Частотні перетворювачі для свердловинних насосів систем водопостачання

Частотне регулювання швидкості заглибних насосів

Занурювальні (свердловинні) насоси знаходять широке застосування як в системах водопостачання і каналізації муніципальних і промислових споруд, системах видобутку нафти, так і для побутових потреб власників приватних будинків і городів. Даний тип насосів опускається нижче рівня рідини і забезпечує її підйом з великої глибини.

Серед занурених насосів для підйому води найбільш поширена водозаповнена конструкція з хорошим охолодженням вузлів, що складається з відцентрового насоса і електродвигуна в захисному кожусі з жорстким з`єднанням їх валів (див. Рис. 1). Як правило, насоси бувають оснащені зворотними клапанами, які утримують стовп води в трубопроводі при зупинках насоса і полегшують повторний запуск електронасосні Агрегати.

Останнім часом все частіше глибинні насоси починають використовуватися спільно з частотними перетворювачами. забезпечують сталість тиск рідини в системі незалежно від споживання за рахунок регулювання швидкості насоса. При частотному регулюванні вдається уникнути виникнення в трубопроводі надлишкового тиску. Завдяки частотного перетворювача забезпечуються плавні пуски і аррестори електроприводу. що виключає виникнення гідроударів і продовжує термін служби трубопровідних мереж. Застосування частотного перетворювача дозволяє уникнути перевитрати електроенергії, так як максимальна потужність двигуна, як правило, необхідна лише в 10-20% від всього часу роботи насоса. Весь інший час двигун, що не оснащений перетворювачем частоти, працює з тією ж високою швидкістю обертання валу, споживаючи при цьому більше на 30-60% електроенергії, ніж потрібно.

Рис.1. Конструкція насосу ЕЦВ,

що випускає ВАТ «Лівнинасос»

Це основні переваги застосування частотного регулювання швидкості заглибних насосів, крім яких можна назвати більш надійний захист електроприводу, зниження витоків рідини в системі, майже дворазове збільшення ресурсу насосного обладнання. Все це свідчить про економічну обгрунтованість використання частотних перетворювачів і швидкого терміну їх окупності.

Особливості вибору і експлуатації частотно-регульованого приводу заглибних насосів

1. Номінальний струм заглибних електродвигунів як правило більше, ніж у стандартних асинхронних двигунів такої ж потужності, тому при виборі моделі частотного перетворювача керуйтеся перш за все його номінальним струмом, а не потужністю, вибираючи з невеликим запасом.

2. Якщо частотний перетворювач має невелику перевантажувальну здатність (110-120%), то краще вибирати його на один номінал вище потужності двигуна.

3. На довгому моторному кабелі може відбуватися велике падіння напруги, що в свою чергу призведе до зниження моменту, що розвивається двигуном, тому рекомендується використовувати кабель зі збільшеним перетином.

4. При довжині моторного кабелю більше 20-50 метрів більшість виробників перетворювачів частоти рекомендує використовувати моторний дросель з 2-4% падінням напруги, що встановлюється на виході перетворювача. Інакше через високу ємнісної складової лінії будуть витоку струму, надмірно навантажують привід, і що призводять до спрацьовування захисту від перевантаження по струму.

5. Ще одним негативним фактором довгого кабелю є виникнення перенапруги (до 1000В) на затискачах двигуна внаслідок утворення стоячої хвилі, викликаної проходженням імпульсного ШІМ-сигналу з крутим фронтом (див. Рис.). Ефективним способом зниження перенапруги і, тим самим, збільшення терміну служби електродвигуна є застосування моторного дроселя або фільтра dU / dt.

6. Крім цього моторний дросель знижує швидкість наростання аварійних струмів короткого замикання, тим самим забезпечуючи більш надійне спрацьовування ланцюгів електронного захисту перетворювача.

7. Застосування мережевого дроселя. встановлюваного на вході перетворювача. також дуже бажано в даних додатках, так як свердловини часто розташовані у віддалених місцях сільській місцевості, де якість електричної мережі залишає бажати кращого. Мережевий дросель необхідний, якщо частотний перетворювач живиться від потужного недалеко розташованого (до 10м) розподільного трансформатора. У цьому випадку без мережевого дроселя перетворювач може бути пошкоджений. Крім того, енергетичні компанії можуть накладати штрафи за перевищення допустимого рівня гармонійних спотворень електричної мережі при експлуатації частотного приводу без мережевого дроселя.

8. При установці перетворювача в неопалюваному приміщенні він повинен мати відповідний діапазон температур, відповідних для експлуатації в даних умовах навколишнього середовища.

9. Перетворювач частоти повинен володіти наступним мінімальним набором функціональних можливостей:

Вбудований ПІ або ПІД регулятор для роботи приводу в замкнутому контурі підтримки тиску.

Функція оптимізації енергоспоживання, адекватно знижує вихідна напруги при низькому навантаженні приводу.

Функція автоматичного повторного включення приводу, яка у разі виникнення будь-кого не фатального збою в роботі приводу повинна перезапустити привід без участі оперативного персоналу.

Захист двигуна від перевантаження (заклинювання валу) і перегріву (I2t), захист інвертора від короткого замикання, захист насоса від сухого ходу, і ін.

Функція обмеження мінімальної вихідний частоти або «сплячий» режим, які необхідні таких насосів, які мають обмеження роботи на низьких швидкостях.

Бажано мати архів аварій, який допоможе правильно провести діагностику приводу в разі регулярних збоїв і виходу обладнання з ладу.

Настроюється характеристика U / f або векторне управління для оптимальної настройки характеристик приводу.

висновок

Правильний вибір і придбання перетворювача частоти. а також додаткового обладнання до нього рентабельно не тільки внаслідок прямої економії електроенергії, але і за рахунок запобігання швидкого зносу насоса. попередження аварій і простою обладнання, плюс збільшення функціональності системи.

Тому сьогодні все більше виробників пропонують комплектні поставки насосних станцій, забезпечених частотно-регульованим приводом. який забезпечує підвищений ресурс насосного устаткування і максимальну ефективність його роботи.