Частотное регулирование электродвигателей погружных насосов. Ограничения.



Эффективность применения частотного регулирования электродвигателя погружного насоса на практике зависит от соблюдения ряда ограничивающих условий:

1) Длина кабеля, соединяющего частотный преобразователь с электродвигателем погружного насоса, является фактором, влияющим на появление пиковых импульсов напряжений (более 1000В) на вводе обмоток электродвигателя. Пиковые напряжения определяются качеством структуры широтно-импульсной модуляции (ШИМ-импульса) частотного преобразователя, скоростью (временем) нарастания модифицированного напряжения, длиной и типом кабеля, частотой переключения (несущей частоты), временем между соседними импульсами, управляющим напряжением. Периодические импульсные перенапряжения могут увеличить скорость старения изоляции обмоток электродвигателя (снижение диэлектрических характеристик) и сократить срок его службы. Для ограничения пиковых напряжений при значительной длине электрокабеля рекомендуется установка пассивных индуктивно-емкостных LC - или резистивно-емкостных RC- фильтров. Частотные преобразователи с LC- или RC- фильтрами позволяют получить ограничения «бросков» напряжений при длине кабеля до 100 м ( не более 850В) ;

2) Скорость обтекания потока жидкости вдоль радиаторной поверхности электродвигателя погружного насоса  должна составлять не менее 40-50 см/с. Такая рекомендация связана с дополнительным тепловыделением в электродвигателе погружного насоса, управляемого частотным преобразователем. В случае невозможности добиться эффективной скорости охлаждения необходимо оснастить электродвигатель дополнительным охлаждающим кожухом, применить двигатель с запасом мощности или специальный двигатель промышленного назначения с большей теплостойкостью изоляции и большей площадью поверхности охлаждения;

3) Минимально допустимая частота оборотов вала электродвигателя не должна устанавливаться ниже 1800 об/мин (30Гц), что позволяет обеспечить минимальные условия смазывания подшипников электродвигателя погружного насоса и устранить риск «полусухого» трения;

4) Снижение номинальной производительности скважинного насоса более чем на 10-15% при сохранении статического напора неэффективно по причине существенного снижения КПД насоса. Для погружного скважинного насоса в системе, характеризующейся большим статическим напором, снижение частоты может привести к значительному снижению КПД, смещению «рабочей точки» насоса в левую  неэффективную зону рабочей характеристики.


Насосные системы с большой статической составляющей напора, характеристики КПД

В насосных системах с большой статической составляющей в напорной характеристике более эффективным будет каскадное регулирование - подключение и отключение необходимого количества насосов, работающих в номинальном режиме. Для систем с преимущественным изменением динамической составляющей напора (производительности) лучшим вариантом остается частотное регулирование.

Наличие большой статической составляющей в напорной характеристике (что особенно характерно для применения глубинных насосов)  регулирование скорости практически не дает экономического эффекта, но, тем не менее, позволяет значительно уменьшить габаритные размеры промежуточных гидроаккумуляторов, устранить гидродинамический удар, стабилизировать давление. 

Частотное регулирование насососв для воды, характеристики КПД

На рисунке видно, что изменение производительности и напора насоса не вызывает снижение КПД.

С точки зрения экономической эффективности частотного регулирования погружных насосов нужно отметить, что для большинства практических вариантов применения переход погружного насоса на частотное регулирование существенно не удешевляет стоимость подъема кубического метра воды из скважины в сравнении с релейными схемами управления погружного насоса и наличием в системе гидроаккумуляторов большого объема. Это объясняется незначительной эффективной глубиной регулирования погружного насоса, ограниченной диапазоном гидродинамических параметров в границах приемлемых коэффициентов полезного действия и преимущественным преобладанием статической составляющей в напоре скважинных насосов. Однозначно, положительными факторами частотного регулирования погружного насоса является отсутствие необходимости в громоздких накопительных емкостях, а также отсутствие негативного действия гидравлических ударов и пусковых токов. Отрицательными факторами применения окажется снижение КПД электродвигателя, повышенное тепловыделение в двигателе из-за "эффекта отраженной волны" и гармонических искажений, роста потребляемой электрической мощности в недогруженных режимах работы. Все эти недостатки частотного регулирования полностью или частично компенсируются установкой на погружные насосы специальных двигателей, двигателей промышленного назначения или переразмеренных двигателей с запасом по мощности.




Мы рады предложить вам оборудование следующих брендов:



logot-pedrollo.png





logo_Wester2.png

Бренд Kitline
Оборудование ATON