В качестве дымососа используются рабочие машины типа ДОД-41.
Таблица 1.3 – Параметры дымососа ДОД-41:
Q, тыс. м3/ч | H, кПа (кгс/м2) | n, об/мин | J, кг∙м2 | h, % |
3,14(320) |
Определение расчетной мощности на валу:
кВт.
Определение номинальной мощности АД для привода.
Номинальная мощность АД определяется по выражению:
кВт,
где – коэффициент запаса [по условиям пуска].
Предварительно выбираем АД типа ДАЗО4-550У-6У1.
Таблица 1.4 – Номинальные параметры электродвигателя механизма собственных нужд
Тип | Pном, кВт | Uном, кВ | nном, об/мин | sном, % | h, % | cos jном | Пусковые характеристики | J, кг×м2 | |||
ротора | допустимый механизма | ||||||||||
ДАЗО4-550У-6У1 | 1,1 | 96,0 | 0,86 | 2,2 | 1,3 | 6,5 |
Далее производится проверка выбранного двигателя по условиям пуска. Весь дальнейший расчет ведется в относительных единицах, причем за 1 о.е. принимается номинальная мощность выбранного АД.
Коэффициент приведения равен:
.
Для расчета времени пуска необходимо решить графо-аналитическим методом уравнение движения ротора:
.
Для решения уравнения движения необходимо построение механических характеристик дымососа и электродвигателя. Механическая характеристика − это зависимость момента сопротивления механизма от скольжения . Момент сопротивления равен:
где начальный момент принимается равным о.е.
Критическое скольжение:
Результаты расчета mc для различных значений скольжения s занесены в табл.1.5.
Таблица 1.5 – Момент сопротивления механизма при различных s
mс, о.е. | 0,102 | 0,108 | 0,125 | 0,154 | 0,194 | 0,246 | 0,31 | 0,385 | 0,472 | 0,57 | 0,628 | 0,667 | 0,68 |
s,о.е. | 0,9 | 0,8 | 0,7 | 0,6 | 0,5 | 0,4 | 0,3 | 0,2 | 0,1 | 0,046 | 0,011 |
Характеристика момента сопротивления mс = f(s)построена на рисунке 1.1.
Механическая характеристика АД.
Для построения механической характеристики используется упрощенная формула:
.
Расчеты для всего диапазона изменения скольжения при пуске сведены в табл.1.6.
Таблица 1.6 – Момент АД по упрощенной формуле
m, о.е. | 0,202 | 0,224 | 0,252 | 0,288 | 0,335 | 0,401 | 0,499 | 0,659 | 0,961 | 1,671 | 2,2 | 0,995 | - |
s,о.е. | 0,9 | 0,8 | 0,7 | 0,6 | 0,5 | 0,4 | 0,3 | 0,2 | 0,1 | 0,046 | 0,011 |
Произведем корректировку зависимости m = f(s) упрощенно, с учетом рекомендаций:
- при s = 1 (двигатель неподвижен) момент равен пусковому mп = 1,3;
- при s = 0,5 m = 1,1·mп = 1,1·1,3 = 1,43;
- при s = sкр m = mмакс = bном = 2,2.
В результате имеем уточненную зависимость момента электродвигателя.
Таблица 1.7 – Уточненная кривая момента АД после корректировки
m, о.е. | 1,3 | 1,311 | 1,315 | 1,328 | 1,362 | 1,43 | 1,557 | 1,727 | 1,922 | 2,126 | 2,2 | - | |
s,о.е. | 0,9 | 0,8 | 0,7 | 0,6 | 0,5 | 0,4 | 0,3 | 0,2 | 0,1 | 0,046 | 0,011 |
Рисунок 1.1 – Характеристика момента сопротивления механизма mс = f(s) и момента двигателя m = f(s)
По результатам табл.П1.5 и табл.П1.7 рассчитываем значения избыточного момента для каждого значения скольжения mизб = f(s) как mизбi = mi-mсi. Результаты занесены в таблицу 1.8.
Таблица 1.8 – Зависимость избыточного момента от скольжения
mизб, о.е. | 1,198 | 1,203 | 1,19 | 1,174 | 1,168 | 1,184 | 1,247 | 1,342 | 1,45 | 1,556 | 1,572 | 0,333 |
s,о.е. | 0,9 | 0,8 | 0,7 | 0,6 | 0,5 | 0,4 | 0,3 | 0,2 | 0,1 | 0,046 | 0,011 |
При номинальном скольжении sном = 0,011 о. е. принимаем mизб = 0 (рабочая точка).
Зависимость mизб = f(s) представлена на рис.1.2.
Определение времени пуска агрегата «дымосос − асинхронный двигатель» при номинальном напряжении на зажимах АД.
Механическая постоянная времени определяется по формуле:
с.
принимаем значение с.
Определим время пуска двигателя для графоаналитического метода решения по формуле:
где Δ si – выбранный интервал скольжения, о.е.;
m изб.ср. i – средний избыточный момент на интервале Δ si, о.е.
Интервалы Δsвыбираются между соседними значениями si по табл. 1.8. Средние значения mизб.ср.i определяются как полусуммы значений mизб на границах интервала Δsi. Результаты расчетов сведены в табл. 1.9.
Таблица 1.9 – Средние значения избыточного момента на интервалах
о.е. | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,054 | 0,035 |
mизб ср i, о.е. | 1,2 | 1,197 | 1,182 | 1,171 | 1,176 | 1,216 | 1,295 | 1,396 | 1,503 | 1,564 | 0,953 |
Находим время пуска:
Определим нагрев обмотки АД за время пуска.
Превышение температуры обмотки статора над температурой окружающей среды в конце одного пуска двигателя из холодного состояния:
где KU = U/Uн = 1 (номинальное напряжение);
ki = 6,5 – кратность пускового тока − каталожный параметр ЭД;
j = 3,5 А/мм2 – среднее значение плотности тока для двигателей серии ДАЗО;
, так как напряжение номинальное.
Значение перегрева 43,101°С допустимо для изоляции всех классов ( °С – класс А)
ГОСТ 183-74 разрешает проводить для АД два пуска подряд из холодного состояния. Эту возможность необходимо проверить:
,
где КП = 0,58 – коэффициент, учитывающий два пуска подряд.
Видим, что это значение перегрева меньше допустимого для изоляции класса нагревостойкости F, которая применяется в двигателях серии ДАЗО4.
Итак, двигатель ДАЗО4-550У-6У1 удовлетворяет условиям пуска при номинальном напряжении на его зажимах.
Двигатели рабочих машин, участвующих в самозапуске, должны быть проверены по условиям пуска при пониженном напряжении; , т.е. при Ku = 0,8. Значения вращающего момента АД пропорциональны квадрату напряжения, т.е. для каждой точки:
В табл.1.10 сведены значения полученные при умножении значений из табл.1.7 на коэффициент
Таблица 1.10 – Значения момента электродвигателя при пониженном напряжении
m`, о.е. | 0,832 | 0,839 | 0,842 | 0,849 | 0,872 | 0,915 | 0,996 | 1,105 | 1,23 | 1,36 | 1,408 | 0,64 |
s,о.е. | 0,9 | 0,8 | 0,7 | 0,6 | 0,5 | 0,4 | 0,3 | 0,2 | 0,1 | 0,046 | 0,011 |
Избыточные моменты, в зависимости от скольжения, также примут другие значения (разность значений табл.1.10 и табл.1.5). Помещаем их в табл.1.11.
Таблица 1.11 – Значение избыточных моментов при напряжении 0,8∙Uн
m`изб,о.е. | 0,73 | 0,731 | 0,717 | 0,695 | 0,678 | 0,669 | 0,686 | 0,72 | 0,758 | 0,79 | 0,78 | 0,027 |
s,о.е. | 0,9 | 0,8 | 0,7 | 0,6 | 0,5 | 0,4 | 0,3 | 0,2 | 0,1 | 0,048 | 0,011 |
При s н = 0,011 о.е., аналогично предыдущему случаю, принимаем m`изб = 0 (рабочая точка).
Полученная зависимость m`изб = f(s) приведена на рис.1.2.
Рисунок 1.2 – Характеристика избыточного момента mизб = f(s) при U = 1,0·Uн и при U = 0,8·Uн
Задаемся теми же интервалами ∆ si и определяем средние значения избыточных моментов на интервале ∆ si. Результаты сводим в таблицу 1.12.
Таблица 1.12 – Средние значения избыточных моментов при напряжении 0,8Uн
о.е. | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,054 | 0,035 |
mизб ср i, о.е. | 0,73 | 0,724 | 0,706 | 0,687 | 0,674 | 0,678 | 0,703 | 0,739 | 0,774 | 0,785 | 0,404 |
Определим время пуска агрегата t`п при напряжении U = 0,8∙Uн:
Превышение температуры обмотки над температурой охлаждающей среды в конце первого и второго пуска на пониженном напряжении составит:
В результате расчета получено, что максимальный перегрев обмотки статора при двукратном пуске равен 109,694 °С, что превышает допустимое значение для изоляции класса нагревостойкости F, которая применяется в двигателях серии ДАЗО4. То есть, двойной пуск недопустим.
Выбранный для привода дымососа ДОД-41 асинхронный двигатель типа ДАЗО4-450Х-4У1 удовлетворяет всем нормируемым эксплуатацией условиям пуска.