насосного оборудования
Приводами для насосов систем подачи водоснабжения служат электродвигатели асинхронного типа. Это обусловлено:
— невысокой стоимостью и компактностью;
— простотой подключения и возможностью автоматизации систем управления;
— низкими затратами при эксплуатации.
К асинхронным электродвигателям, применяемым для насосных станций, предъявляются специфические требования, которым должно отвечать применяемое оборудование.
— Мощность, соответствующая решаемой задаче, с небольшим запасом.
— Возможность запуска двигателя под нагрузкой.
— Вращение в обратную сторону потоком воды при отключенном питании.
— Возможность увеличить количество пусков за определенное время.
Эти требования к электродвигателям усложняют конструкцию обмоток статора и ротора. Именно от их нагрева зависит частота повторных пусков оборудования. Применение частотных регуляторов для управления системой электрических приводов насосных станций позволяет осуществлять плавные пуски и управлять потоком воды частотой вращения двигателя, а не механическими заслонками.
Такой подход приводит к 40% экономии электроэнергии и продлению безаварийной работы оборудования.
Типы асинхронных двигателей на насосных станциях
В зависимости от необходимой мощности и условий эксплуатации на современных насосных станциях применяют асинхронные электродвигатели двух типов: короткозамкнутые и с фазным ротором.
В агрегатах такого типа магнитное поле вращается с постоянной частотой, которая связана с этим показателем для входного тока силовой сети (стандартом является 50 Гц). При применении частотного регулятора входной показатель можно менять в широких пределах, плавно управляя оборотами двигателя. Такая система является прогрессивной и экономически оправданной. Частота вращения ротора отстает от статора на величину скольжения, которая составляет 0,012-0,06.
Асинхронные агрегаты с короткозамкнутым ротором значительно дешевле электрических приводов других типов, но их применение возможно только для насосов небольшой мощности. Конструкция подразумевает прямой пуск без применения дополнительного оборудования, что значительно упрощает схему подключения и возможность автоматизации управления.
При пуске таких электродвигателей наблюдается очень высокое значение токов. Так, при мощности 0,6 - 100 кВт и оборотах 750 – 3000 об/мин этот показатель может в 6 -7 раз превышать номинальный. Такие критические значения наблюдаются кратковременно и не очень опасны для обмоток агрегата, но резко понижают напряжение в сети. Падение напряжения может отключить другие важные потребители в аварийном порядке, если система не оснащена дополнительными элементами управления агрегатами. Такое падение напряжения в силовых сетях ограничивает применение электрооборудования такого типа до 100 кВт.
Асинхронные электродвигатели с фазным ротором несколько дороже короткозамкнутых аналогов и их конструкция сложнее.
Обмотка ротора выведена на наружный пусковой реостат через тройное кольцо, а контакт осуществляется при помощи скользящих щеток. При механическом регулировании перед пуском такого агрегата на реостате добавляют сопротивление, которое уменьшает силу пускового тока. По мере разгона сопротивление постепенно уменьшается. При достижении двигателем оборотов, близких к номинальным, сопротивление выводится, и агрегат начинает работать по схеме короткозамкнутого устройства.
При пуске и разгоне электродвигателя с применением частотного регулятора плавность обеспечивает изменение частоты входного тока. Этот показатель контролируется процессором. Использование подобного устройства разгружает сети от ударных нагрузок и продлевает срок службы электрооборудования.
Асинхронные двигатели изготавливаются в вертикальном и горизонтальном исполнении и применяются в зависимости от установки насосного оборудования. К корпусу насосов они крепятся болтами по фланцевым соединениям, а передача крутящего момента происходит через муфту. Охлаждение обмотки проводится вентилятором, закрепленным на валу ротора в кормовой части агрегата. Холодный воздух поступает как с кормовой, так и с носовой стороны.
Для определенных условий эксплуатации разработаны различные модификации техники:
— с высоким пусковым моментом;
— с высокими энергетическими данными, комплектуют насосы для круглосуточной работы;
— схема облегченного пуска и др.
Выбор определенного агрегата полностью зависит от особенностей эксплуатации системы.