Изменение частоты вращения рабочего колеса

Этот способ регулирования наиболее экономичен, так как при уменьшении подачи вследствие снижения частоты вращения колеса потребляемая мощность снижается пропорционально третьей степени отношения частот вращения:

Этим способом в отличие от предыдущих можно и увеличивать подачу. Экономичность всей установки, т. е. нагнетателя с приводом, зависит от способа изменения частоты вращения колеса. Для регулирования частоты вращения используют следующие способы и устройства.

Если регулировать напряжение, подво­димое к трем фазам статора асинхронного двигателя, можно, отвлекаясь от влияния параметров регулирую­щего устройства на характеристики двигателя, изменять максимальный момент, не изменяя критического сколь­жения. Устройством для регулирования напряжения мо­жет быть, например, тиристорный регулятор; при этом в каждой фазе статора двигателя находятся два встречно-параллельно включенных тиристора. Управляя углом включения тиристоров (фазовое управление), мож­но плавно менять действующее напряжение.

КПД паровых турбин, будучи достаточно высоким (~80 %),мало изменяется в зависимости от частоты вращения, что делает паротурбинный привод почти идеальным устройством регулирования подачи нагнетателя. Однако в связи с дороговизной и слож­ностью эксплуатации этот привод может быть рекомен­дован для регулирования только отдельных крупных установок.

8.5. Регулирование частоты вращения нагнетателя с по­мощью гидромуфты

Данный способ осуществляется при неизменной частоте вращения электродвигателя, т. е. оно может быть применено при использовании обычных асинхрон­ных электродвигателей.

Принцип работы гидромуфты напоминает принцип работы центробежного насоса (рис. 8.3). На валу электродвигателя закреплена и вращается вместе с ним правая (ведущая) половина муфты. Жидкость, находящаяся в полуокружных каналах этой половины муф­ты, центробежной силой отбрасывается к периферии в направлении, указанном стрелками. Аналогичный про­цесс происходит и в рабочем колесе центробежного на­соса. Поэтому муфта, закрепленная на валу электро­двигателя, практически является подобием рабочего ко­леса и называется насосным колесом.

Жидкость, выбрасываемая насосным колесом, по­ступает в ведомую половину муфты (турбину), симмет­рично расположенную слева и почти аналогичную по конструкции ведущей половине муфты. Ведомая поло­вина муфты может быть уподоблена рабочему колесу турбины, приводимому в движение скоростным напором. При соединении обеих половин муфты образуются замкнутые кольцевые полости с расположенными в них радиальными перегородками, между которыми цирку­лирует жидкость. Пройдя в рабочем колесе турбины от периферии к центру, жидкость вновь поступает в полуокружные каналы ведущей половины муфты и пов­торяет описанный путь циркуляции.

Энергия от ведущего вала к ведомому передается с помощью жидкой среды (рабочей жидкости), в каче­стве которой используют обычно масло или воду. Ре­гулирование частоты вращения ведомого вала достига­ется изменением подачи рабочей жидкости в гидро­муфту.

КПД гидромуфты называют отношение мощности N₂ на ведомом валу к мощности N₁ переданной электро­двигателем на ведущий вал. С учетом потерь на сколь­жение КПД гидромуфты равен:

Применение гидромуфт ввиду их высокой стоимости и сложности ухода оправдано только в крупных уста­новках при неглубоком регулировании.

Регулирование частоты вращения вала возможно с помощью индукторной муфты скольжения (ИМС). Эта муфта является электрическим аналогом гидромуфты, но связь между валами в ней осуществля­ет не жидкость, а магнитный поток, создаваемый об­моткой возбуждения.

Основные узлы ИМС – якорь, расположенный на ва­лу нагнетателя, и индуктор с обмоткой возбуждения, посаженный на вал электродвигателя. Обмотка возбуж­дения питается от обычной осветительной сети через выпрямитель (рис. 8.4).

Увеличение или уменьшение силы тока, осуществля­емое с помощью плавно регулируемого автотрансфор­матора, изменяет магнитное поле между индуктором и якорем, вследствие чего изменяется сила сцепления между ними и происходит большее или меньшее отста­вание индуктора от якоря. К достоинствам ИМС сле­дует отнести возможность дистанционного управления. Как и гидромуфты, ИМС из-за высокой стоимости и низкого КПД при глубоком регулировании применяют только в крупных установках при неглубоком регули­ровании.

Для регулирования частоты вращения вала приме­няют ременный вариатор частоты враще­ния рабочего колеса. Принцип действия этого устройства (рис. 8.5) основан на изменении переда­точного отношения шкивов ременного привода.

Рисунок 8.4 – Схема индукторной муфты скольжения (ИМС): 1 – вентилятор; 2 – якорь; 3 – индуктор; 4 – электродвигатель	Рисунок 8.5 – Схема ременного вариатора частоты вращения рабочего колеса вентилятора: 1 – вентилятор; 2 – ведомый шкив; 3 – ведущий шкив; 4 – электродвига­тель; 5 – устройство для натяжения ремня

Ведомый шкив состоит из двух дисков, один из ко­торых с помощью пружины можно передвигать вдоль вала, изменяя расстояние между ними (сближая или раздвигая). Благодаря этому клиновый ремень может занимать различные положения между дисками (при­ближаясь к валу или отодвигаясь от него). При этом радиус его обращения вокруг оси вала изменяется и, следовательно, меняются передаточное отношение и ча­стота вращения рабочего колеса. Перемещение подвиж­ного диска вдоль вала производится без остановки агрегата или вручную, или с помощью специального привода. Применение вариатора целесообразно при пе­редаче мощности до 10 – 15 кВт; при больших мощно­стях из-за сложности и громоздкости конструкции при­менение вариатора нерационально.