З іншого боку, Росія має величезні розвіданими запасами підземних прісних вод високої якості. У перспективі потреба господарсько-питного водопостачання може бути задоволена на 100% за рахунок підземних вод в 62 суб'єктах РФ, наприклад - в Краснодарському і Красноярському краї, Бурятії, на Алтаї і ін У ряді інших регіонів (наприклад, Дагестані, в Хабаровському краї, на Ставропіллі) ці цифри складають від чверті до 90% необхідного обсягу. При цьому питна вода з централізованих систем водопостачання з підземними джерелами в 3-4 рази нижче за собівартістю, ніж від поверхневого паркану.
Все це послужило причиною облаштування місцевих підземних водозаборів при збереженні централізованої схеми подачі. Частка їх сьогодні становить близько 85% загального обсягу водоспоживання на селі. Але більше половини існуючих свердловин експлуатуються понад 20-25 років і їх стан близький до критичного. У зв'язку з цим в першу чергу передбачається будівництво нових свердловин і реконструкція діючих. Поряд з вітчизняними зануреними насосами, все більшої популярності набувають зарубіжні, економічні і мають порівняно невеликий зовнішній діаметр, що значно знижує вартість свердловин та їх експлуатації.
Досвід застосування подібних агрегатів виявив ряд аспектів, які необхідно враховувати при підборі, монтажі та експлуатації таких насосів. Як правило, вони стосуються проблем, пов'язаних з особливостями російських електромереж, про що і буде розказано нижче.
Стрибки напруги
Незважаючи на те, що постачальники електроенергії заявляють досить жорсткі параметри, на практиці значення напруги сильно варіюють. Це відбувається з різних причин. Наприклад, поблизу трансформаторів низької напруги його значення буде вищою на 3 - 5%. При піковому навантаженні на магістральні проводи через провідникові напруга буде падати, часом на значну (до 10%) величину.
Такі ситуації вкрай шкідливі для електродвигунів. При скачках напруги крутний момент і частота обертання вала електродвигуна відхиляються від своїх номінальних значень. В результаті відбувається падіння ККД. Це збільшує споживану потужність, а, отже, теплоутворення.
Досвід показує, що якщо на електродвигун при повному навантаженні надходить напруга на 10% нижче номінального, то струм споживання збільшується приблизно на 5%, а температура електродвигуна - на 20% (рис. 1). У межі (наприклад, при збігу зсуву фаз і стрибка напруги), таке перевищення може перевершити максимально допустиму температуру ізоляції обмоток, що призведе до короткого замикання і руйнування статора. Що виникає в результаті зниженого напруги тривале підвищення температури обмоток двигуна призводить до швидкого старіння ізоляції і, отже, до зменшення терміну служби. При перенапруженні мережі споживана потужність і теплоутворення в обмотках електродвигуна також зростають.
Рис. 1. Додаткове споживання струму при коливаннях напруги
При виміряних на клемах електродвигуна коливаннях напруги в межах +6 / -10% від зазначеного у фірмовій табличці номінального значення, можна очікувати розрахункового терміну служби електродвигуна. Це відбудеться в тому випадку, якщо споживаний струм не перевищує зазначену на табличці величину при повному навантаженні, електродвигун в достатній мірі охолоджується і не виникає ніяких стрибків напруги або асиметрії. У випадках, якщо перепади понад допустимих меж короткотривалі, також не слід очікувати значного скорочення терміну служби електродвигуна, якщо тільки значення піків не будуть настільки великі, що це призведе до виникнення короткого замикання в обмотках статора.
Однак при постійних або тривалих коливаннях напруги понад +6 / -10% слід вибрати електродвигун промислового призначення дозволяє домогтися прийнятного терміну служби і ККД. Наприклад, для особливо складних випадків провідні компанії розробляють спеціальні серії електродвигунів промислового призначення (як правило, потужністю від 2,2 до 22 кВт) з високим ККД. Наприклад, ці електродвигуни використовуються в серійних свердловинних насосах GRUNDFOS, які з успіхом застосовувалися в різних регіонах Росії. Так, у м. Сухий Лог Свердловської області насоси серії SP-125, обладнані УПП, забезпечують водопостачання міста і прилеглих селищ і заводу. При тому, що скачки напруги тут не рідкість, обладнання працює без проблем і дозволило знизити електроспоживання на 15%.
Особливістю електродвигунів промислового призначення, поряд з підвищеним ККД, є більш ефективне охолодження завдяки більше площі поверхні (на 20 - 30%). Отже, вони мають значно меншою чутливістю до зниженого напруги, асиметрії фаз і недостатнього охолодження (викликається відкладеннями на електродвигуні, викликаними поганою якістю води). Крім того, промислові електродвигуни стійкіші до корозії.
Слід зазначити, що найбільшою надійністю володіють електродвигуни промислового призначення, захист яких здійснюється пристроєм МРТ 75 або блоком MP 204.
Асиметрія напруги та струму
Як відомо, при мінімальній асиметрії струму досягається максимальний ККД електродвигуна і найбільш тривалий термін його служби. Ось чому важлива рівномірна навантаження всіх фаз.
У теорії, однакове номінальна напруга має подаватися на всі три фази. Як правило, поблизу низьковольтних трансформаторів так і відбувається. Проте слід враховувати, що для запобігання підвищення або пониження напруги на окремих фазах при повному навантаженні мережі все однофазні агрегати повинні бути рівномірно розподілені по трьом фазам. Це повинно бути зроблено, оскільки такі пристрої часто працюють в режимі частих циклів включення / виключення і можуть стати причиною асиметрії («перекосу») фаз.
Перекіс фаз може бути викликаний також асиметрією струму в лініях елекропередач, а також зношеними або окисленими контакторами. На випадок можливої асиметрії в ланцюзі потрібно до включення електродвигуна в мережу проконсультуватися з представниками енергопостачального підприємства.
Асиметрія струму не повинна перевищувати 5%, а при використанні пульта CU 3 - 10%. Її розраховують за наступними двома формулами:
Максимальне значення служить в якості вираження асиметрії струму. Ток слід вимірювати на всіх трьох фазах (рис. 32). Найкращим способом підключення є той, при якому отримують мінімальну асиметрію.
Для збереження незмінного напрямку обертання вала при зміні способу підключення фази потрібно міняти так, як показано на рис.2 і таблиці нижче.
Рис.2. Корекція асиметрії струму у трифазного погружного електродвигуна 380 В, 50 Гц, 30 А
Невелика асиметрія напруги призводить до великої асиметрії струму, що в свою чергу викликає нерівномірне нагрівання обмоток статора і призводить до виникнення гарячих зон і точкового нагріву. Цей зв'язок графічно показана на рис.3.
Рис. 3. Залежність між асиметрією струму, напруги та температурою
Гармоніки напруги
У звичайному порядку, мережа забезпечує споживачів синусоїдальним напругою по всіх трьох фаз. Однак до отриманого на електростанції синусоидальному напрузі в розподільчій системі додаються додаткові гармоніки, що також може негативно впливати на роботу електродвигуна. Основними джерелами гармонік на практиці стають п'ять основних чинників:
- Перетворювач частоти без фільтра. На виході перетворювачів частоти типу PWM (широтно-імпульсна модуляція), не оснащених LC або RC-фільтрами, виходить вихідна напруга, значно відрізняється від ідеальної синусоїди. Піки напруги в залежності від виконання перетворювачів можуть досягати 850 - 1200 В (при довжині з'єднувального кабелю 100 м).
З подовженням кабелю, що з'єднує перетворювач частоти з електродвигуном, ці піки збільшуються. При довжині кабелю 200 м вони досягають 1700 - 2400 В, тобто подвоюються. Результатом такого збільшення стає зниження терміну служби електродвигуна. З цієї причини перетворювач частоти слід забезпечувати щонайменше RC-фільтром, що дозволить забезпечити оптимальний термін служби електродвигуна.
Сучасні перетворювачі частоти, оснащені індуктивно-ємнісними (LC) або резистивної-ємнісними (RC) фільтрами, можна настільки надійно захистити запобіжниками, що при з'єднанні перетворювача частоти з електродвигуном кабелем довжиною до 100 м не виникне ніяких піків напруги понад 850 В. У цих умовах практично будь-який сучасний електродвигун має прийнятний термін служби.
- Прилади, що забезпечують плавний пуск електродвигуна. Від підключеного до електродвигуна УПП, надходить несинусоїдальний струм, що створює в мережі перешкоди. Але, оскільки час прискорення / уповільнення електродвигуна дуже коротко, на практиці ці перешкоди непомітні. Якщо ж фаза пуску триває більше 3 с, то температура обмоток електродвигуна зростає і, отже, знижується його термін служби.
- Контактори для великих машин. Пуск великих машин здійснюється методом прямого підключення DOL або способом «зірка-трикутник». При цьому може статися іскровий розряд. У випадку, якщо контактори розімкнені, це створює значні піки напруги, які небезпечні для погружних електродвигунів в дуже слабкою мережі.
- Конденсатори в промислових установках. У промислових установках встановлюються складні прилади регулювання з численними конденсаторами великої місткості, які повертають піки напруги в мережу. Небезпека для погружних електродвигунів ці піки представляють лише у випадку занадто слабкою мережі.
- Удар блискавки. Поразка високовольтної мережі створює скачки напруги, які частково поглинаються через Блискавковідвід на трансформаторній підстанції і відводяться на шину заземлення. Якщо удар блискавки потрапив у низьковольтну мережу, то небезпека виникнення стрибків напруги від 10 до 20 кВ існує тільки для розподільної шафи насоса.
Якщо шафа управління і сам електродвигун не захищені, відповідно, громовідводом і заземленням, то установка може бути пошкоджена. У тих областях, де часті удари блискавки, найкращий спосіб захисту електродвигунів погружних насосів полягає в тому, щоб на приводний стороні головного вимикача встановити громовідвід і з'єднати його з стрижневим заземлювачем або, по можливості, з водопідйомній трубою свердловини в тому випадку, якщо ця труба виготовлена зі сталі.
Слід зазначити, що сучасні заглибні електродвигуни, наприклад - GRUNDFOS MS 402, мають клас захисту ізоляції до 15 кВ. Це - максимальне значення напруги, що може пройти через електродвигун, наприклад, при ударах блискавки поблизу нього. Тому немає необхідності в додатковій блискавкозахисту, хоча тут не враховуються прямі удари блискавки, що малоймовірно.
Використання сучасного насосного обладнання - не данина моді, а вимога часу. Подібні агрегати надійні, мають високий ККД, швидко окупаються і здатні забезпечити вражаючу економію електроенергії. І для того щоб максимально ефективно використовувати ці переваги, необхідно враховувати накопичений досвід експлуатації в складних російських умовах.
Немає коментарів:
Дописати коментар