设备技术手册

第一章设备原理第一节电机一、直流电机及其应用1、概述为直流电能；直流电动机将直流电能转变为机械能。较大。然而直流电动机具有以下优点：调速范围宽，易于平滑准确调速。起动、制动转矩大，过载力量大。易于掌握，满足生产过程自动化系统各种特别要求。直流发电机能供给根本无脉动的直流电源，输出电压可准确调整与掌握。直磁方式，其运行性能与他励相像。2、直流电动机的起动与制动直接起动直接将电动机接到额定电压的电源进展起动。在电动机转子Ea，此时电枢起动电流为Ist=U/Ra(10-20)的小型电动机可承受。电枢串电阻起动1.1接线，此时起动电流为电枢串电阻起动Ist=U/(Ra+RS)电枢串电阻起动1.1一般直流电动机的起动电流限制在(2-2.5)IN范围内。当电动机转动后，电枢S1，RS1被短路，电枢电流再次增大，以保持较大S2，使电机转速虽终到达预定值。RS分级与切除时间按起动电流限制和起动时间要求设计。由于起动过程中在电降压起动当电动机容量较大，而起动又较频繁时，多承受降压起动的降低，以免磁场减弱造成起动转矩过低，不利于快速起动。(如电机带重物恒速下降)或减速(如停车过程)运行。制动转矩可以是电磁转没有机械磨损。常用的电磁制动有以下几种方式。动能(能耗)制动当电动机电枢断电后，其转子动能仍维持转子连续转1.2)RL上耗能，并按发电EaIa都较小，制动转矩也较小，常辅以制动闸以加强低速制动效果。图1.2 动能制动接线图1.3 反接制动反接制动如图图1.3 反接制动图1.4 限速反转时的机械特性制动时保持励磁不变，电源反接使电枢电流反向，产生制动的电磁转矩。同以防电动机向反方向重起动。RS时的机械特性。在起重吊车运行时，提以较低的匀速下降，此时电磁转矩与转速相反，起制动作用。以上两种制动方式均使附加电阻上产生相当大的能量损耗，运行经济性较差。反响制动在直流电动机带恒定转矩负载并承受调压调速运行时，如需nEa不会突变，因而临时空耗在附加电阻上，因此运行经济性较好。3、直流电动机的调速调速性能根本要求调速范围通常以最高转速调速比；平滑性即无级(连续)调速还是有级调速；经济性即调速设备投资与能量损耗是否经济、牢靠。4、直流电机的运行维护直流电动机在运行中必需常常维护，以保证正常运行。运行中必需监视以下工程：换向状态监视良好的换向，是直流电机牢靠工作的必要条件。工作时要留意观看电刷与换向器间的火花状态。1.5级的无害火花，换向器外表氧化膜颜色均匀且有光泽。应分析缘由，准时排解。运行中应留意换向器外表保持清洁，吹风清扫，用干净白布擦拭外表。温度的监视合格温升同样是保证直流电动机安全运行的重要条件。温升过高，会加速绝缘老化，减短电机寿命。对绕组各局部埋有测温元件的电机，应定时检查和记录电机各部温升；无测15℃-20℃；或从电机壳温进展推断。绝缘电阻的监视通常直流电动机绝缘电阻最低允许每千伏1MΩ，但不低于0.5MΩ，在环境空气温度和湿度变化时，绝缘电阻会波动，甚至低于允应考虑电刷碳粘、油雾污染所致，须清扫甚至清洗脏污外表。润滑系统监视其他特别状况观看如特别声响、特别气味、特别振动等，时故障征兆，均需准时排解与修理。二、异步电动机及其应用1、概述异步电动机的工作原理：当电动机定子绕组接通沟通电源后，在定子铁心与场相互作用产生电磁转矩，驱动负载机械，实现由电能向机械能的转换。作为异步电动机工作时，其转子旋转方向与气隙旋转磁场的转向全都，且转子转速比旋转磁场转速稍低，这样才能保证转子绕组中感生电流和产生电磁转矩，正由于存在这个转速差，所以称之为异步电动机。异步电动机按转子绕组构造形式的不同，可分为笼型和绕线型两种。笼型转组经滑环和电刷接入外加电阻，以改善电动机的起动性能和调整转速。、三相异步电动机的节能运行常用的节能技术有：cosφ和η都偏低。电动机轻载运行时，承受关心设备降低电机电压以提高运行效率。对于长期持续运行的负载，尽量选用国家推广的丫系列节能型电动机。对离心式风机、泵类负载承受经济合理的调速运行方式。对机床类负载，因加工过程存在轻载和空载运行，宜选用空载电流和空载损耗较小的电动机。3、三相异步电动机的起动与制动起动笼型电动机的起动方法主要有两种，即直接起动和降压起动。Ist较大，会引起电网电压波动，因此能20%10%为原则〔偶而起动时压降不超过15％，在保证生产机械正常起动，而又不影响20%或更大。为降低起动电流过大的不利影响笼型电动机常用定子绕组电路中降压起动1.1所示。表1.1 笼型电动机起动方式比较限制起动过程电流和转矩的冲击，有利于延长电动机使用寿命。平稳，又不需要逐级切换设备。制动异步电动机制动方法有：能耗制动当电动机定子绕组与沟通电源断开后，马上接到一个直流电组中感生电流、电阻损耗；转子电流与静止磁场相作用产生制动转矩。发电(再生)制动当电动机转子转速大于定子旋转磁场的同步转速(用外力使电动机转子加速或定子电源频率减低)时，电机处于发电机制定运行状态。c．反接制动电动机电源相序转变，使旋转磁场旋转方向转变；或固负载限流措施。4、三相异步电动机的调速由于型功率半导体器件的开发和微机掌握的进展、电机掌握理论争论的进趋势，如数控机床、电梯等行业，这种取代已经成为现实。p、电源fs三种方法来调整转速。三、同步电机1、概述同步电机主要用作发电机(如水轮、汽轮、柴油发电机)，产生沟通电能；也关系，称为同步。n=60f/p2、同步电动机的起动的笼型绕组(或称起动绕组、阻尼绕组)，它与定子同步旋转磁场相感应产生电势与电流和平均转矩，是和异步电动机工作原理相像的。同步电动机起动方法有：全电压异步起动、降压异步起动、调频同步起动以允许时优先承受全压异步起动。机运转。其次节泵与泵装置输送给液体，使液体能量增加。一、泵的分类离心泵混流泵轴流泵旋涡泵离心泵混流泵轴流泵旋涡泵往复泵-活塞泵、柱塞泵、隔膜泵回转泵往复泵-活塞泵、柱塞泵、隔膜泵回转泵-齿轮泵、螺杆泵、叶型泵动力式泵容积式泵其它类型泵射流泵射流泵气体升液泵图2.1 泵的分类1、动力式泵依靠快速旋转的叶轮对液体的作用力将机械能传到流体，使式泵又称叶轮式或叶片式泵。离心泵式最常见的动力式泵。2、容积式泵依靠工作元件在泵缸内作往复或回转运动，使容积交替增大吸入侧转移到排出侧。3、其他类型泵射流泵依靠肯定压力的工作流体，通过喷嘴高速喷出带走被输送流气体升液器通过导管将压缩气体送至液体最底层，使之形成比液体轻的气液混合物，再借管外液体的压力将混合流体压升上来。二、泵的主要特征参数1、泵的流量单位时间内所输送的液体量，可按体积或质量计算。体积流qv=qm/ρ式中：ρ—液体的密度(kg/m3)3、泵的扬程H 是指单位质量液体通过泵所获得的能量，单位为m，可由下式表示：H=p/(ρg)式中：p—液体的压力(Pa)g—重力加速度(m/s2)4、转速n 动力式泵轴旋转的速度，单位r/min。5、功率P 单位kW。6、泵的输出功率Pe 单位时间内泵所输送出去的液体从泵中获得的有效能量，即：Pe=qvHρg7、效率η 泵的效率是指有效功率Pe和轴功率P之比，即η=Pe/P8、允许汽蚀余量及临界吸上真空高度泵的允许汽蚀余量是指泵进口处液大气压力的数值。、比转速泵的比转速ns=3.65nqm1/2/H3/40.075m3/s1m时的前者适合离心式，后者适合轴流式、混流式。比转速的大小也反映叶轮的外形，轮外径，增加宽度；而降低转速，则需增加叶轮外径，减小宽度。三、构造特征1、离心泵、轴流泵离心泵与轴流泵两者工作原理一样。离心泵见图2.2，主要由吸入室、叶轮和压水室组成。当原动机带动〔或真空，因而罐中的液体在液面压力作用下不断地压入叶轮的吸入口，形成连续的抽送作用。离心泵起动前必需在泵和吸入管路内罐满液体。图2.2 离心泵1-吸入池2-吸入管3-吸入室4-排出管5-压水室6-叶轮轴流泵这是靠旋转叶轮的叶片对液体产生的作用力使液体沿轴线方2.32-7个叶片，在圆管形泵成轴向运动，将旋转流体的动能转变为压力能。图2.3 轴流泵工作原理图旋涡泵旋涡泵是靠旋转叶轮对液体的作用力，在液体运动方向上给液体以冲量来传递动能以实现输送液体的泵。图2.4位旋涡泵的工作原理图。叶轮一等截面的环形流道，整个流道被一隔舌分成为吸、排两方，分别与泵的吸、排20%-50%。旋涡泵主要工作部件有叶轮、泵体、泵盖，这三局部组成流道〔2.5。隔板

图2.5 旋涡泵图2.4 旋涡泵工作原理图 1-泵盖2-叶轮3-泵体4-流道2、往复泵往复泵包括活塞泵、柱塞泵、隔膜泵。常见往复泵过作原理见图2.6。图图2.6 常见往复泵工作原理图单作用活塞泵b)双作用活塞泵c)单作用柱塞泵d)双作用柱塞泵e)机械作用隔膜泵f)液压作用隔膜泵g)双隔膜泵h)差动式柱塞泵①-排出过程②-吸入过程往复泵的特点是，泵的额定排出压力取决于承压件的强度、刚度及原动机功率。一、泵的排出压力取决于管路系统的特性，与泵的流量几乎无关；二、泵的由于速度低，尺寸较大，简洁损坏泵阀、动密封、隔膜等零件。活塞泵：活塞泵由泵缸、活塞、吸入阀、排出阀和驱动机构组成。图2.7位单作用电动活塞泵。当活塞向右运动时，泵缸工作容积增大，缸内压力降过减速机构传动，并借曲轴连杆机构将旋转运动变为往复运动。图2.7 单作用电动活塞泵柱塞泵：柱塞泵的工作原理与活塞泵一样。区分在于柱塞是穿过装在柱塞泵可分为单缸和多缸、单作用和双作用等形式。隔膜泵：是依靠夹紧在泵缸之间的平隔膜和筒形隔膜，柱塞通过液压缸，单隔膜和双隔膜之分。在双隔膜泵〔2.8〕中筒形隔膜用来隔离输送的液体，平隔膜用来输送液压油，以防止隔膜裂开时输送的液体被油污染。图2.8 液压操作双隔膜泵2、回转泵回转式泵按构造分有螺杆泵、齿轮泵、叶型泵、叶片泵、径向柱塞泵、轴向柱塞泵等。螺杆泵：螺杆泵由相互啮合的螺杆和泵体内包涵螺杆的泵套组成。由〔2.9推向排出腔。图2.10为双螺杆泵，当主动螺杆转动时，由一对同步齿轮带动从杆泵、三螺杆泵和五螺杆泵。图2.10 双螺杆泵图2.9 螺杆输液原理 1-同步齿轮2-滚动轴承3-泵体4-主动螺杆5-从动螺杆齿轮泵：是依靠泵体与啮合齿轮间所形成的工作容积变化和移动来输〔2.1液体受压排出。图2.12 齿轮泵构造图图2.12 齿轮泵构造图外啮合b)内啮合 a)外啮合齿轮泵b)内啮合齿轮泵1-106m2/s的润滑性液体。泵的流量不宜太大，压力可达30MPa。通常用作润滑油泵、重油泵、液压泵和输液泵。齿轮泵构造简洁〔图2.12〕紧凑、维护便利、有自吸力量，但与螺杆泵相比流量压力脉动大。叶片泵：是依靠偏心转子旋转时泵体与转子上相邻两叶片间所形成的往复滑动，靠离心力紧贴泵体的内外表〔2.13，转子旋转时，吸入腔侧相含固体颗粒、无腐蚀性、粘度较低的润滑性液体。图2.13 叶片泵示意图四、泵型的选用条件1、离心泵的选用条件截止粘度不宜过大，否则效率降低很多。小流量，高扬程不宜选用一般离心泵，可考虑选用高速离心泵。5%〔体积〕时，不宜选用离心泵。应依据流量及扬程变化大小选择具有不同流量-扬程曲线的离心泵。介质中含固体颗粒在≤3%可选用一般离心泵，大于3%时要选用特别构造的离心泵。2、旋涡泵的选用条件100℃，流量较小，扬程较高，流量-扬程曲线要求较陡的，可选用旋涡泵。5%〔体积〕时宜选用旋涡泵。要求自吸时可选用自吸式旋涡泵。3、容积式泵的选用条件0.3-120Pa•s的可选用三螺杆泵。5%〔体积〕时可选用容积式泵。流量小、扬程高的宜用往复泵。介质润滑性能差的不应选用转子泵，可选用往复泵。五、离心泵汽蚀的现象与防止措施1、离心泵汽蚀的现象离心泵运转时，叶片入口四周的压强最低，由于叶轮对液体做功，压强很快称为汽蚀。泵内产生汽蚀的缘由如下：泵的安装高度过高。泵的工况点偏离额定流量太远。泵吸入管路上造成的局部阻力过大。泵抽送液体的温度超过规定。闭式系统中的系统压力下降。当泵内局部压力稍低于气压压力时，此时汽蚀气泡虽已产生，但对泵的扬程着汽蚀的进一步进展，泵的扬程开头下降，这就是泵的临界汽蚀。2、防止汽蚀的措施降低泵的转速，减小叶轮进口流速。在叶轮前加诱导轮。改进吸入装置系统，降低泵的安装高度。尽量减小吸入装置系统的水力损失。避开泵在远离额定工况下工作。六、泵的密封1、软填料密封2.14为离心式泵上常用图2.14 软填料密封1-底衬套2-填料箱体3-填料4-液封环5-压