Выбор электродвигателя для гидростанции пакетировочного пресса

Пакетировочные прессы спрессовывают картон, бумагу, плёнку, ПЭТ-бутылки и металлолом в транспортабельные кипы. Деталь, создающая усилие пресса, — гидроцилиндр; а питает цилиндр гидравлическая станция: масляный бак, насос, клапанный блок и электродвигатель, вращающий насос. При замене двигателя или установке новой станции часто спрашивают только мощность. Однако в гидростанции двигатель определяют давление и подача насоса, структура цикла пресса, способ соединения двигателя с насосом и направление вращения. В этой статье мы рассматриваем эти темы на примере 4-полюсных чугунных моделей, которые HEM Motor предлагает к продаже.

Откуда берётся мощность двигателя в гидростанции?

Мощность, которую насос требует на валу, зависит от произведения создаваемого им давления и подачи. На практике используется приближённая формула: гидравлическая мощность (кВт) ≈ давление (бар) × подача (л/мин) / 600. Это гидравлическая мощность на выходе насоса; с учётом потерь насоса и контура мощность, требуемая от двигателя, получается выше. Величина потерь зависит от типа насоса и конструкции контура; поэтому расчёт следует дополнять данными производителя насоса.

В пакетировочных прессах цикл не сводится к одной фиксированной точке. Сначала цилиндр быстро идёт вхолостую (большая подача, низкое давление), затем, упёршись в материал, замедляется и прессует (малая подача, высокое давление), после чего возвращается. Двигатель нагружает наибольшее произведение давления на подачу среди этих фаз; одновременное умножение максимального давления на максимальную подачу может привести к неоправданно большому двигателю.

Контуры с двумя насосами и с регулированием по нагрузке

• Сдвоенный насос (высокого и низкого давления): При быстром ходе подают оба насоса; когда давление растёт, большой насос разгружается, а прессование выполняет малый. Так двигатель остаётся в сходном диапазоне мощности в обеих фазах.
• Регулируемый насос: С ростом давления насос сам уменьшает подачу. Мощность двигателя определяется настроенным ограничением мощности насоса.
• Один нерегулируемый насос: Самый простой контур; двигатель должен обеспечивать полную подачу при максимальном давлении.

Определять мощность только по усилию пресса, не зная, какой у вас контур, неправильно. На существующей станции самая надёжная информация — табличка старого двигателя и заводская табличка насоса.

Почему чаще всего 1500 об/мин?

Большинство шестерённых и пластинчатых насосов рассчитаны на диапазон частот вращения, при котором они работают без кавитации на стороне всасывания; поэтому в гидростанциях распространены 4-полюсные двигатели, то есть с синхронной частотой 1500 об/мин. Хотя двигатель на 3000 об/мин как будто даёт вдвое большую подачу от того же насоса, он может превысить допустимую для насоса частоту и вызвать шум и износ на всасывании. Прежде чем менять число полюсов двигателя на существующей станции, проверьте ограничение частоты вращения у производителя насоса.

Номинальная частота на табличке немного ниже синхронной. Например, номинальная частота модели 132M-4 — 1460 об/мин; именно это значение используют при расчёте подачи насоса.

Соединение с насосом и монтажное исполнение

В гидростанциях двигатель обычно соединяется с насосом через переходной фонарь (колокол) и упругую муфту. Фонарь с одной стороны садится на фланец двигателя, с другой — на фланец насоса; муфта соединяет два вала. В такой схеме важны три совпадения:

• Фланец двигателя и фонарь: Используется фланцевый (B5) или лапо-фланцевый (B35) двигатель. Монтажные исполнения предлагаются в зависимости от габарита, размер фланца подтверждается при заказе; одно лишь обозначение «B5» не доказывает, что фонарь подойдёт.
• Вал и ступица муфты: Диаметр вала и шпоночный паз меняются вместе с габаритом двигателя. Если имеющаяся ступица муфты не подходит к новому валу, нужна новая ступица.
• Вертикальный монтаж: В некоторых станциях двигатель стоит вертикально (V1) на баке, а насос опущен в бак. Вертикальные исполнения также предлагаются в зависимости от габарита; укажите положение двигателя в заказе.

Размеры вала, фланца и лап приведены в техническом и продуктовом каталоге и на 2D-чертежах; доступные монтажные исполнения кратко описаны в вопросе о монтажных исполнениях.

Направление вращения, пуск и цикл

Большинство шестерённых насосов — однонаправленные. Насос, вращающийся в обратную сторону, не подаёт масло и может быстро выйти из строя. В трёхфазном двигателе направление вращения меняют, поменяв местами две фазы питания. Поэтому перед соединением нового двигателя с насосом направление нужно проверить коротким пробным пуском и сравнить со стрелкой на корпусе насоса.

Разгруженный при пуске насос облегчает работу двигателя. Во многих станциях разгрузочный клапан направляет подачу насоса в бак, пока двигатель не выйдет на рабочую частоту; в этом случае пуск «звезда-треугольник» проходит без проблем. Двигатели на 400/690 В в сети 400 В подключаются треугольником и поэтому подходят для пуска «звезда-треугольник». Если насос должен запускаться под давлением, укажите это в заказе.

Во время цикла двигатель обычно вращается непрерывно; пока пресс ожидает, насос разгружается. Однако в некоторых станциях двигатель останавливают и снова запускают на каждую кипу. Если число пусков в час велико, обмотка двигателя нагревается; эта информация важна для правильного выбора. Оставлять ли двигатель работать или останавливать его на длительных интервалах холостой работы насоса, оценивают по числу пусков.

Наши трёхфазные серии пригодны для регулирования скорости с помощью преобразователя частоты; при длительной работе на низкой частоте вращения с полным моментом может потребоваться внешний вентилятор, а при длинном кабеле между преобразователем и двигателем рассматривается dv/dt- или синус-фильтр; эти условия указываются в заказе.

Примеры моделей, встречающихся в станциях пакетировочных прессов

Приведённые ниже чугунные модели — примеры диапазона мощностей, встречающегося в гидростанциях малых и средних пакетировочных прессов. Потребность вашего пресса определяется конструкцией насоса и контура; эти строки не следует воспринимать как список рекомендаций.

Перечисленные двигатели имеют степень защиты IP55 и изоляцию класса F; питание определено как 400/690 В (Δ/Y), 50 Гц. Габариты 132S и 132M имеют одинаковую высоту оси, но разную длину корпуса; на станциях с фланцевым соединением эта разница обычно не мешает, а там, где двигатель крепится и на лапах, проверяют расстояние между лапами. Другая информация о гидравлических применениях приведена на странице электродвигатели для гидравлических насосов.

Гипотетический пример: замена двигателя вертикального пакетировочного пресса

Этот пример составлен, чтобы показать порядок проверок; это не реальное применение. Предположим, что в гидростанции вертикального пресса для картона на складе вторсырья сгорела обмотка двигателя, на табличке которого указано 7,5 кВт и 1450 об/мин. Двигатель соединён с шестерённым насосом через фонарь и муфту.

• Мощность и частота вращения: Табличка указывает на 4-полюсный двигатель. Номинальная частота модели 132M-4 в чугунном корпусе — 1460 об/мин; подача насоса практически не меняется.
• Соединение: Записывают тип фланца старого двигателя и размер фланца, на который садится фонарь; эти данные указывают в заказе, чтобы подтвердить совместимость фланца. По каталогу проверяют, подходит ли ступица муфты к диаметру вала.
• Причина отказа: Выясняют причину сгорания обмотки: засорённый фильтр или сбитая настройка предохранительного клапана могли постоянно держать насос под высоким давлением; число пусков в час могло быть слишком большим.
• Ввод в эксплуатацию: До подключения насоса направление вращения проверяют коротким пуском. Затем измеряют ток во время прессования; если он постоянно превышает номинальное значение 14,3 А, пересматривают настройку предохранительного клапана и контур.

Какие сведения нужны для заказа

• Чёткое фото таблички снятого двигателя
• Заводская табличка насоса; если известны — рабочее давление и подача
• Тип соединения: фонарь и муфта, монтажное исполнение (B5, B35, вертикальное V1) и размер фланца
• Способ пуска, напряжение сети и примерное число пусков в час
• Условия, в которых находится станция (пыль, открытый воздух, температура)

Двигатели, которые могут подойти для вашей гидростанции, вместе с ценами можно посмотреть на странице магазина. Если хотите запросить аналог по табличке текущего двигателя, отправьте фото через страницу поиск аналога по заводской табличке; по вопросам насоса и контура напишите нам.