Максимальное время работы скважинного насоса

В технических паспортах и руководствах по эксплуатации приводится такая характеристика, как максимальное количество включений насоса в час. Данное ограничение вызвано физическими процессами с отрицательными последствиями для оборудования, которые происходят при пуске и имеют вполне понятную природу.

Дело в том, что при каждом включении насоса обмотки электродвигателя нагреваются. Согласно закону Джоуля — Ленца, количество выделяемого тепла в этот момент прямо пропорционально квадрату тока.

Если учесть, что пусковой ток превышает рабочий в 5–10 раз в зависимости от модели насоса и условий пуска, то за время запуска выделяется в 25–100 раз больше тепла, чем за тот же период после перехода насоса в рабочий режим. Подобное явление приводит к локальному перегреву медного провода обмоток, разрушению его изоляции и преждевременному выходу электродвигателя насоса из строя.

Чем более тяжелые условия пуска, тем существеннее нагреваются обмотки и тем выше значимость ограничения частоты включения насоса. Слишком частые пуски насоса также существенно снижают ресурс механических частей агрегата.

Если в сопровождающей технической документации нет данных по частоте включений, то считается, что поверхностные насосы можно включать 30–40 раз в час, а скважинные 20–30 раз в час. При этом нужно учитывать, что число пусков внутри часа распределяется равномерно, а получившийся промежуток между включениями считается минимальным. Так, если указано, что максимальное количество пусков в час равно 30, то очередное включение насоса должно производиться не ранее чем через 2 минуты после предыдущего.

Оптимальным способом ограничения частоты включений является верный подбор емкости гидроаккумулятора. Однако проведенные расчеты могут потребовать установки гидроаккумулятора большой емкости, для которого не всегда есть место в системе.

Конечно, можно не слишком сильно загружаться проблемой ограничения частоты включений, ведь в реальных условиях приемлемая работа насоса возможна даже с гидроаккумулятором емкостью 24 литра. Но нужно иметь в виду, что при частом включении оборудование может прослужить всего 1–2 года. При соблюдении ограничений в соответствии с требованиями производителя насос проработает 8–10 лет.

Для ограничения количества включений в час в приборах серии РДЭ используется параметр «n», а в приборах серий РДЭ-М и ЭБУН – «h». Эти параметры немного отличаются по способу контроля частоты включений.

Параметр «n» определяет задержку до следующего включения насоса, измеряемую в секундах. Например, «n60» означает, что оборудование включится не раньше, чем через 60 секунд после предыдущего включения, даже если давление в системе стало ниже давления включения. Во время такой искусственной паузы на дисплее РДЭ будет последовательно отображаться «—n—” и давление в системе в формате «—n—↔Х.Х», где «Х.Х» – показатели давления.

Параметр «h» определяет максимальное количество включений насоса в час. Например, «h.30» означает, что насос включится не более 30 раз в час, при этом промежуток между включениями составит не менее 2 минут. Максимально может быть установлено «h.99», что соответствует 99 включениям в час (3600 секунд / 99 раз = 36.4 секунды – минимальная пауза до следующего включения).

Ограничительные настройки по параметру «h» позволяют исключить циклические включения и выключения насоса в случае разрыва мембраны гидроаккумулятора, выхода из строя обратного клапана или появления больших утечек в системе. Соответственно, продлевается срок службы оборудования.

Во время задержки до следующего включения на дисплее последовательно отображается «-h-» и давление в системе водоснабжения в формате «-h-↔Х.ХХ», где «Х.ХХ» – показатели давления.

Насос – обязательное оборудование для эксплуатации любой скважины. Он потребуется для установки автономного водоснабжения на загородном участке, для организации системы полива и откачки воды из водоема. Если насос качественный и соответствует по характеристикам, то он облегчает садовые работы на даче и организацию водоснабжения. Поэтому разберемся, как выбрать насос для скважины.

Учет характеристик скважины

Параметры скважины, влияющие на выбор насоса:

Диаметр скважины не играет роли. Обсадные трубы обычно имеют диаметр не менее 125 мм. Между трубой и скважиной остается зазор в 10-30 мм, поэтому насос будет работать без перебоев длительное время.

Для выбора насоса важны динамический и статистический уровни воды в скважине. Эти величины влияют на выбор оборудования, так как в течение года в скважине могут происходить естественные сдвиги в уровне воды – примерно от 1 до 8 мм. Показатели колеблются в зависимости от таких факторов, как сезонные паводки или засуха.

Если параметры скважины меньше допустимой производительности самого насоса, то может активироваться защита от «сухого хода». Защита срабатывает, если в скважине недостаточный уровень воды. Поэтому перед покупкой насосного агрегата важно убедиться, что:

Если бывает частое включение и выключение подачи воды, например, на кухне или в ванной, станция дополняется гидроаккумулятором. Если же оборудование подбирается для дачных работ, скажем, для полива огорода, то наличие гидроаккумулятора необязательно.

Любая скважина требует ухода. Ее нужно защищать от попадания камней, листьев и других примесей. Для этого устраивается металлический или бетонный оголовок. Если покрыть его крышкой с замком, то можно избежать кражи самой станции.

Параметры выбора

При выборе насоса для скважины учитываются следующие факторы:

Уровень погружения

Это важный показатель, так как если проигнорировать его и использовать насос с низким уровнем погружения на большую глубину, то есть риск повреждения оборудования. Кроме того, насос не справится с объемом воды и выйдет из строя.

Расстояние от скважины до точки потребления

Еще один важный показатель, так как каждые десять метров трубопровода по горизонтали приводят к потере давления приблизительно на 0,1 атм. Каждый поворот трубы – это еще потеря давления примерно на 0,11 атм.

Количество точек подключения

Под ними подразумеваются такие элементы водоотведения, как умывальник, стиральная машина и т.д. В среднем каждый из них требует не менее 10 литров воды в минуту.

Производительность

На этот показатель непосредственно влияет количество точек подключения. Если элемент водоотведения потребляет до 15-20 литров воды в минуту, то насос должен справляться с данной нагрузкой. Если выбирать чрезмерно мощный насос, то у него будет большое количество выключений в час, что также влияет на качество водоотведения и сказывается на работе насоса. Число выключений и включений в час строго указывается производителем в технической документации оборудования.

Мощность

Оптимальная мощность оборудования рассчитывается по специальной формуле, в которой учитываются все параметры.

Виды насосов

По принципу погружения оборудование бывает двух типов.

Поверхностные

Это насос для неглубоких скважин вблизи дома. Это удобное оборудование для дачи летом.

Плюсы:

Минусы:

Оборудование не погружается в скважину, а устанавливается внутри жилого дома или специального сооружения. Насос может быть с дополнительными элементами. В этом случае его называют насосной станцией. Дополнительным оборудованием может стать гидроаккумулятор или реле давления.

Скважинный насос поверхностного типа поднимает воду на восемь метров. Это гарантированный предел оборудования. Его работа основана на принципе всасывания. Если речь идет об организации абиссинского колодца, то поверхностный насос станет удобным решением. Однако в случае артезианской скважины оборудование не справится с работой. Поэтому лучше присмотреться к погружным типам.

Погружные

Такой насос справляется даже со сложными работами. Например, подачей грунтовых вод в систему орошения, водоснабжения.

Даже если вода находится на глубине более 40 метров, он способен поднять ее на поверхность. Оборудование можно устанавливать в любом положении: вертикальном, горизонтальном, наклонном.

Плюсы:

Минусы:

Что выбрать: поверхностный насос или погружной

Для неглубоких работ подойдет поверхностный насос. Насосная станция обойдется дешевле, чем погружной аппарат. Хотя последний незаменим при работах на большой глубине. Погружной аппарат имеет более высокую степень надежности и производительности.

Если динамический уровень составляет более восьми метров, то единственным выбором станет погружной насос. Поверхностный аппарат в таких условиях не способен поддерживать постоянное давление. Погружной агрегат также потребуется, если нет возможности защитить оборудование от воздействия низких температур в зимний период.

В большинстве случаев насосы используются в скважинах, диаметр которых составляет более 100 мм, однако поверхностные модели способны справиться с работой, даже если этот показатель начинается от 32 мм. При этом столб воды может быть и менее 1,5 метра.

Специфика погружного насосного оборудования

В зависимости от типа устройства оборудования различают центробежные и вибрационные насосы. Первые работают по принципу подачи воды путем вращения диска с лопастями. Во вторых действует механизм в виде специальной мембраны, которая колеблется многократно, выкачивая воду.

Вибрационный насос для скважины: да или нет

Данный тип устройства выкачивает воду с глубины до 40 метров. Это относительно простая и компактная конструкция, которая не требует постоянного технического обслуживания, имеет небольшой вес и обходится дешевле. Однако она не способна работать долго и может выдавать относительно небольшой набор.

Главный недостаток вибрационных конструкций заключается в том, что они во время работы разрушают скважину. Это обусловлено силой вибраций. Скважина со временем засыпается, а вода мутнеет, поэтому эксперты советуют для водоснабжения в доме использовать центробежные станции.

Как выбрать центробежный насос

Перед тем как выбрать центробежную конструкцию для скважины, важно учесть следующие факторы:

Центробежные насосы работают с меньшей степенью шума. Высота подачи зависит от количества колес конструкции. Чем больше колес, тем больше высота. Еще один плюс – фильтры в меньшей степени подвержены засору от частичек из скважины. Однако из-за своих преимуществ такие конструкции обходятся дороже вибрационных, но расходы быстро окупаются их производительностью и надежностью.

Центробежные устройства способны функционировать непрерывно в отличие от вибрационных моделей. Они не подвержены коррозии, имеют автоматическую защиту от сухого хода и перегрева. Срок службы центробежного насоса без ремонтных работ достигает 10 лет.

Выбор насоса по цели использования

Важно понимать, для чего приобретается насос. Это позволит минимизировать расходы и грамотно подобрать оборудование. В зависимости от цели эксплуатации оборудование бывает:

Экономнее и проще один раз купить грамотно подобранный насос и эксплуатировать его долгое время, чем в дальнейшем тратиться на ремонтное обслуживание в случае появления неисправностей.

Частота включения/отключения погружного насоса

Электродвигатели насосов рассчитаны не более чем на 30 включений в час или на 300 включений в день при соблюдении следующих требований:

• температура воды не более40°С;
• минимальная скорость обтекания погружного насоса потоком охлаждающей жидкости 0,15 м/с;
• соблюдение указанных на фирменной табличке насоса параметров напряжения и мощности на всех фазах. 

Если температура охлаждающей  жидкости  воды не превышает 40°С или электродвигатель не имеет полной нагрузки, то допустимы более частые включения, чем указано выше. При температуре воды, равной 10°С, для электродвигателя моделиMS 4000 приемлемо до 100 включений в час, а для электродвигателя MS 6000 — до 60 (до 300 включений в день у обеих моделей). Однако высокая частота включения насоса несет с собой дополнительные расходы. 

1. Экономическая эффективность снижается вследствие большого количества требующих определенной мощности включений и колебаний давления (из-за многократных ускорений больших масс воды). Частые включения насоса по сравнению с непрерывным режимом эксплуатации насоса могут вызвать дополнительное увеличение потребления энергии до 15% и увеличить большие расходы. 

2. При многочисленных пусках и отключениях защитные контакторы насоса перегреваются и расплавляются. Кроме того, на поверхностях контакторов образуются окислы металлов, обладающие плохой электропроводностью. Это означает необходимость регулярной смены контакторов, чтобы исключить перегорание обмоток электродвигателей вследствие пониженного напряжения или асимметрии тока. 

3. Уменьшаются интервалы между двумя регенерациями скважин. КПД скважины снижается, что обусловлено понижением уровня воды, увеличением окисления вследствие отложений в фильтровой трубе скважины или в гравиевой засыпке. 

В качестве замены частых включений насоса (для быстрых переключений) могут быть применены преобразователь частоты или мембранный напорный бак большей емкости, что позволяет компенсировать колебания характеристик потребления. 

Когда при эксплуатации системы электроснабжения требуется выполнять большое количество переключений, для защиты электродвигателя нужно установить прибор комплексной защиты насоса. 

С помощью этого прибора измеряют пониженное напряжение и асимметрию тока в проводах, соединяющих электродвигатель с контактором, а также осуществляют защиту от сбоев контакторов. При частых переключениях насоса нужно, в основном,  использовать электродвигатель насоса промышленного назначения.

Введение

Обвязка скважинного водоснабжения, это весьма трудоемкий процесс,  который требует не только физических, но и умственных способностей.

Первое,  что нужно знать о выборе скважинного насоса — это параметры скважины. К ним относят:

1. Глубина скважины

2. Дебит скважины (количество пополнения  воды в час) Так  средне статистическая бытовая  скважина производит  1,5-2,0 куба воды в час.

3.Зеркало воды  (уровень воды от поверхности  земли до начала водяного столба в скважине)

Диаметром скважины зачастую можно пренебречь!!! Связано это с тем, что в большинстве случаев используется обсадная труба 125мм  (120мм скважина), что подходит для стандартных бытовых насосов 3,5″ (88,9мм) и 3″ (76,2мм). Встречаются насосы 4″ (101,6мм) для скважин 135мм или 160мм, но они обычно уже приближены к классу колодезных насосов 6″ (152,4мм). Такие насосы рассчитаны на небольшие глубины.

Следует добавить, что выбранный диаметр насоса «впритык» приводит к лишней трате денег. А связано это с тем, что насос охлаждается в процессе работы водой, которая циркулирует в скважине, поэтому нужен запас 20-30мм. Итоговый внутренний диаметр обсадной трубы равен 20-30мм + диаметр насоса в миллиметрах.

Отметим, что расчёт насоса для колодца осуществляется аналогично расчету насоса скважины. Так что, описанный в статье способ расчета насоса скважины отлично подходит для выбора и расчета колодезного насоса.

Сам же диаметр скважины влияет на количество воды имеющейся в запасе столба воды и конечную стоимость насоса. Почему стоимость насоса зависит от диаметра скважины? Дело в том, что если дебет маленький, а расход воды большой, то возникает ситуация, когда столб воды начинает медленно уходить вниз. Это влияет на повышение сопротивления столба поднимаемой воды насосом, что приводит к покупке более мощного и производительного насоса.

Также объем воды в скважине влияет на скорость ее пополнения и количество включений насоса в час. Чем реже насос включается тем лучше. Минимальное расчетное количество не более 30-50 включений в час. Всё это высчитывается из простой зависимости (Расход на потребителей [л/час]/(Дебет скважины [л/час]) x (Расход на потребителей [л/час] / объем столба воды [л]) = кол-во включений/час.

Более подробно, с примерами, про установку с обвязкой погружного насоса в скважину своими руками Вы сможете узнать прочитав статью до конца.

Для подбора скважинного глубинного насоса нужны следующие параметры:

1. Уровень погружения  насоса в столбе воды.

Как правило все бытовые насосы центробежного типа могут погружаться в столб воды не более 30 м, но есть бытовые насосы, к примеру Aquatech,  которые могут погружаться в столб воды до 80 метров, а вот  винтовые насосы погружаются не более чем на 15-20 метров.

Такие параметры заложены  не спроста,  ведь объем воды, который будет давить на насос, может с легкостью повредить механизм насоса:  сальники, корпус и т.д.. Так что перед покупкой скважинного глубинного насоса обязательно ознакомьтесь с этим параметром,  который будет прописан в инструкции по эксплуатации насоса.

2.  Расстояние  от скважины до дома или  точки потребления.

Это неотъемлемая часть в подборе погружного скважинного насоса. Ведь каждые 10 метров трубы по горизонтали равны  потере  давления  примерно 0,1 атм.  Каждый  отвод трубы  т.е. угол поворота , это потеря давления  около 0.11 атм.  Тройник и обратный клапан  установленные  на скважине до реле давления съедают около  0,39 атм на элемент.

3. Количество точек подключения. 

К  точкам подключения относят унитаз, стиральные и  посудомоечные машины, умывальники , раковины, душевые кабины и т.д. В общем  точки — это элементы водоотведения где будет происходить разбор воды.

Усредненный  расход воды на  точку около 10 литров в минуту.

4. Производительность насоса скважины.

 Подбирается от одновременного  использования  точек воды. Допустим,  кухонная мойка и  душевая кабина потребляют одновременно около 20 литров в минуту. Следовательно,  насос должен обеспечить их бесперебойную работу, и при этом  у него было наименьшее число выключений в час.

Если скважинный насос  будет сильно мощный,  то он будет часто включатся и выключатся, а это большая ошибка при подборе скважинного насоса. Циклы включений и выключений  насоса строго регламентированы производителем.  Так частые  циклы работы насоса вредят его двигателю.  

Двигатель  у них мощный, но нежный!!!

  Большинство производителей рекомендуют не более  50 циклов в час, однако,  на практике лучше придерживаться  не более  15-20 включений в час (идеальный вариант). Такой насос прослужит дольше.

Соответственно из этих правил скважинный насос  должен работать без прерывно во время пользования  «точками разбора воды».

5. Мощность насоса.

 Мощность скважинного насоса легко подсчитать, нужно просто соблюсти все выше приведенные пункты. 

Выведем  формулу расчета скважинного насоса:

А- Глубина скважины

Б- Горизонтальный участок трубы

В-  Сопротивление напору (совокупность фильтров, углов, тройников в магистрали)

Г- Зеркало воды от верхнего уровня грунта

Д- Дебет скважины

Т- Количество одновременно используемых точек разбора воды (обычно берется 1т=10л/мин)

Е — Итоговое значение необходимого напора насоса

Д (л/мин) >=  Пиковое потребление л/мин     (1 м.куб./час  = 16,66 л/мин)

Как правильно перевести  м.куб. в   л.мин >>> XX м.куб.*1000 / 60 = XX  л/мин

А+Б+В+Г = Е, при условии Д < Т;   Б+В+Г = Е, при условии Д >= Т

Рассмотрим пример расчета погружного скважинного насоса для работы с автоматикой:

Глубина скважины:  30м (А)

                Насос всегда поднят от дна скважины на 2-3 метра. 

                Допустим возьмем подъем 2м. В результате  (А = 28м).

Горизонтальный участок трубы (Б) :  

                От скважины до дома: 20м или 0,2атм  по горизонту,  (Б = 20м)

Сопротивления напору (В) :

                Наличие 5 поворотов трубы (0,5атм = 50м);

                 обратный клапан (0,39атм = 39м) и фильтр (0,4 атм =40м), (В = 129м)

Необходимо учесть, что если глубина скважины составляет более 60м, то необходимо установить 2 обратных клапана  — один ставится непосредственно после насоса, а второй на высоте 45-50м.

Также большинство производителей рекомендуют ставить обратный клапан после насоса через расстояние от 1  до 5 м, но этим можно пренебречь на малых глубинах.

Зеркало воды возьмем:  5м (Г)

                Учтем зеркало воды  и получим столб воды в котором будет находиться насос 28м-5м=23м (А=23м)

Знаете ли Вы, что насос испытывает  нагрузку  подъема жидкости начиная с конца столба воды.

В этом  примере зеркало 5м — следовательно насосу потребуется преодолеть сопротивление столба воды в 5м по вертикали. Таким образом, сопротивление по напору составит 0,5атм  (10м=1атм).

Однако надо учесть сезонные колебания столба воды — это порядка 10м, т.е. добавляем еще 1атм потерь.

В итоге:  Г=5+10=15м (Г=15м)   

Дебет:  1,8 м.куб./час  (Д)

                Если Вам неизвестен дебет Вашей скважины, то смело можете брать 1,2-1,4 м.куб/час

                Произведем расчет количества воды, производимое скважиной:

            Д= 1,8*1000/60 = 30 л/мин

Точек разбора воды:  возьмем одну (Т)

Д = 30л/мин;  T = 10л/мин     ===>    Д>Т

Д>Т — значит вода не убывает в скважине, следовательно насосу нет необходимости работать на столб воды в скважине, при ее опустошении ==>   (А = 0)

Произведем расчет по имеющимся данным:

Переводим величины горизонтальных потерь в вертикальные (10м по горизонтали  = 1м по вертикали):

(Б+В)/100    ==>   (20м+129м)/100 = 1,49м ;  Г=15м

А+Б+В+Г = Е, при условии Д < Т;   Б+В+Г = Е, при условии Д >= Т

15м+1,49м = 16,49м    =>
   Е = 16,49м     (16,49м/100 = 1,649атм)

1,649м (2атм)  эта высота будет потрачена только на подъем воды до реле давления. т.е. мы получим на выходе трубы давление воды не более 0,1 атм.

Исходя из этого нам нужно получить на выходе,  т.е. в точке разбора воды около 2,6 атм (26м).

Следует помнить, что если Вы используете автоматику, то давление в  гидроаккумуляторе устанавливается всегда на 0,1атм меньше давления включения автоматики !!! Также необходимо знать, что гидроаккумулятор стабилизирует давление в системе и его сопротивлением можно пренебречь. 

Правильно настроенный гидроаккумулятор прослужит дольше.

Если у Вас многоэтажный дом, то необходимо учесть подъем до самой верхней точки разбора, из учета 10м=1атм потерь.

В итоге получаем: 2,6 + 2 + Hверхней точки[атм]  = 4,6атм (46м).

Делаем вывод, что подъем насоса должен быть не менее 46 метров.  

46м + 10%  = 50,6м  => Идеальным  вариантом  будет насос с подъемом  50 метров.

Всегда делаем минимальный запас 5-10% по мощности насоса. Это уменьшит его износ и позволит работать двигателю более стабильно при перепадах напряжения и пусках насоса.

Из полученного расчета получаем список подходящих  насосов:

Aquario ASP 1Е 45-90(напор 45 м, КАБЕЛЬ 35м.)   —  Запас по давлению 24%

Aquatech SP 3.5″ 4- 45 (напор 45 м, кабель 25 м)   —  Запас по давлению 14%

BELAMOS Насос скважинный TF3- 60 (напор 60 м, длина кабеля 35 м)   —  Запас по давлению 62%

WWQ Насос скважинный 3NSL 0,5/30P (напор 53 м, длина кабеля 30 м)   —  Запас по давлению 34%

Самый минимальный подходящий вариант и при этом  финансово привлекателен:

WWQ Насос скважинный 3NSL 0,5/30P (напор 53 м, длина кабеля 30 м)   —  Запас по давлению 34%

Aquatech SP 3.5″ 4- 45 (напор  45 м, кабель 25 м)   —  Запас по давлению 14%

Самый идеальный вариант:

 WWQ Насос скважинный 3NSL 0,5/30P (напор 53 м, длина кабеля 30 м)   —  Запас по давлению 34%

С  таким скважинным насосом и напор будет хороший и в дальнейшем можно немного расширить длину горизонтального водопровода или добавить большее число точек разбора, без критичных для двигателя нагрузок.

Давайте рассмотрим структурно схему обвязки водопровода с насосом скважины:

Обвязка насоса скважины

Для правильной обвязки скважинного насоса нам понадобится:

• Насос
• Обратный клапан ГГ + ниппель (либо обратный клапан ГШ)
• Муфта ПНД с наружной резьбой
• Труба ПНД
• Оголовок герметичный ОГС 113/125 или ОГС 127/165 (зависит от диаметра обсадной трубы)
• Угол ПНД обжимной (для поворота трубы)
• Шнур полиамидный  6мм или 8мм (для подвешивания насоса)
• Автоматика

Бывает три типа автоматики:

1.       Блочная  (собирается по частям и состоит из Штуцера 5-ти выводного, Штуцера 3-х выводного; Реле давления PM/5G, PA 12 MI; Манометра; Датчика сухого хода; Реле протока воды WATTS)

2.       В сборе (Реле давления PM/5-3W,  Турбипресс)

3.       В сборе с компенсатором гидроударов (Блок автоматики PS-01A, PS-01С)   

• Гидроаккумулятор или Бак для воды ATV (рекомендуется с баком использовать автоматику PS-01A)

Следует учесть, что у гидроаккумулятора указывается полный объем.

 Помните, основное предназначение — компенсация гидроударов.

Слишком большой объем может привести к эффекту застаивания воды .   

Так гидроаккумулятор на 24л будет запасать всего 11,3л.

• Если гидроаккумулятор будет удален от автоматики, то дополнительно понадобится Муфта ПНД с наружной резьбой  1″ и Муфта ПНД с внутренней резьбой  1″

• Муфта ПНД с наружной резьбой 1″ для отвода трубы после автоматики

• Дополнительные элементы  сантехники  на Ваше усмотрение (краны, тройники, ниппели и т.д.)

• Кессон (На Ваше усмотрение)

Кессон — это колодец, в котором размещается верхняя часть скважины и герметичный оголовок. Применяется как правило для избегания  попадания мусора на поверхность участка скважины. Также в  декоративных целях, когда скважина находится где-то на участке. Состоит из кольца полимерно-песчаного, конуса, дна и люка.

• Утеплитель трубы при прокладке в земле (вспененный полиэтилен или пенополистирол)
• Греющий кабель

 Крепится на открытые участки трубопровода в скважине (до воды) и трубе проложенной до дома (в утеплителе). Также кабель бывает двух исполнений: наружный кабель
(крепится на поверхности трубы) и внутренний кабель (протягивается внутри трубы).

Как правило для наружного кабеля используется не пищевая термоусадка , но для внутреннего кабеля помимо пищевой термоусадки понадобится еще специальный сальник АКС1 для введения кабеля в трубу и тройник с внутренней резьбой под сальник на 3/4 или 1/2. Как правило обычно подходит тройник 1″х3/4х1″ или 1″х1/2х1″.

Также Вы всегда можете проконсультироваться у наших менеджеров, позвонив по телефону (351)222-10-92, заказать звонок (через форму на сайте) или связаться он-лайн.

Эти агрегаты специально разработаны для работы в достаточно сложных условиях (узкое пространство скважины, повышенная тепловая нагрузка на двигатель и т.д.). Они достаточно дороги и, в силу специфики монтажа, их ремонт сопряжен со значительными трудностями и расходами. Поэтому при подборе такого оборудования следует обращать внимание на ряд деталей и практических моментов, которые помогут увеличить срок бесперебойной работы оборудования и максимально снизить эксплуатационные затраты.

Один из таких ключевых параметров — это способ пуска. Как известно, пусковой ток электродвигателя насоса нередко в 4–7 раз превышает ток номинальной нагрузки. Это ведет к повышенному электротепловому износу изоляции обмоток статора, от которой существенно зависит надежность и долговечность электродвигателя. Кроме того, при недостаточной мощности распределительной электросети возможна кратковременная просадка напряжения, что неблагоприятно сказывается на работе другого электрооборудования, присоединенного к этой же сети.

Вреден такой запуск и для агрегата и скважины в целом, поскольку часто сопровождается гидроударом, разрушающим трубопроводы, арматуру и сам насос. Также при подобном старте наблюдается высокий приток воды в скважину из водоносного пласта, за счет чего происходит разрушение фильтровальной зоны и попадание песка в скважину. Наиболее эффективным решением всех этих проблем является обеспечение плавного пуска насоса, для чего разработан целый ряд различных методов. Все они имеют как достоинства, так и недостатки. В этом материале мы сделали попытку сравнения их эффективности и стоимости.

Негативные факторы, возникающие при эксплуатации электродвигателей скважинных насосов

При организации водоснабжения на базе использования подземных вод технологические режимы эксплуатации водозаборных скважин включают в себя пусковые режимы погружных насосов, количество которых может достигать 30 пусковостановок в час (см. табл. 1). Пуск погружных насосов является одним из наиболее неблагоприятных режимов для их электродвигателей, водоподъемных труб и водозахватной части скважины.

Электродвигатель погружного насоса в этот период на короткое время подвергается пиковой нагрузке, т.к. его пусковой ток, повторимся, в 4– 7 раз превышает значение номинального при относительно невысоком пусковом моменте. Кроме того, скачок пускового тока создает ударный электромагнитный момент, передающийся через вал двигателя на рабочее колесо насоса.

При таких условиях в водоподъемной колонне труб возможны максимальные колебания давления при гидравлическом ударе, а в водозахватной части — высокие значения притока воды в скважину со стороны водоносного пласта. При этом для режима пуска характерны два периода:

• первый (t₁ = 0,9–0,5 с), в течение которого возникают высокие значения скоростей притока воды в скважину со стороны водоносного пласта в верхней части фильтра. Также происходит резкое изменение давления, нарушающее устойчивость прифильтровой зоны (происходит вынос песка);
• второй (t₂ = 1–5 с) при определенных условиях сопровождается гидравлическим ударом в напорном трубопроводе.

Для исключения негативных явлений переходных процессов, возникающих при пуске погружных насосов, разработаны технологические схемы оборудования скважин. Они базируются на электрическом (с помощью устройств, изменяющих число оборотов электродвигателя) регулировании подачи воды погружными насосами и гидравлическом (с помощью запорно-регулирующей арматуры) принципах. В данной статье рассматривается электрическая составляющая решения проблемы, а также ее влияние на энергоэффективность используемого насосного оборудования.

Существующие способы снижения пусковых токов электродвигателей. Их реализация на примере скважинных насосов Grundfos

Как правило, в скважинных насосах используются следующие способы снижения пусковых токов их электродвигателей: DОL — прямое включение; SD — включение методом «звезда-треугольник»; метод включения электродвигателя посредством пускового трансформатора — AF; SS — плавный пуск и FC — преобразователь частоты (см. табл. 2). При выборе способа снижения пусковых токов следует учитывать область применения насосного оборудования, технические требования, а также действующие нормы и правила эксплуатации электросетей.

Метод прямого включения (DОL)

При пуске методом DОL, как показано на рис. 1, контактор или аналогичные устройства подключаются к сети напрямую. При прочих постоянных параметрах DОL является тем способом пуска, при котором в электродвигателе возникает минимальное количество тепла и тем самым у электродвигателей мощностью до 45 кВт обеспечивается максимальный срок службы. Однако у электродвигателей большей мощности механическая нагрузка настолько велика, что рекомендуется снижать токи.

Метод включения «звезда-треугольник» (SD)

Это наиболее часто применяемый способ снижения пусковых токов. Во время пуска электродвигатель включен на «звезду», а после окончания пуска переключается на «треугольник». Такое переключение производится автоматически через заданный временной интервал. При пуске в положении «звезда» ток на треть ниже, чем при пуске путем прямого включения и лежит в пределах 1,8–2,5 от номинального.

Метод относительно дешев, прост и надежен. Для насосов с небольшим моментом инерции, например, погружных, пуск по методу «звезда-треугольник» не очень эффективен либо даже неэкономичен. Дело в том, что диаметр погружных насосов и их приводных электродвигателей невелик. Поэтому масса рабочего колеса мала, вследствие чего мал и момент инерции. В результате погружным насосам для разгона от 0 до 2900 мин^–1 требуется всего 0,1 с.

Это означает также, что насос при переключении тока сразу же останавливается. Сравнение пусковых токов, возникающих при прямом включении и при включении по методу «звезда-треугольник», на первом этапе показывает заметное уменьшение величины тока. При переключении со «звезды» на «треугольник» насос быстро останавливается и во второй раз должен запускаться напрямую.

Из диаграммы (рис. 2) видно, что на втором этапе значительного сокращения пускового тока не происходит. Несколько иначе складывается ситуация у центробежных насосов, имеющих больший диаметр и большую массу и обладающих более продолжительным моментом инерции. У электродвигателей мощностью свыше 45 кВт можно, как правило, достигнуть значительного снижения второго пика тока.

Следует отметить, что слишком долгая эксплуатация электродвигателя в режиме «звезда» приводит к его перегреву и, следовательно, сокращает срок службы. Установки, содержащие погружные насосы с электродвигателями, включенными по этому методу, часто бывают дороже, чем аналоги, поскольку для электродвигателя требуется два соединительных кабеля (вместо обычно необходимого одного).

Метод включения электродвигателя посредством пускового трансформатора (AF)

При этом методе пуска (его также называют методом Корндорфа) напряжение снижается посредством трансформаторов (обычно двух), по одному на каждую фазу. Трансформаторы часто имеют два сетевы выхода: один на 75 % и другой на 60 %. При использовании 60 %-го выхода происходит снижение пускового тока, аналогично пуску по методу «звезда-треугольник». При пуске электродвигатель получает сначала пониженное напряжение, а затем полное.

При переключении обмотки трансформатора подключены как дроссельные катушки. Это означает, что электродвигатель все время остается связанным с сетью и частота его вращения не снижается. Потребление электроэнергии при пуске показано на схеме (рис. 3). Пусковые трансформаторы относительно дороги, но очень надежны. Естественно, пусковой ток определяется характеристиками электродвигателя и насоса и в зависимости от их типоразмеров может значительно колебаться.

Плавный пуск электродвигателя (SS)

Устройство для плавного пуска электродвигателя представляет собой электронный прибор, снижающий напряжение и соответственно пусковой ток путем фазового управления. Электронный прибор содержит регулировочный блок, где настраиваются различные эксплуатационные и защитные параметры и силовой блок с симметричным триодным тиристором. Пусковой ток ограничен, как правило, величиной, в дватри раза превышающей рабочий ток.

При сохранении прочих параметров выключение электродвигателя по этому методу также обеспечивает уменьшение начального пускового момента. Наличие инерции в процессе пуска может привести к значительному теплообразованию в электродвигателе и тем самым к снижению его срока службы. Однако эта проблема при коротком времени ускорения/замедления, например, в течение 3 с, не имеет практического значения.

Это утверждение относится также к пуску электродвигателей по методам SD (включение через «звезду-треугольник») и AF (включение через пусковой трансформатор). Таким образом, при эксплуатации скважинных насосов Grundfos рекомендуется соблюдать для плавного пуска приведенное на графике (рис. 4) время ускорения/замедления. В том случае, если требуется особенно высокий пусковой момент, пусковое напряжение можно повысить на 55 %.

Однако при нормальных условиях эксплуатации этого не требуется. При плавном пуске электродвигателя его выключатель обеспечивает подачу тока несинусоидальной формы и в определенной мере создает высшие гармоники. В связи с очень коротким временем ускорения/замедления с практической точки зрения (и в нормах, касающихся высших гармоник) это не находит большого применения.

В целом, выключатель плавного пуска рекомендуется устанавливать вместе с обходным контактором, чтобы электродвигатель в процессе эксплуатации работал в режиме DОL. Тем самым обеспечивается минимальный износ и потеря мощности в устройстве для плавного пуска. В том случае, если плавный пуск электродвигателей производится через обходной контактор, они могут работать с системой тепловой защиты (Теmрсоn).

Пуск посредством преобразователя частоты (FC)

Пуск электродвигателя посредством преобразователя частоты представляет собой идеальный вариант с точки зрения уменьшения пускового тока, а также импульса давления. Схема такого пуска показана на рис. 5. Преимущество этого метода в том, что пусковой ток все время удерживают на уровне номинального тока электродвигателя. Это означает, что число требуемых в течение часа включений и отключений может быть установлено любым.

В ряде моделей, например, в насосах SQ и SQE функция плавного пуска и останова за счет частотных преобразователей является встроенной, что облегчает монтаж и эксплуатацию.

Некоторые особенности применения устройств плавного пуска и защиты для скважинных насосов

Из всех описанных способов пуск электродвигателя посредством преобразователя частоты является наиболее дорогим. Поэтому его используют лишь в том случае, если в течение какого-либо интервала времени необходимо бесступенчатое регулирование мощности электродвигателя. Например, при переменном водопотреблении, когда изменением частоты можно добиться поддержания постоянного давления на выходе из насоса и экономии электроэнергии.

Кроме того, в ряде случаев существуют определенные ограничения на применение преобразователей частоты. Так, исполнение всех скважинных насосов Grundfos серии SP-A и SP допускает их эксплуатацию с преобразователем частоты при условии соблюдения следующих параметров: минимальная частота должна составлять 30 Гц, максимальная — 60 Гц (в зависимости от мощности электродвигателя).

При этом электродвигатель нужно выбирать по возможности на один типоразмер больше или предусмотреть использование электродвигателя общепромышленного назначения с меньшей тепловой нагрузкой. Кроме того, требуется обеспечить достаточное охлаждение насоса (за счет специального кожуха). Следует обеспечить пропорциональное изменение напряжения и частоты (U/f = const) и отрегулировать частотный преобразователь по номинальному току выбранного погружного электродвигателя.

Необходимо также иметь в виду, что термореле Tempcon, установленное в обмотках двигателей MS4000 и MS6000 насосов SP, не будет работать корректно при использовании частотного преобразователя. Чтобы контролировать температуру двигателя, рекомендуется дополнительно устанавливать термодатчики Pt100. В качестве устройства защиты электродвигателей насосов SP желательно применять модуль MP 204, который может использоваться как отдельно, так и в составе шкафа управления Control MP 204.

Это устройство позволяет осуществлять защиту и контроль электродвигателя по таким важным параметрам, как повышенное и пониженное напряжение, перегрузка и недогрузка по току, сопротивление изоляции, температура двигателя, чередование фаз, пропадание фазы, cos(f), энергопотребление, гармонические искажения, число пусков и наработка моточасов. Но необходимо учесть, что MP 204 не может применяться вместе с частотным преобразователем.

Исходя из приведенных данных, очевидно, что выбор системы пуска, в конечном итоге, обусловлен конкретными условиями, такими как мощность насоса, необходимость регулировать производительность насоса в течение его работы. При этом, в общем случае, для достаточно мощных устройств (более 45 кВт) оптимальным способом по затратам и результативности является плавный пуск.

Использование же таких систем позволяет свести к минимуму возможность повреждения трубопроводов и оборудования гидроударом, защищает электрическую сеть от пиковых нагрузок и дает возможность оптимизировать эксплуатационные затраты.