10.3.3. Вибір електричних двигунів для насосів

Електропривод відцентрових консольних і вихрових насосів – індивідуальний, здійснюється від трифазних асинхронних короткозамкнених двигунів вологоморозостійкого виконання (У2), ІМ1001. Передавальний пристрій – пружна муфта. У відцентровому моноблоковому насосі робоче колесо насаджується безпосередньо на подовжений кінець вала приводного двигуна АИР…ЖУ2, ІМ2001.

Заглибний насос ЭЦВ приводиться в дію заглибним трифазним асинхронним двигуном ПЭДВ, які з`єднанані між собою жорсткою муфтою. Електродвигун ПЭДВ розміщений у нижній частині установки, має водостійку ізоляцію, допустима температура нагрівання якої не повинна перевищувати 70 ºC, охолоджується водою, робота в повітряному середовищі не допустима.

Основними конструктивними відмінностями двигунів серії ПЭДВ (рис. 10.30) від двигунів основного виконання є:

двигун виконаний з подовженим ротором з метою зменшення зовнішнього діаметра;

двигун не має самовентиляції, в тому числі на роторі, охолодження здійснюється за рахунок води в свердловині, температура якої не повинна перевищувати + 25 С;

статор двигуна є стальною гладенькою трубою, в яку запресований пакет сталі;

у двигуні застосовані підшипники ковзання сталь — гума; верхній складається з двох пар армованих гумових втулок і стальної втулки на валу, нижній — крім того, з п'яти з підп'ятником із тих самих матеріалів (замість гуми застосовують текстоліт). Змащення підшипників здійснюється водою;

обмотка статора виконана проводом ПВДП-1 з вологостійкою полівініловою ізоляцією;

перед зануренням у свердловину двигун заповнюється через спеціальну пробку чистою водою, яка використовується для охолодження і змащення (звідси назва «водо заповнений»);

конструктивно двигун виготовлений без лап та фланців (виконання ІМ3631), разом з насосом кріпиться вертикально валом уверх. З'єднання двигуна з насосом – жорсткою муфтою;

живлення до електродвигуна підводять спеціальними проводами марки ВПВ або ВПП.

для механічної характеристики цього двигуна значення кратності пускового моменту при потужності до 16 кВт становить 1, більше 16 кВт – 0,85 (у двигунів основного виконання – 1,4–2,2). Кратність максимального моменту дорівнює 2, кратність пускового струму не більше 7.

Двигун за номінальною потужністю для приводу насоса вибирають за умовою:

, (10.77)

де К_з – коефіцієнт запасу, який ураховує можливі перевантаження (при потужності насоса до 1,5 кВт К_з=1,5; від 1,5 до 4,0 кВт – 1,2; від 4,0 до 35 кВт – 1,15; більше 35 кВт – 1,1); ρ – густина води, кг/м³; g – прискорення вільного падіння, м/с²; Н_н.ном – номінальний напір насоса, м; Q_{н ном} – номінальна подача насоса, м³/с; η_{н ном}, η_п – ККД насоса і передачі.

При проектуванні насосних установок, які працюють у повторно-короткочасному режимі, необхідно перевіряти двигун на допустиме число вмикань за годину.

10.3.4. Способи регулювання подачі насосів

Регулювання подачі насосних установок здійснюється такими способами:

- зміною кількості працюючих насосів при паралельній їх роботі. Перевагою цього способу є те, що в процесі регулювання двигуни насосів працюють з номінальним навантаженням і, відповідно, з високими енергетичними показниками. Крім цього, схеми автоматизації для цього способу достатньо прості з можливістю резервних варіантів роботи. Недоліком є невеликий коефіцієнт використання насосних агрегатів та висока вартість установок;

- в однонасосних установках шляхом вмикань і вимикань двигуна насоса. Недолік даного способу – двигун частину часу не працює. Привод повинен перевірятися на допустиму частоту вмикань;

- дроселювання заслінкою. Застосовують, в основному, коли необхідно обмежити подачу води з технологічних причин. При регулюванні дроселюванням заслінкою змінюється характеристика магістралі, подача насоса зменшується, а напір зростає. Межі регулювання подачі насоса від 0 до Q_ном. Основна перевага цього способу – простота та можливість здійснення регулювання в місцевих умовах при незначних капітальних затратах. Проте зміна положення заслінки (рис. 10.31) призводить до зміни основних енергетичних характеристик насоса. Зменшення подачі води дроселюванням доцільне лише в межах від Q₁ до Q₂, де коефіцієнт корисної дії насоса зменшується в межах 0,1η_max. При подальшому регулюванні до (0,3–0,5)Q_ном ККД значно знижується, що призводить до підвищення втрат електроенергії;

- зміною частоти обертання приводного двигуна насоса.

Основним типом приводного двигуна для насосів є трифазний асинхронний двигун із короткозамкненим ротором, для якого застосовують три способи регулювання частоти обертання: зміною підведеної до двигуна напруги; кількості числа пар полюсів; частоти струму джерела живлення.

Для насосів регулювання частоти обертання за рахунок зміни напруги ефективне в діапазоні 1:4 або 1:6, оскільки при цьому ККД регулювання достатньо високий.

Нині набуває значного поширення метод частотного регулювання подачі насосних установок, незважаючи на підвищені капітальні затрати та складність схем керування. Перетворювачі частоти струму, створені на базі напівпровідникових елементів, мають тенденції до зниження їх вартості. Для того, щоб при регулюванні частоти обертання приводного двигуна насоса енергетичні показники його були близькими до номінального значення, необхідно змінювати одночасно напругу та частоту струму за законом . Таким чином, змінюючи плавно частоту обертання приводного двигуна насоса, можна плавно змінювати подачу води залежно від величини її споживання.