Блог

May 28, 2023

Гидродинамические приводы для промышленных насосов

Энергия и электричество являются неотъемлемой частью современной жизни и важны для мировой экономики. Мировые тенденции в энергетике демонстрируют потребность в интеллектуальных технологических решениях, которые должны обеспечивать высочайший уровень энергоэффективности.

Энергия и электричество являются неотъемлемой частью современной жизни и важны для мировой экономики. Мировые тенденции в энергетике требуют интеллектуальных технологических решений, которые должны обеспечивать максимально возможную надежность и противостоять всем предстоящим опасностям. Для обеспечения безопасной эксплуатации необходимо соблюдать строгие требования стандартов, применяемых в этих отраслях. Современная экономическая парадигма также диктует необходимость максимизировать операционную эффективность.

Вращающееся оборудование, и в частности промышленные насосы, является наиболее важным оборудованием с точки зрения надежности и эффективности. Правильный выбор промышленного насоса важен для всего процесса. Современные промышленные насосы также должны обеспечивать высокую эффективность в различных режимах работы, где изменяются не только напор и производительность, но и такие параметры жидкости, как удельный вес и вязкость. Для выполнения этого требования обычно используется регулирование насоса.

В этой статье описаны различные способы регулирования насосов с их основными моментами и показана общая стоимость владения для различных применений. Из этой статьи пользователи узнают, как регулирование скорости и, в частности, применение гидромуфты помогают повысить надежность и эффективность всего рабочего процесса.

На рисунке 1 показаны три основных метода управления насосом: дросселирование, использование гидромуфты и электропривода с регулируемой частотой (ЧРП).

В случае дроссельного управления насос приводится в движение напрямую посредством электродвигателя с фиксированной скоростью, жестко соединенного с насосом через муфту (обычно проставочного типа). Затем контроль напора и производительности насоса осуществляется с помощью дроссельного клапана, установленного на напорной линии насоса. Высокий уровень износа дроссельной заслонки и резкое падение КПД делают этот метод регулирования ограниченным в применении и обычно применяют его, если требуется только узкий диапазон регулирования.

Оба метода, через гидромуфту или ЧРП, используют регулирование скорости. В случае применения с ЧРП насос и двигатель (обычно соединенные через муфту проставочного типа) вращаются с одинаковой скоростью, заданной ЧРП. В варианте с гидромуфтой используется стандартный двигатель с фиксированной скоростью, а регулирование скорости осуществляется посредством гидромуфты. Таким образом, для ЧРП и гидромуфт требуются разные двигатели. В случае управления ЧРП двигатель должен быть оснащен изолированным подшипником, а также двигателями, подходящими для ЧРП, с более высоким коэффициентом эксплуатации по сравнению с двигателями с фиксированной скоростью. Это может привести к увеличению размера корпуса двигателя и дополнительным соответствующим расходам. Применение гидромуфты позволяет использовать стандартный двигатель с фиксированной скоростью, что является дополнительным преимуществом с точки зрения цены и надежности.

Концепция гидромуфты использует принцип передачи крутящего момента посредством циркуляции жидкости между двумя рабочими колесами. Механическая энергия привода преобразуется через насосное колесо в кинетическую энергию, следовательно, в энергию потока жидкости (масла), а оттуда снова преобразуется обратно в механическую энергию в турбинном колесе. Скорость вращения турбинного колеса можно изменять, изменяя количество циркулирующего масла (с помощью черпачной трубы или черпачной трубки, такие машины называются гидромуфтами) или с помощью регулируемых лопаток (такие машины называются гидротрансформаторами).

Поскольку прямого контакта металла между водителем и ведомой машиной нет (в качестве среды, передающей крутящий момент, выступает масло), износ для этого типа передачи крутящего момента не характерен.

Конструкция и основные узлы гидромуфты показаны на рисунке 2. Поток масла циркулирует через масляный радиатор с помощью масляного насоса, который приводится в движение приводным валом через шестерню. Поток масла подается на насосное колесо, жестко связанное с ведущим валом, где разгоняется и нагнетается на турбинное колесо, жестко связанное с валом приводимой машины (насоса).

Изменение положения черпака меняет количество масла, участвующего в процессе передачи мощности. В результате большее количество масла в гидромуфте увеличивает скорость подачи насоса или, наоборот. Всегда остается минимальное скольжение около 2%, которое необходимо для передачи энергии между насосным колесом и турбинным колесом. На рисунке 3 показано, как муфта работает по характеристической кривой в зависимости от положения черпачной трубки. Типичный диапазон регулирования скорости с помощью гидромуфты составляет от 20% до 98% скорости двигателя.