Пусковая нагрузка при выборе электродвигателя для шнекового конвейера

Шнековый (винтовой) конвейер перемещает сыпучий материал спиральным винтом, вращающимся внутри трубы или жёлоба. При непрерывной работе его нагрузка довольно равномерна; трудный момент — повторный пуск шнека после остановки в заполненном состоянии. Материал, уплотнившийся в трубе, набравший влагу и слипшийся в комки или осевший и ставший плотнее, сопротивляется началу вращения винта. Поэтому при выборе двигателя шнека прежде мощности длительного режима нужно понять, какой момент требуется от двигателя в момент пуска и как этот момент передаётся через редуктор. В статье рассматриваются факторы, определяющие пусковую нагрузку, влияние способов пуска и данные, которые нужно собрать перед заказом.

Что определяет пусковую нагрузку шнека?

Вращать пустой шнек легко; трудности создаёт поведение материала. Основные факторы, увеличивающие пусковую нагрузку:

• Степень заполнения: чем полнее была труба шнека при остановке, тем больше масса материала перед винтом. Если загрузочное отверстие осталось открытым и труба заполнилась полностью, пусковая нагрузка заметно возрастает.
• Вид материала: мелкие порошки, такие как цемент, известь и мука, при стоянии уплотняются; влажный песок или глина слипаются в комки; зерно и гранулы текут сравнительно свободно. Один и тот же шнек с разными материалами требует совершенно разного пускового момента.
• Наклон: по сравнению с горизонтальным шнеком, в наклонном или вертикальном большая часть веса материала приходится на винт; пусковая и рабочая нагрузки растут вместе.
• Время простоя: в шнеке, простоявшем заполненным всю ночь или выходные, материал оседает. Первый утренний пуск тяжелее пусков в течение дня.
• Состояние подшипников и подвесок: на длинных шнеках, если промежуточные подвесные подшипники изношены или забиты материалом, нагрузка от трения передаётся на двигатель.

Эти факторы невозможно определить по названию машины. Две машины, называемые «цементным шнеком», при разной длине, диаметре и наклоне могут вести себя при пуске совершенно по-разному. Решение о мощности должно опираться на расчёт производителя шнека или на табличку существующего двигателя.

Разница между пусковым и номинальным моментом

Номинальный момент на табличке двигателя — это момент, который двигатель может длительно развивать на номинальной частоте вращения. В момент пуска асинхронный двигатель способен создавать больший момент; это соотношение зависит от конструкции двигателя и указывается в каталоге. Для шнека важно, чтобы требуемый при пуске момент оставался ниже пускового момента двигателя и чтобы двигатель достаточно быстро выходил на номинальную частоту. Если двигатель долго остаётся на низкой частоте под нагрузкой, он потребляет большой ток, и обмотка быстро нагревается.

Редуктор не меняет это соотношение, а лишь масштабирует его: на вал шнека приходит момент, умноженный на передаточное число редуктора. Иными словами, редуктор — мощный умножитель момента, но он не может превысить то, что двигатель способен дать при пуске. Номинальные моменты двигателей по кВт и частоте вращения можно сравнить в таблице моментов.

Влияние числа полюсов

При одинаковой мощности 6-полюсный двигатель даёт примерно в полтора раза больший номинальный момент, чем 4-полюсный, поскольку развивает ту же мощность при меньшей частоте вращения. Однако частота вращения шнека определяется вместе с передаточным числом редуктора, поэтому при изменении числа полюсов должно измениться и передаточное число. При замене двигателя на существующем шнеке сохранение числа полюсов — самый надёжный путь.

Как способ пуска влияет на запуск?

Второй важный фактор, определяющий, запустится ли двигатель шнека без проблем, — способ пуска.

Нужны ли при работе с преобразователем частоты независимый вентилятор и фильтр, мы кратко описали в вопросе об использовании с инвертором; эти условия нужно указать при заказе. Если в существующем шкафу используется пуск «звезда-треугольник», напряжение на табличке нового двигателя должно ему соответствовать: в HEM Motor модели от 4 кВт и выше имеют табличку 400/690 В (Δ/Y) и в сети 400 В работают по схеме «треугольник».

Эксплуатационные меры, облегчающие пуск

Выбор более мощного двигателя — не единственный и не лучший способ решить проблему пуска. В большинстве случаев двигатель разгружают меры, принятые в эксплуатации:

• Перед остановкой подачу прекращают и дают шнеку немного поработать, чтобы он опорожнился. Пустой или малозаполненный шнек запускается легко.
• Если на выходе силоса или бункера есть шиберная задвижка, её закрывают на время остановки шнека; так труба не остаётся под давлением сверху.
• При гигроскопичных материалах проверяют крышки и уплотнения трубы; попадание воды или пара снаружи усиливает комкование.
• Подвесные подшипники и зазор между винтом и трубой регулярно проверяют; изношенный винт пропускает материал назад и увеличивает нагрузку.
• Тепловую защиту настраивают по паспортному току двигателя. Завышение уставки защиты скрывает проблему и сокращает срок службы двигателя.

Примеры моделей

Приведённые ниже модели выбраны из диапазона мощностей, распространённого в приводах шнеков, и из серии в чугунном корпусе, подходящей для запылённой среды. Все имеют степень защиты IP55, изоляцию класса F и 400/690 В (Δ/Y), 50 Гц. Решение о мощности и числе полюсов следует принимать по собственным данным шнека.

• 132S-4 чугунный: 5,5 кВт, 4 полюса, 1460 об/мин, IEC 132S, номинальный ток 10,7 А, номинальный момент 36 Н·м. Класс мощности коротких и средних горизонтальных шнеков.
• 160L-6 чугунный: 11 кВт, 6 полюсов, 970 об/мин, IEC 160L, номинальный ток 22,0 А, номинальный момент 108,3 Н·м. Для схем с редуктором, рассчитанных на низкую входную частоту.
• 180M-4 чугунный: 18,5 кВт, 4 полюса, 1470 об/мин, IEC 180M, номинальный ток 33,5 А, номинальный момент 120,2 Н·м. Для длинных или наклонных шнеков, перемещающих плотный материал.

Дополнительная информация о транспортном оборудовании приведена на странице электродвигатели для транспортных систем. Монтажное исполнение (B3 на лапах, B5 с фланцем или оба вместе — B35) предлагается в зависимости от габарита; размер входного фланца редуктора подтверждается при заказе.

Гипотетический пример: шнек, отключающийся при утреннем пуске

Следующая ситуация — пример, составленный для пояснения. На мукомольном предприятии наклонный шнек в течение дня работает без проблем; но после выходных, проведённых в заполненном состоянии, в понедельник утром он не проворачивается при пуске «звезда-треугольник» и вызывает срабатывание теплового реле. На табличке двигателя указано 5,5 кВт, 4 полюса, габарит 132S.

• Первый шаг — найти источник пусковой нагрузки: проверяют, опорожнялся ли шнек перед остановкой и не осталась ли открытой задвижка силоса.
• Если шнек останавливают пустым, а проблема сохраняется, осматривают подвесные подшипники и зазор винта.
• Если эксплуатационный порядок изменить нельзя, рассматривают способ пуска с большим пусковым моментом, чем у «звезды-треугольника»; о замене двигателя говорят только после этого.
• Если вышел из строя сам двигатель, устанавливают модель той же мощности, полюсности и габарита, например 132S-4 в чугунном корпусе, предварительно подтвердив фланец редуктора.

Какие данные отправить при заказе

• Фото таблички существующего двигателя (мощность, частота вращения, напряжение, габарит)
• Длина, диаметр и наклон шнека, перемещаемый материал
• Запускается ли шнек загруженным, число пусков в день
• Тип и передаточное число редуктора, способ соединения с двигателем (фланец, муфта, ремень)
• Способ пуска и напряжение сети
• Условия: пыль, влажность, установка на открытом воздухе

Чтобы увидеть подходящие для вашего шнека модели и актуальные цены, перейдите на страницу купить электродвигатель. Если вы заменяете двигатель, отправьте фото таблички двигателя; чтобы вместе оценить условия пуска, свяжитесь с нами.