Почему Хозяин Терял 60 000 рублей Ежегодно И Как Этого Избежать

Наконец-то Ученые Выяснили
Почему Хозяин Терял 60 000 рублей
Ежегодно И Как Этого Избежать
В России воду для хозяйственных нужд, независимо от того какой ты хозяин:
личного коттеджа или целого предприятия, принято подавать тремя способами:

вручную – ведрами или ручным насосом, другими известными ручными способами –
распространен мало;

самотеком из специально построенных искусственных или естественных водоемов
расположенных геодезически выше потребителя – распространен в южных, горных
регионах;

электронасосом из открытого источника, из колодца или из скважины, при условии
использования водонапорных башен – распространен повсеместно.
Эти способы различны по затратам. Первый дешевый, но трудоемкий. Второй и
третий дорогие, хоть и в разной степени, но не требуют затрат ручного труда. Существует
и четвертый способ – организованный по прямоточной схеме, практически пока не
применяемый.
Почему?
В прямоточных схемах воду потребителю подают непосредственно из скважины
погружным электронасосом без использования резервуаров или башни, при этом подача
и потребление согласуются частотным регулированием производительности погружного
электронасоса, а давление на выходе поддерживается постоянным. Вот здесь и кроется
ответ на вопрос: хозяин боится использовать погружной насос с преобразователем
частоты (ПЧ), дабы его не испортить. Ведь бытует такое мнение, что погружной насос
нельзя использовать с ПЧ, иначе он сгорит. Однако в этом надо разобраться с помощью
науки.
Практически все специалисты, проводившие исследования отказов электронасосов,
отмечают, что наиболее часто наблюдаются отказы электромоторов, а точнее выход из
строя его статорной обмотки в результате перегорания или замыкания на корпус. При
этом неважно, какая была причина: несимметрия напряжения фаз сети или
электродвигателя, обрыв фазы в сети или в электродвигателе, другие какие-либо причины,
приводящиие к токовой перегрузке, результат был один – превышение тока в обмотке, её
нагрев и разрушение изоляции. Причиной разрушения изоляции может быть не только
нагрев в результате токовой перегрузки, но и в результате ухудшения охлаждения корпуса
электродвигателя при номинальном токе. Последнее напрямую относится к прямоточным
системам.
Электромотор охлаждается потоком воды, образующимся между стенкой обсадной
трубы скважины и поверхностью двигателя при всасывании воды насосом и зависит от
скорости этого потока. Скорость W потока определяется расходом q и размерами
проточной части, равной разности внутреннего диаметра обсадной трубы Dскв и диаметра
двигателя Dдв . Зависимость между этими величинами следующая:
4q
W 
.
(1)
2
3600 Dскв
 Dдв2 
Поскольку между скоростью потока и расходом прямо пропорциональная
зависимость, в режиме регулирования насоса при снижении расхода, например в 2 раза и
скорость потока упадет вдвое, что приведет к резкому ухудшению охлаждения двигателя.
Однако, учеными доказано, что при снижении частоты вращения снижаются и
потери мощности, а, следовательно и нагрев. Другими словами, уменьшается охлаждение,
но вместе с ним и нагрев. Так может быть снижение охлаждения будет скомпенсировано
1
снижением нагрева, в итоге ничего страшного не произойдет. Давайте разберемся
детальней.
Источником нагрева электромотора при его работе служат потери [2]: электрические
потери в статоре и роторе, магнитные потери в стали,то есть электромагнитные потери,
Рэм, Вт и потери на трение, Ртр, Вт.
Воспользуемся результатами исследований и посмотрим как будут снижаться общие
потери, Роп, Вт при снижении расхода, q, м3 /ч, вызванного снижением частоты вращения,
  для различных величин постоянного давления, Hст на выходе насоса, а также нагрев
электромотора в виде превышения температуры корпуса статора,  кор , 0 С над температурой
воды.
Таблица 1 – Результаты исследований нагрева статора электродвигателя погружного насоса
ЭЦВ4 – 2,5 – 80
Hст
Н ст = 0,55
Hст= 0,82
Н ст = 0,28
q, м3 /ч
1,0
2,0
3,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
1,0
2,0
4,0
6,0
Роп, Вт
319,0
355,3
420,1
158,7
184,5
231,9
307,4
420,1
54,0
69,4
150,5
355,3
 кор , 0 С
44,0
28,1
24,1
21,9
14,6
13,3
14,0
16,0
7,4
5,5
6,8
11,7
Примечание. Давление Hст дано в относительных единицах, по отношению к
максимальному значению давления насоса,то естьдавлению при нулевом расходе по
напорной характеристике насоса.
На рисунке 1 показан график изменения превышения температуры кропуса статора в
зависимости от изменения расхода.
Рисунок 1 – Температура нагрева электромотора погружного насоса
при снижении частоты вращения и расхода
В результате можно сделать выводы.
1. Снижение частоты вращения двигателя приводит к уменьшению потерь
мощности. Зависимости потерь от расхода имеет нелинейный характер и
2
определяются постоянным давлением на выходе насоса. Так, при
увеличении Н ст в 3 раза потери увеличиваются в среднем в 5 раз для
различных расходов. Это объясняется тем, что при больших Н ст глубина
изменения   невелика, следовательно, невелико и её влияние на уменьшение
общих потерь Роп.
Снижение частоты вращения и уменьшение степени охлаждения двигателя
не приводит к его перегреву лишь при малых Н ст , что говорит о большей
степени снижения охлаждения, чем нагрева.
3. Для повышения ресурса погружных электронасосов в режиме частотного
регулирования, благодаря снижению нагрева необходимо выбирать
электронасос с относительным постоянным давлением не более 0,5.
2.
А.П.Гришин, докт. техн. наук, эксперт ООО «Астра»
3