如何为离心泵选择合适的电动机功率?
前言
本文主要信息来源于MCNALLYINSTITUTE,由泵沙龙翻译、补充及整理,介绍了选择中小型电动机配用功率的一种办法,仅供大家参考。
正文
电动机在满载时以最佳功率因数和效率运行,因此,人们在选择电动机时不想购买配用功率太大的(浪费);然而,如果配用功率选择太小,则会带来更多的问题。在以下的段落中,我们将学习如何为你的离心泵应用选择正确的电动机。
假设我们将为以下(显示的性能曲线描述)的泵选择电动机。
我们要做的第一件事是决定使用什么直径的叶轮。上面的曲线显示了从“A”到“E”的叶轮直径。我选择了字母而不是数字,以便我们可以使用公制或英制单位来处理示例。
对于本示例,我们将使用叶轮尺寸“A”。你需要查看曲线的右侧以选择最后一条效率线 - 即50%的效率线,这将为你提供该尺寸叶轮的最大流量。注意,此时的流量 - 50%效率线与A叶轮下的流量-扬程曲线交点所对应的流量(为400)。然后将此流量和叶轮尺寸转移到泵制造商提供的第二张图形(很多时间,该信息是泵曲线的一部分)。第二张图形类似于下图所示。
图表左侧(纵坐标)的数字显示了制动功率或消耗的千瓦数。你可以为你的应用选择合适的单位。根据此图,我们将在最后一条效率线(对应的最大流量400)上使用大约20(hp或kW)。
我们在此选择过程中做出的一个假设是,我们泵送流体的比重为1.0。如果流体具有更高或更低的比重,我们必须将图表左侧的数字乘以比重数,以获得适合你应用的正确的hp或kW。
假设泵的性能满足应用要求,且在其最佳效率点运行。对于叶轮尺寸“A”, 如第一张图所示,最佳效率点的流量大约为325,因此我们将利用泵服务系数(稍后解释)为我们提供所需的hp或kW,如果我们偶尔以更高的流量(400)运行,或者可能出现的任何其它瞬时过载状态。
服务系数额定值(即选用电动机功率时需要考虑的第一个系数)由电动机制造商提供,通常有三个范围:
1.00~1.10的服务系数:其中大部分是较老的电动机,而且大部分都具有不良的铝绕组。
1.15的服务系数:这是现代电动机中最常见的服务系数。
2.00~2.50的服务系数:这些电动机很少有库存,必须以高价制造。
泵沙龙注:目前,国内电机厂提供的电动机的服务系数通常均为1.00。
电动机有各种hp或kW额定值。典型的hp额定值为:0.5、1.0、1.5、2.0、3.0、5.0、7.0、10、15、20、30等;典型的kW额定值为:0.37、0.55、 0.75、 1.1 、1.5 、2.2、 3.0 、4.0 、5.5 、7.5、 11、 15 、18.5、 22、 30、 37、 45 、55、75、90、110、132、160、185等。
图表显示,我们需要一台17 hp的电动机,但考虑到现代电动机具有1.15的服务系数(15 x 1.15 = 17.25 hp),15马力的电动机就能满足此应用。请记住,电动机制造商进行的任何发热计算都是在电动机以其额定功率而不是额定服务系数运行时进行的。所有这一切意味着电动机将比预期运行温度更高,但仍在可接受的范围之内。
炼油厂应用时,通常使用美国石油协会API标准推荐的第二个系数。该标准规定该系数应用作附加安全裕量。这些系数规定如下:
<30 hp(22 kW)= 1.25
30~75 hp(22~55 kW)= 1.15
>75 hp(55 kW)= 1.1
如果我们采用上述相同的示例,并插入API附加要求,我们将得出:
如果泵的轴功率为20 hp,考虑到API要求,则需配20 hp x 1.25 = 25 hp的电动机。
在某些情况下,你可以将这两个服务系数进行综合考虑,并提出折衷的方案。例如,假设功率要求是8.7 hp,而不是20 hp,则根据API要求,需要的驱动功率为8.7 hp x 1.25 = 10.8 hp,为此,你必须使用15 hp的电动机,因为10到15 hp之间没有其它标准电动机规格。
根据上述(国外现代电动机-泵沙龙注)信息,10 hp电动机本身的服务系数为1.15,因此,10 hp电动机的实际功率为10 hp x 1.15 = 11.5 hp,足以满足API标准推荐的系数。
电动机的大小应考虑泵送液体的比重。如果使用水或任何更高比重的液体对低比重泵进行测试,则电动机电流的增加可能会烧坏电动机。
泵沙龙注1:API 610标准规定,电动机的最小配用功率为3 kW。也就是说,API泵不管轴功率多小,其电动机的配用功率不得小于3 kW。
泵沙龙注2:电动机的配用功率通常是以额定工况点的轴功率(乘以一个系数)来计算,但必须确保泵能在最大流量点长期安全稳定运行。也就是说,电动机的配用功率必须能覆盖泵在最大流量点的轴功率、并且还有一定的余量。关于最大流量点的确定,请参见《泵沙龙》文章“离心泵允许工作区的探讨”。