Глава пятая.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОЗАПУСКА РАЗЛИЧНЫХ МЕХАНИЗМОВ.
5-1. САМОЗАПУСК ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ.
Во многих отраслях промышленности (металлургии, химии, горнорудной и т. д.) весьма важное значение приобретает самозапуск центробежных насосов. Особенно это относится к тем производствам, в которых даже кратковременный перерыв подачи воды приводит к тяжелым авариям. Учитывая, что в любой энергосистеме возможен кратковременный перерыв электроснабжения (на время срабатывания АПВ или АВР, т. е. на несколько секунд), с целью обеспечения надежного водоснабжения сооружают резервные паровые, газотурбинные или дизельные приводы к насосам, резервные напорные баки и другие установки. При этом не всегда обеспечивается необходимый эффект. Например, в нужный момент паровой привод, долго бездействовавший, может оказаться не готовым к работе. Применение самозапуска электродвигателя избавляет от необходимости иметь резерв на время кратковременных перерывов электроснабжения.
Центробежные водяные насосы имеют механическую характеристику вентиляторного типа. В некоторых конструкциях момент сопротивления пропорционален не квадрату, а кубу скорости. Это создает предпосылки к легкому обеспечению самозапуска. Процесс самозапуска дополнительно облегчается, если за время перерыва электроснабжения успевает закрыться обратный клапан в напорном патрубке.
При решении вопроса о применении самозапуска на промышленных предприятиях иногда высказывается опасение, что при внезапном отключении нагруженного насоса обратный клапан резко закроется и может выйти из строя с тяжелыми последствиями. Однако такое опасение не относится к самозапуску, ибо имеет место всегда при отключении двигателя релейной защитой. Конструкция любого насоса и его вспомогательных устройств рассчитана на подобный режим. Если перерыв электроснабжения невелик и к моменту его восстановления обратный клапан еще не успел закрыться, то самозапуск произойдет с открытым клапаном, и, следовательно, условия работы обратного клапана будут даже улучшены.
Более существенное ограничение в применении самозапуска насосов вызывается опасением возможности гидравлического удара в напорном трубопроводе при внезапном включении нагруженного насоса.
Рис. 5-1. Давление Р и расход Q воды при пуске с открытой задвижкой насоса доменной печи (параллельно работает второй насос с производительностью 50%).
На рис. 5-1 приведена диаграмма работы насоса доменной печи при отключении его от сети и последующем включении через 10 с, т. е. после полной остановки. Насос приводится асинхронным двигателем мощностью 760 кВт. Параллельно с испытуемым работал второй такой же насос с производительностью 50%. Как видно из диаграммы, бросок давления составлял 9,8 м вод. ст. (16,5%), бросок расхода воды 550 м3/ч (29%), что не представляет опасности для оборудования.
Различными организациями (ВНИИЭ, ОРГРЭС, наладочными организациями треста Энергочермет и др.) проведено большое количество опытов по определению броска давления.
В худшем случае при самозапуске мощной группы водяных насосов бросок давления не превышает 90%. Учитывая сравнительно редкое возникновение режима самозапуска, такие броски давления можно считать допустимыми. Применение соответствующих конструкций напорных трубопроводов позволяет осуществить дальнейшее снижение броска давления. В некоторых случаях может потребоваться усиление крепления гибких элементов трубопровода, например крепления гибкого шланга на металлической трубе (фурмы доменных печей и др.).
Если насос работает с подсосом, то за время перерыва питания он может потерять воду, включиться незаполненным и выйти из строя. Опыт показывает, что потеря столба воды происходит, как правило, лишь при снижении скорости ниже 50%. Это обеспечивает сохранение работоспособности практически любого мощного насоса при перерыве электроснабжения на 1—3с. В сомнительных случаях расчетом или опытом можно установить допустимое время перерыва электроснабжения ^Доп по условию сохранения столба воды во всасывающем патрубке и насосе. Двигатель оборудуется защитой минимального напряжения с выдержкой времени обеспечивающей возможность самозапуска лишь при быстром восстановлении электроснабжения:
•
где kз — коэффициент запаса (0,7—0,8); tвыкл — собственное время отключения выключателя, с.
Самозапуск центробежных водяных насосов, приводимых асинхронными короткозамкнутыми двигателями, обеспечивается практически во всех случаях.
Синхронные двигатели обеспечивают самозапуск насосов в большинстве случаев по схеме с глухоподключенным возбудителем (если пуск двигателя осуществляется по такой же схеме).
Если синхронный двигатель, приводящий во вращение водяной насос, работает с нагрузкой, близкой к номинальной, то не всегда удается осуществить самозапуск по схеме с глухоподключенным возбудителем. Однако при использовании схемы ресинхронизации с введением
разрядного сопротивления самозапуск обеспечивается практически во всех случаях. Так, двигатель МС-323-918В, 1 600 кВт, 10,5 кВ, 750 об/мин с вертикальным валом, работающий с насосом при номинальной нагрузке, не обеспечивает самозапуска при глухоподключенном возбудителе. Однако этот двигатель легко разгоняется и входит в синхронизм при использовании схемы ресинхронизации с предварительным введением в цепь ротора разрядного сопротивления при перерыве питания, как меньшем требуемого для закрытия обратного клапана, так и большем (в опыте перерывы составляли соответственно 2 и 2,63 с).
Таким образом, самозапуск водяных насосов вполне допустим. В большинстве случаев он может быть осуществлен по схеме с глухим подключением возбудителя к ротору синхронного двигателя. Вопрос о необходимости гашения поля введением сопротивления в цепь возбуждения возбудителя определяется не требованиями вхождения в синхронизм, а током включения при самозапуске в соответствии с условиями, изложенными в гл. 3. Лишь для некоторых агрегатов с весьма высокой загрузкой необходимо введение при самозапуске разрядного сопротивления по условию вхождения в синхронизм. Осуществление самозапуска водяных насосов с асинхронными двигателями обычно трудностей не вызывает.
