Глава VIII ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ СУДОВЫХ МЕХАНИЗМОВ
§ 57. ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ НАСОСОВ, ВЕНТИЛЯТОРОВ, КОМПРЕССОРОВ
Электроприводы насосов, вентиляторов и компрессоров обеспечивают работу энергетической установки и различных систем судна и служат, таким образом: сохранению остойчивости, плавучести и пожаробезопасности судна; созданию нормальных бытовых условий; сохранности груза; поддержанию необходимой температуры в специальных, служебных и бытовых помещениях; охлаждению отдельных механизмов и устройств и т. д.
Эта группа потребителей является самой многочисленной: на сухогрузных судах составляет около 50%, а на других типах судов — 80% мощности всех установленных потребителей электроэнергии.
Насосы.
Для перекачивания воды наиболее распространены центробежные насосы (применяют и поршневые), а для перекачивания топлива и масла — винтовые и шестеренные.
Подача Q насосов измеряется в кубических метрах в секунду, кубических метрах в час, иногда — в тоннах в час.
Насосы характеризуются давлением нагнетания р, которое измеряется в паскалях, и высотой всасывания h, а также напором Н, измеряемым в метрах. В зависимости от создаваемого давления насосы бывают низкого, среднего и высокого давления.
Мощность (кВт) электродвигателя для привода насоса определяют по формуле
(109), где ηн — к. п. д. насоса (для различных типов насосов колеблется от 0,5 до 0,95).
Подачу можно регулировать путем возврата части перекачиваемой жидкости на вход насоса (перепускное регулирование). Для регулирования подачи центробежных насосов применяют
дросселирование — уменьшение поперечного сечения выходного патрубка, что совершенно недопустимо для поршневых, винтовых и шестеренных насосов.
Самым экономичным регулированием подачи насосов всех типов является изменение частоты вращения. Однако в этом случае значительно усложняется электропривод.
Следует также помнить о том, что подача всех типов насосов прямо пропорциональна частоте вращения, мощность, развиваемая электродвигателем, у центробежных насосов пропорциональна кубу частоты вращения, а у поршневых, шестеренных и винтовых насосов при определенных условиях, зависящих от свойств системы, — квадрату частоты вращения [см. § 46, пп. 2, 3 и уравнение (66) с пояснениями к нему].
На судах применяют масляные, осушительные, балластные, пожарные и некоторые другие насосы с двухскоростными асинхронными двигателями. На танкерах типа «София» форсуночные насосы котельного топлива приводятся во вращение четырехскоростными асинхронными двигателями. В большинстве же случаев электроприводы насосов нерегулируемые.
Вентиляторы.
Применяют вентиляторы двух типов — центробежные и пропеллерные. Они обеспечивают подачу воздуха для работы ДВС, котлов, для поддержания температуры в различных помещениях, охлаждения машин и устройств, вентиляции помещений и т. д.
Вентиляторы низкого давления создают давление нагнетания до 1 кПа, среднего давления — до 5 кПа, высокого — до 104-15 кПа. Подача судовых вентиляторов 0,0832—2,64 м3/с.
Нагрузка на электродвигатель вентилятора зависит от характеристик как самого вентилятора, так и трубопроводной системы, на которую он работает. Мощность, развиваемая электродвигателем вентилятора, пропорциональна третьей степени частоты вращения [см. формулу (66)].
При выборе электродвигателя вентилятора его мощность можно определить по формуле (109).
К.п.д. различных типов вентиляторов колеблется от 0,6 до 0,85.
Компрессоры.
На судах применяют поршневые компрессоры одинарного и двойного действия для наполнения баллонов пускового воздуха, обеспечения работы холодильных установок, продувки машин и аппаратов, для работы гудка, пневматического инструмента и систем пневматического управления (например, системы дистанционного управления главными двигателями) и т. д.
Различают компрессоры низкого давления — до 1000 кПа, среднего — до 6000 кПа, высокого — до 15000 кПа.
Компрессоры пускаются вхолостую, т. е. при отжатых клапанах, поэтому для их привода чаще всего применяют короткозамкнутые асинхронные двигатели. Большинство электроприводов насосов и вентиляторов работают в длительном режиме. Режим работы электроприводов компрессоров чаще всего кратковременный, но может быть и повторно-кратковременным.
Рис. 141. Схема включения катушки линейного контактора (см. рис. 134) для автоматического управления уровнем, температурой, давлением и т. д.
При работе компрессор создает на электродвигатель пульсирующую нагрузку, что приводит к колебаниям тока в цепи двигателя. Для ограничения этих колебаний применяют маховики. Если компрессор запускается под нагрузкой, то его двигатель должен обладать большим пусковым моментом. Обычно компрессоры — это механизмы, не требующие реверса и, за некоторым исключением, работающие с постоянной частотой вращения. Поэтому функции системы управления ими сводятся к пуску и остановке электропривода; самым приемлемым для таких электроприводов является короткозамкнутый асинхронный двигатель. Таким образом, схемы, приведенные на рис. 134, можно рассматривать как схемы управления электроприводами насосов, вентиляторов, компрессоров.
Управление электроприводами.
Насосы, вентиляторы и компрессоры. Работа большинства этих электроприводов чрезвычайно просто автоматизируется: достаточно катушку линейного контактора включить, как показано на рис. 141.
Если, например, уровень воды в котле понизится до минимального значения, то замыкается контакт реле уровня РУтин, что приводит к пуску двигателя питающего насоса. Когда уровень воды достигнет максимального значения, размыкается контакт реле уровня РУмах и двигатель останавливается. Точно так же автоматизируется работа перекачивающих насосов и гидрофоров, только в последнем случае вместо контактов реле уровня включаются контакты реле давления. Для автоматической работы холодильной установки используют температурное реле, реле давления и т. д.
Переключатель режима работы ПУ позволяет перевести электропривод на ручное управление.
Несколько сложнее автоматизируются электроприводы, в которых, кроме пуска и остановки электродвигателя, необходимо выполнять переключения в самой системе, на которую работает электропривод. Например, для электропривода провизионной холодильной установки, кроме пуска и остановки электродвигателя компрессора, в схеме автоматического управления должны быть предусмотрены включение и выключение вентиляторов в холодильных камерах, открытие и закрытие клапанов компрессора и камер, т. е. необходимы система управления арматурой и наличие соответствующей информации при помощи сигнальных ламп и электротабло на пульт управления и в ЦПУ.
Подобные задачи решаются и в схемах автоматического управления электроприводами насосов осушительной системы, фекальной системы, компрессоров пускового воздуха и т. д. Исполнительными элементами, при помощи которых производится управление арматурой, обычно являются электромагниты (соленоиды) или серводвигатели — электродвигатели небольшой мощности, приводящие в движение органы управления системой. Такие схемы реализуются при помощи бесконтактных логических элементов.
По Правилам Регистра СССР электроприводы топливных и маслоперекачивающих насосов, сепараторов, вентиляторов должны иметь дистанционные отключающие устройства, расположенные вне шахт машинных отделений.
