Электродвигатель привода насоса гидравлических лифтов - часть 2

В настоящее время намечается достаточно устойчивая тенденция применения в гидравлических лифтах частотно управляемых двигателей привода насоса.

Применение такого привода не только позволит решить проблему снижения пусковых токов, но кардинально изменит всю идеологию управления работой гидропривода лифтов.

Регулирование скорости движения кабины при подъеме и опускании будет происходить за счет плавного изменения числа оборотов и направления вращения вала насоса. Отпадет необходимость в крайне невыгодном процессе дросселирования жидкости при опускании кабины.

Частотное регулирование асинхронных короткозамкнутых двигателей широко применяется в приводе лебедок и приводе автоматических дверей электрических лифтов.

Достаточно хорошо отработанная система программного частотного регулирования при её использовании в гидравлических лифтах может дать существенные преимущества.

Конструкцию гидроагрегата с частотным регулированием недавно разработала фирма Берингер (Beringer). Более подробно этот вопрос будет рассмотрен ниже.

Идея частотного регулирования несколько десятков лет занимала инженеров различных отраслей промышленности и получила практическое воплощение относительно недавно в связи с достижениями полупроводниковой техники и, в частности, в связи с организацией массового производства мощных транзисторов и созданием частотных преобразователей.

На рис.4.5 приведены механические характеристики частотно регулируемого привода, иллюстрирующие возможность управления частотой вращения вала при постоянном моменте ротора путем изменения частоты и амплитуды питающего напряжения с помощью частотного преобразователя.

Число оборотов и, следовательно, число полюсов статора в значительной степени зависят от характеристик насоса. Как правило, отдается предпочтение моторам с двумя парами полюсов, которые в синхронном режиме достигают 1500 оборотов в минуту.

Многие фирмы — производители насосов предпочитают моторы с одной парой полюсов (3000 оборотов в минуту в синхронном режиме), так как с увеличением числа оборотов насосы, при прочих равных геометрических размерах, обеспечивают большую производительность.

Фирмы - производители гидрооборудования по возможности предпочитают устанавливать блок мотор - насос в баке с рабочей жидкостью, что существенно улучшает условия охлаждения статорных обмоток. Вращающимся частям, которые должны двигаться внутри жидкости, приходится преодолевать дополнительные гидравлические сопротивления.

Однако масло, контактирующее с катушками статора и вращающимся ротором, очень быстро нагревается. Уменьшение вязкости масла при нагревании приводит к существенному уменьшению гидравлических сопротивлений. Поэтому соответствующие потери мощности не столь велики.

Обычно мотор и насос имеют жесткое шпоночное соединение.

В тех случаях, когда блок мотор-насос установлен не в баке с рабочей жидкостью, соединение двигателя с насосом осуществляется посредством клиноременной передачи. Такое конструктивное решение выбрано рядом производителей для обеспечения разных скоростей вращения насоса путем изменения соотношения диаметров шкивов клиноременной передачи.

При использовании клиноременной передачи необходимо обеспечивать строгую параллельность осей двигателя и насоса, а также следить за обеспечением расчетного натяжения ремней. Несоблюдение этих условий может послужить причиной возникновения значительной вибрации и шума.

Рабочая нагрузка привода насоса определяется не только величиной силы тяжести подвижных частей лифта (груз, кабина с рамой, плунжер с канатными блоками, неуравновешенная часть канатов, подвесной кабель), но также и сил трения движению башмаков по направляющим и дополнительными сопротивлениями в канатном мультипликаторе.

Наряду с этим, привод должен преодолевать дополнительные сопротивления, обусловленные работой насоса: силы трения в подшипниках и уплотнительных устройствах гидроцилиндра, силы гидравлических сопротивлений движению потока рабочей жидкости через распределительные клапаны и напорный трубопровод; силы сопротивления сжатию жидкости внутри насоса.

Применение формулы 4.6 не вызывает каких либо трудностей при известной ве-личине общего КПД лифта, тогда как с формулой 4,7 все обстоит достаточно неоднозначно. Производительность и развиваемое насосом давление являются функционально зависимыми величинами, на которые оказывает влияние целый ряд факторов, связанных с конструкцией насоса, а также с вариацией свойств рабочей жидкости при изменении давления и температуры.

Мощность привода гидроагрегата существенным образом связана с величиной коэффициента полезного действия всего комплекса устройств, выполняющих работу по подъему груженой кабины.

КПД гидравлического лифта определяется величиной потерь энергии на преодоление сил механического трения и гидравлических сопротивлений.

Общий КПД можно представить произведением:

Величина механического КПД лифта учитывает действие сил трения в подшипниках двигателя и насоса; между башмаками кабины и головки штока и соответствующими направляющими, между плунжером и уплотнительными кольцами головки гидроцилиндра; дополнительные сопротивления в канатной системе мультипликатора.

Усредненное значение величины механического КПД гидравлических лифтов европейских фирм изменяется в диапазоне от 0,80 до 0,96 в зависимости от конструкции, высоты подъема и условий эксплуатации.

Важное значение имеет способ передачи движения от гидроцилиндра на кабину.

Так, при применении одного или нескольких гидроцилиндров прямого действия величина механического КПД будет заметно выше, чем в случае применения канатного мультипликатора.

Даже при использовании гидроцилиндров прямого действия величина механического КПД может быть существенно различной в зависимости от характера их расположения относительно направляющих кабины(центральное, боковое и т.п.).

Гидравлический КПД зависит от энергии, необходимой для прохождения жидкости через клапаны распределения и регулировки потока, по трубопроводам, через фильтры, глушители и т.д.

В частности, величина гидравлического К.П.Д зависит:

- от вязкости и, следовательно, от температуры рабочей жидкости;

- от типа и параметров используемого насоса;

- от параметров диаграммы изменения скорости кабины в переходных режимах

разгона и замедления;

- от длины хода кабины и т.д.;

- от геометрических характеристик трубопровода и конструкции штуцеров;

- от функциональных характеристик фильтров, глушителей и т.д.

КПД может повышаться до 0,7-0,75 при использовании блоков управления, обеспечивающих прибытие на верхний этаж на малой скорости, при относительно большом ходе, при использовании только одного гидроцилиндра прямого действия, трубопроводов с правильно выдержанными размерами, без резких изменений направления и т.д.

Хорошо спроектированный, тщательно изготовленный и грамотно обслуживаемый гидравлический лифт имеет общий КПД n - 0,6 0,69 ,

В значительной мере аналогичная картина характерна для гидравлических грузовых платформ промышленного применения с рычажными мультипликаторами и с гидроцилиндрами прямого действия.

Массовое внедрение гидропривода с частотным управлением работой электродвигателя насоса позволит заметно повысить К.П.Д. гидравлических лифтов.