电机功率选择分析探讨各类离心机(二)

《统编教材》在连续运转刮刀卸料离心机电机功率选择分析方面有如下两点不同:
(1) 对卸料阶段消耗的总功率(N Ë ) , 《统编教材》推荐按式(5) 计算, 文献[3 ] 认为式(5) 中克服轴与轴承摩擦消耗的功率N 3 应增大50% , 这是考虑到在卸料阶段, 由于刮刀对转鼓有一附加作用力, 增加了转鼓的偏心距,使轴承的动载荷增加, 功率消耗也随之增加, 因此按经验将N 3 增大到115 倍是可取的。
( 2) 对刮刀卸料离心机电机功率的选择,《统编教材》以处理间歇运转离心机相同的方法, 主张以卸料阶段消耗的总功率作为选择电机的主要依据。然而, 在教材中提出这种观点又没有更详尽的表述和分析, 客观上将引导人们采用与间歇运转离心机同样的方法(即N 卸料< N 电机) 来处理, 这是欠妥的。文献[3 ] 从实际出发, 对这类离心机电机功率的选择提出了比较合理的、更为接近实际的分析计算方法(具体见后面“如何选择电机”)。笔者认为, 由于间歇运转离心机与连续运转离心机工作特性不同, 操作周期不同, 电机承受的负荷也不同, 因此在考虑电机功率的选择上应有区别。前者选择的电机功率一定要比启动功率大(甚至大好多) ; 后者电机功率尽管也要参照卸料阶段的功率总消耗, 但决不是要求电机功率要大于卸料功率。由此可见, 两者在电机功率的确定上截然不同。
312　如何选择电机
笔者认为, 由于连续运转间歇操作刮刀卸料离心机一次性启动后连续运转, 工作周期无限循环; 在一个工作周期(如加料、分离、洗涤、甩干、卸料以及洗网等各个阶段) 内消耗的功率不相同, 大小相差可能很大; 而且各个阶段经历的时间也长短不一, 因此按工作时的最大功率来选择电机显然是不合理的, 因为这样电机大部分时间将处在低负荷条件下运行,
功率因数很低。
　31211　按等值功率法确定电机功率对于连续运转离心机, 选择电机时比较合理的方法是采用“等值功率法”。所谓等值功率法, 是从电机绝缘发热的角度将操作周期内实际变化的功率用一个假想不变的恒定功率来代替, 后者产生的效果与前者是等值的, 这个等效的假想不变的功率称为等值功率。

　　 表示离心机在一个操作周期内各阶段功率消耗(N ) 与对应时间( t) 之间的变化关系。由N - t 关系可知, 所谓等值功率法, 即用图中直线m n 下的面积代替原折线下有阴影部分图的面积。等值功率可按下式计算:　N 等值= [ (N 2É tÉ + N 2Ê tÊ + ⋯+ N 2n tn)ö( tÉ + tÊ + ⋯+ tn ) ]1ö2　kW (8)式中　N É、N Ê、⋯、N n—分别为离心机在一个操作期内(启动阶段除外) 各阶段消耗的总功率, kW;
　　tÉ、tÊ、⋯、tn—分别为对应各阶段经历的时间, s。等值功率求得后, 按下面两式计算电机功率, 取其较大值选择电机:N 电机≥N 等值·CG传kW (9)及　　　　N 电机≥NmaxK·G传kW (10)
4 2 各类离心机电机功率选择分析探讨式中　N 等值—由式(8) 得到的计算值, kW;
　　　Nmax—为离心机在一个操作周期内各阶段消耗功率的最大值, kW;G传—传动系统效率, 对常用的三角皮带传动, G传= 0190—0194 ;
　　　K—交流电机的过载系数, 一般取K=114—115;
　　　C—对电机功率因数可能考虑不周而计入的安全系数, 一般可取: 当功率N≤20kW 时, C= 112; 20kW < N ≤40kW 时C= 1115; N > 40kW 时, C= 111。
　　对如何选择电机, 还应作如下明确说明:根据上述方法选择电机时, 对连续运转离心机, 其启动功率不作选择用, 而只作一必要的验算, 理由是这种离心机的启动功率消耗仅是一次性的, 不包括在一个操作周期之内。若电机的启动功率不够时, 可通过适当延长启动时间来得到改善。对间歇运转离心机, 特别是周期很短、需频繁启动的离心机, 由于电机的启动电流比额定电流往往要大好多倍, 很容易使电机发热, 因此实际选用的电机功率通常都比计算值更大一些。最后应该指出, 由于被分离物料的性质差异很大, 离心机结构也不一样, 加之尚有未考虑到的因素, 因此功率消耗的计算值与实际需
要值往往有出入, 而且还可能比较大, 故上述功率计算只能作为选择电机时必要的参考, 而不能将计算看作是选择电机时唯一的主要依据。选择电机时, 最好也是最可靠的方法是通过试验确定需要的功率值, 没有这个条件时, 主要应参考同类产品经实践考验被认为是合适的实际功率值。
　31212　电机功率选择欠足的实例
前些年某市有一用户, 从A (制造) 厂购置了一台某型连续运转离心机, 但在设备到厂后试车时发现机器启动不了。为此用户只得向A 厂求援, 要求帮助寻找原因。A 厂十分重视,立即派出专家组前往生产现场。经仔细检查, 机器是新的, 一切完好, 运输过程中也未受过伤。到底是什么原因, 使新机器启动不了? 专家组沉静在苦苦的思索之中。正在锁紧眉头之时, 有人提议“测测电压”! 一测电压果然有问题, 只有160 伏。因为高峰用电, 压降比较大。原因找到了, 机器“得救”了。此后, A 厂在设计(连续运转离心机) 产品时, 电机功率的确定,不只考虑到完成工艺过程所需, 还注意到周围
　离心式摩擦离合器1—滑块　　2—皮带轮　　3—摩擦片　　4—轴承　　5—轴套筒　　6—圆柱销5 2 《化工装备技术》环境电网波动所带来的影响, 即根据本文前面所述按式(9) 适当增加电机容量。从那以后,该厂产品再也没发生过电机功率选择欠足的类似事件。
　　　31213　选择电机时的合理考虑对于连续运转离心机, 为使所选的电机能经济合理地工作, 通常应有如下考虑:(a) 将离心机消耗的最大功率作为选择电机的参考, 但不完全按最大功率考虑, 允许所选电机在工作时有短时间部分的过载, 其“过载率”(即超过电机额定功率的过载部分占额定值的百分数) 的大小视过载占一个操作周期的时间百分比而定。若时间百分比低, 则可允许电机的过载率适当高一些; 反之, 过载率应限制得低一些。过载率一般可为20% —50%。(b) 据离心机的启动情况, 从电机性能来说, 最好选用具有较大启动转矩的特殊电机,
   液力联轴器
1—工作轮(泵轮) 　　　　2—工作轮(涡轮)3—外壳　　4—输出轴　　5—密封　　6—轴承
　泵轮、涡轮(图3 中件号1、2)
如滑环式电机或绕线型转子电机, 但价格较贵,比一般三相(鼠笼型) 感应电机要高40% 以上,故通常不采用这种方法。
　　(c) 仍选用价廉的普通三相鼠笼型感应电机, 但同时采取措施解决离心机启动时电机过载的问题, 如采用离心式摩擦离合器(见图2)或液力联轴器(见图3) , 其中后者性能更好, 对有防爆要求的场合更为合适。离心式摩擦离合器靠摩擦片的机械摩擦来带动皮带轮, 液力联轴器靠液体冲击涡轮(见图4) , 带动转鼓。它们的作用都能使离心机缓慢启动, 即可延长启动时间, 避免因离心机启动困难而不合理地选用功率过大的电机; 同时离心机启动比较平稳,可防止因启动转矩过大而使电机超载过多。当离心机过载较大, 电机承受不了时, 摩擦片与皮带轮内壁间自动打滑, 或泵轮与涡轮间液体自动打滑, 从而有效地保护了电机。因本项措施安全、可靠, 深受用户欢迎。

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