CC BY
123
товлении раствора и повысить его эффективность для борьбы с вредителями, а также при протравливании зерна в сельском хозяйстве.
Список литературы
1. А.с. 105011 СССР. Способ получения высоких и сверхвысоких давлений / Л.А. Юткин, Л.И. Гольцова. — № 416898; заявл. 15.04.50; опубл. в БИ № 41, 1957.
2. Структурирование воды с использованием электрического разряда / Б.П. Чесноков [и др.] // Вавиловские чтения. — 2009. — Саратов: СГАУ, 2009. — С. 389-391.
3. Чесноков Б.П. Нетрадиционный метод водопод-готовки для систем теплогазоснабжения / Б.П. Чесно-
ков, А.И. Кирюшатов // Актуальные проблемы развития систем теплоснабжения и вентиляции: межвуз. на-учн. сб. — Саратов: СГТУ, 1998. — С. 42-48.
4. Влияние высоковольтного электрического разряда на структуру воды для систем орошения / Ю.А. Аж-галиев [и др.] // Вестник Саратовского госагроунивер-ситета им. Н.И. Вавилова. — 2009. — № 2. — С. 4і—46.
5. Синицын, Н.И. СПЕ-эффект / Н.И. Синицын, В.И. Петросян, В.А. Елкин // Радиотехника. — 2000. — № 8. — С. 83—93.
6. Петросян, В.И. Резонансные свойства и структура воды / В.И. Петросян, А.В. Майбородин, С.А. Дубо-вицкий // Миллиметровые волны в биологии и медицине. — 2005. — № 1 (37). — С. 18—31.
УДК 637.116-83 Д.Н. Зайцев
Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА МОЛОЧНОГО НАСОСА
Современное с.-х. производства в условиях его интенсификации и непрерывного роста стоимости энергоносителей характеризуется широким внедрением автоматизированного частотно-регулируемого асинхронного электропривода, позволяющего существенно уменьшить энергозатраты по сравнению с другими способами изменения режимов работы технологического оборудования.
Применительно к доильным установкам несомненный интерес представляет применение частотно-регулируемого электропривода для молочных насосов, например, типа НМУ-6. Номинальная производительность молочного насоса выбирается из условий обеспечения промывки молокопровода. При режиме доения расход молока в 2.. .3 раза меньше, чем при режиме промывки. Поэтому с энергетических позиций перспективным является использование регулируемого привода для молочного насоса.
Для выбора частотно-регулируемого электропривода молочного насоса доильных установок проведены исследования и анализ его механических характеристик при разных частотах вращения и определен необходимый диапазон регулирования.
Для правильного выбора электропривода рабочей машины или механизма необходимо знать приводные характеристики рабочих машин. К ним относятся: механические, нагрузочные, технологические, кинематические, энергетические, инерционные характеристики рабочих машин. Данные характеристики могут быть получены как на осно-
ве теоретического анализа, так и экспериментального исследования технологического процесса [1].
Механические характеристики универсального молочного насоса НМУ-6 имеют аналитическое выражение, которое можно представить следующей зависимостью, Нм:
М = М +(М - М )
снас сон V сн сон/
где Мсон — момент, обусловленный силами трения рабочей машины в период пуска и не зависящий от угловой скорости, Н-м (для центробежных насосов Мсон = (0,05...0,3)Мсн [2]); Мсн — момент сопротивления номинальной рабочей машины, Н-м; м — угловая скорость производственного механизма, рад/с; мннас — номинальная частота вращения насоса, рад/с; а — коэффициент, характеризующий степень изменения момента сопротивления рабочей машины (для центробежного насоса а = 2) [1, 3].
Для полного представления о механической характеристике универсального молочного насоса НМУ-6 следует учитывать момент трогания рабочей машины при скорости равной нулю. Он обусловлен сухим трением и, следовательно, высоким значением коэффициента трения. Однако трение будет быстро уменьшаться, поскольку с ростом скорости будет увеличиваться количество жидкости (молока, воды), поступающей на вал насоса. При некоторой скорости, примерно равной 10 % от мннас, значение коэффициента трения стабилизируется и становится практически независимым от угловой скорости [1].
Также следует учитывать, что по правилам эксплуатации работа насоса НМУ-6 допускается при условии, что он заполнен жидкостью [2], т. е. момент трогания молочного насоса надо определять, заполнив систему жидкостью.
Надо иметь в виду, что параметры, характеризующие механическую характеристику молочного насоса, сильно зависят от качества его изготовления и сборки. Они могут меняться в широких пределах даже для насосов, взятых из одной партии. Поэтому вначале надо оценить общие параметры механических характеристик молочных насосов, а затем сделать выводы, которые позволят правильно выбрать алгоритм регулирования частоты вращения и параметры настройки преобразователя частоты.
По паспортным данным насоса можно определить номинальные параметры насоса. Номинальный момент сопротивления насоса, Нм, таков:
Р
Результаты расчетов механических характеристик молочного насоса НМУ-6
Мсн =
Юн
где Рсн =
ОР
потребная мощность насоса, Вт;
ПнасПп
мннас — номинальная частота вращения насоса, рад/с; О — подача насоса, м3/с; Р — давление, развиваемое насосом, Па; пнас — коэффициент полезного действия насоса; пн = 1 — коэффициент полезного действия передачи (насос соединен с валом электродвигателя непосредственно) [2].
На основе этого был произведен расчет, построены механические характеристики молочного насоса НМУ-6 при вакуумметрическом и атмосферном давлении. Расчет и построение механических характеристик производились в среде МаШсаё.
Результаты расчета представлены в таблице и на рис. 1 (подача, давление, развиваемое насосом, в расчетах принимались по паспортным данным [2]).
Анализ механических характеристик молочного насоса позволил получить их зависимость в обобщающем виде Мснас =/(ю, О, Р). Аппроксимация кривых, приведенных на рис. 1, может быть представлена как, Нм:
= 13,872 • 10—4ОР + 7,1 • 10—8ОРю2,
. = 20,25 • 10—4ОР + 13,7 • 10—8ОРю2.
При этом параметры коэффициентов, входящих в это выражение, определяются для каждого насоса индивидуально и они зависят от его качества сборки.
На основании изложенных аналитических исследований были проведены экспериментальные замеры для молочного насоса НМУ-6 с электродвигателем 4А71А2СУ4.
ш/шштс ш,рад/с М Н*м 1 -‘снас.атм’ ХА 1ТЛ М Н-м 1 -‘снас.вак’ ХА 1ТЛ
0 0 0,286 0,286
0,1 30,254 0,341 0,254
0,2 60,507 0,387 0,289
0,3 90,761 0,464 0,346
0,4 121,014 0,572 0,426
0,5 151,268 0,71 0,529
0,6 181,521 0,878 0,655
0,7 211,775 1,078 0,804
0,8 242,028 1,308 0,975
0,9 272,282 1,569 1,17
1,0 302,535 1,861 1,387
1,1 332,789 2,183 1,628
1,2 363,042 2,536 1,891
1,3 393,296 2,919 2,177
1,4 423,55 3,334 2,486
Рис. 1. Механические характеристики молочного насоса НМУ-6
Они показали сходимость результатов расчетов, погрешности вычислений не превышают 5 %.
На рис. 2 приведены регулировочные характеристики молочного насоса НМУ-6.
Согласно данным, приведенным на рис. 2, получено, что интервал изменения производительности насоса составляет (0,2...1,2)Оном. Это соответствует необходимому диапазону регулирования частоты вращения молочного насоса в интервале (0,3...1,1)юном.
При использовании частотно-регулируемого электропривода молочного насоса достигается большой диапазон регулирования, высокая экономичность, сохраняется стабильность характеристик, возможность регулирования скорости как вниз, так и вверх от номинального значения [4]. Экономия электроэнергии при использовании ре-
гулируемого электропривода для насосов в среднем составляет 50...75 % от мощности при нерегулируемом режиме работы.
На основе анализа механических характеристик и технологического процесса можно сформулировать основные положения по выбору преобразователя частоты электропривода молочного насоса.
Преобразователь частоты для электропривода молочного насоса должен:
• обеспечивать диапазон регулирования, равный 1:5;
U
• реализовывать закон регулирования —2 = const;
f
• обеспечивать режимы плавного пуска и торможения, т. е. полное устранение токовых перегрузок двигателя и гидравлических ударов в линии;
• реализовывать автоматическое поддержание заданного давления в напорном трубопроводе при изменении производительности насоса;
• обеспечивать автоматическое поддержание уровня жидкости в резервуаре;
• реализовывать автоматическое изменение давления в трубопроводе в соответствии с заданным законом;
• иметь возможность дистанционного управления работой насосов и визуализации технологического процесса на пульте диспетчера.
Список литературы
1. Мякишев, Н.Ф. Электропривод и электрооборудование автоматизированных сельскохозяйствен-
Рис. 2. Сравнение экспериментальных и расчетных характеристик молочного насоса НМУ-б
ных установок / Н.Ф. Мякишев. — М.: Агропромиздат, 1986. — 176 с.
3. Гурин, В.В. Электропривод. Ч. 1. Проектирование нерегулируемого электропривода рабочей машины: учебно-методическое пособие / В.В. Гурин, Е.В. Бабаева. — Минск: Изд-во БГАТУ, 2006. — 256 с.
2. Насос молочный универсальный НМУ-6: руководство по эксплуатации. — Курган: Кургансельмаш, 1971. — 24 с.
4. Дайнеко, В.А. Электрооборудование сельскохозяйственных предприятий / В.А. Дайнеко, А.И. Ковалин-ский. — Минск: Новое знание, 2008. — 320 с.
