Электрические насосы

Создание хороших гидравлических и механических условий недостаточно для стабильной работы насоса.

наиболее частой проблемой в работе систем водоснабжения является сбой в подаче электроэнергии.

При скачках напряжения или пониженном напряжении в сети двигатели работают с перегрузкой.

на рисунке показана схема подачи электричества от электростанции к повышающему трансформатору (60 кВ), за которым следует высоковольтная линия передачи электроэнергии. По этим линиям передачи электричество передается на большие расстояния (50-100 км). По другую сторону линии электропередачи размещается понижающий трансформатор (от 60 кВ до 10 кВ). Подача электричества в 10 кВ обычно покрывает зоны радиусом от 20 до 50 км. Ближе к местам потребления напряжение постепенно понижается до значений 3 х 380 В, 3 х 415 В, 3 х 240 В и т.д., в зависимости от района.

В зависимости от потребляемой мощности и сети электроснабжения могут возникать сбои, которые могут повредить или вывести из строя электродвигатель.

Увеличение потребляемой мощности

Если потребляемая мощность выше мощности сети, насос будет работать при пониженном напряжении питания.

При работе в таком режиме скорость вращения вала электродвигателя будет снижена, а обмотки двигателя будут перегреваться. В зависимости от типа охлаждения электродвигателя многие из них могут выдерживать падение напряжения на 10%. Стоит заметить, что при снижении скорости электродвигателя рабочие параметры насоса также снижаются.

Снижение качества электроснабжения

Если к одной из фаз трехфазной сети электрического тока подсоединено слишком много однофазных потребителей, то в результате возникает перекос напряжения/тока.

Оборудование для защиты электродвигателя должно быть подобрано с учетом стабильности электроснабжения, а также издержек, связанных с заменой сгоревшего электродвигателя.

Несмотря на это Вы должны знать, есть ли специфические требования, касающиеся подачи электроэнергии, для последующего гарантийного обслуживания насоса.

Наиболее простым способом защиты насоса (если нет встроенной защиты электродвигателя) является автоматический выключатель с биметаллической защитой от перегрузки или магнитный выключатель с тепловым реле выключения при перегрузке.

Если, несмотря ни на что, работа системы водоснабжения должна быть защищена от всевозможных помех, необходимо использовать пускатель электродвигателя со следующими уровнями защиты:

1. Главный выключатель (изолирует пускатель при обслуживании)
2. Автоматический выключатель (эффективно защищает электродвигатель в случае короткого замыкания в сети)
3. Контактор с тепловым реле. (Тепловое реле должно быть настроено на ток полной нагрузки электродвигателя).
4. Защита от пропадания фазы (эффективно защищает при падении напряжения на одной из фаз ниже чем 0,85 нормального напряжения на время более 3 секунд, а также при пропадании фазы).
5. Реле уровня воды (защищает насос от работы всухую).

Защитное оборудование

При подключении электродвигателя насоса к сети необходимо предусмотреть заземление.

Для более удобного обслуживания системы очень полезно иметь вольтметр и амперметр, встроенные в панель блока управления.

Упомянутые ранее защитные функции, а также контроль за состоянием работы электродвигателя могут быть обеспечены установкой отдельного контрольного устройства CU 3.

Устройство CU 3 используется в тех случаях, когда требуется оптимальная защита при следующих событиях:

0: низкое сопротивление изоляции 1: высокая температура двигателя 2: перекос по току 3: перегрузка

4: недогрузка (работа всухую) 5: низкое напряжение 6: перенапряжение 7: пропадание фазы

Из этого списка только для пунктов 0 и 1 необходимы дополнительные пояснения.

Рис.111 Громоотвод

Рис.112 Устройство контроля CU 3

Сопротивление изоляции

Контроль сопротивления изоляции, т.е. уровня ее старения, дает возможность предсказать сбой в работе электродвигателя или запланировать его замену. Из устройств контроля, имеющихся на рынке, только Grundfos CU 3 имеет такую функцию.

Температура электродвигателя

Может быть измерена, если устройство CU 3 соединено с погружным электродвигателем, например, типа MS 600.

Контроль температуры электродвигателя с помощью датчика температуры, встроенного в электродвигатель, гарантирует постоянный контроль за его состоянием, любые изменения температуры отображаются на контрольной панели до того, как устройство CU 3 отключит электропитание. Охлаждение двигателя может ухудшиться, если, например, часть скважины забьется илом, в результате чего поток воды, омывающий электродвигатель, будет недостаточным.

Различные способы пуска электродвигателя

Существуют три способа пуска электродвигателя насоса:

1. Прямой пуск электродвигателя от сети (DOL)

2. Пуск электродвигателя переключением со звезды на треугольник (У/А)

3. Пуск электродвигателя через автотрансформатор

Прямой пуск электродвигателя от сети

Пускатель DOL является наиболее простым, дешевым и надежным.

Погружные электродвигатели Grundfos имеют низкий инерционный момент, так как рабочие колеса изготавливаются из нержавеющей стали и, следовательно, пуск происходит очень легко. Пусковой ток в 4-6 раз выше, чем полный ток нагрузки. Время пуска соответствует максимум 5 циклам, что примерно равно 1/10 секунды. Поэтому во время пуска насоса Grundfos Вы не ощутите ни малейшего изменения в сети.

Пуск электродвигателя переключением со звезды на треугольник

Пускатель электродвигателя переключением со звезды на треугольник использует примерно 150% мощности при пуске в положении звезды, но при переключении на треугольник потребляемая мощность увеличивается во столько же раз, как и при прямом пуске. Поэтому Grundfos не рекомендует использовать пуск методом звезда/треугольник.

Пуск электродвигателя через автотрансформатор

Способ пуска электродвигателя через автотрансформатор увеличивает пусковой ток в 2,5 раза в сравнении с работой насоса на полную нагрузку. Потребляемая мощность также увеличивается в 2,5 раза, но только примерно на 1 цикл. Такой способ пуска должен всегда использоваться при применении электродвигателей мощностью свыше 75 кВт.

Рис.113 Способы пуска электродвигателя насоса

Рис. 114 Защита установки

После подбора подходящего пускателя электродвигателя и способа защиты системы необходимо определить тип и размер кабеля.

Провода и кабели подходят для всех видов установок:

• в сухом месте
• во влажной среде или в погруженном положении
• во взрывоопасной среде
• под землей
• в тропиках (должны быть защищены от нашествия термитов)

Провода и кабели могут иметь как алюминиевую, так и медную сердцевину. Медь имеет самую высокую плотность электрического тока на единицу площади, следовательнно через провод с медной сердцевиной можно пропускать больший ток.

Для определения сечения проводов и кабелей, очень важно учитывать как плотность тока, так и потери напряжения в кабеле, ведущем к электродвигателю. Насос и электродвигатель будут работать в оптимальном режиме при том напряжении, на которое рассчитан электродвигатель. Следовательно, функциональные возможности будут снижены при потерях напряжения в сети.

Рис.115 Таблица быстрого подбора от поставщика кабеля