Минулої зими всі ми зіштовхнулися з ситуацією блкеауту, коли система енергопостачання працювала з перебоями, і щоб вийти з положення, електрообладнання підключалося до генераторів та акумуляторів. Системи насосних станцій теж не були вийнятками. В процесі їх роботи спостерігалося дуже багато ситуацій, коли генератори не змогли запустити насоси. Тому, на прикладі застосування насосного обладнання фірми Grundfos, можна розглянути можливість роботи насосних станцій в умовах блекауту
Робота насосної станції в цілому дуже специфічна. Коли ми вмикаємо у мережу таких споживачів, як двигуни, в момент коли ротор двигуна зупинений, через статор проходить значний пусковий струм. До тих пір, поки двигун не розкрутиться до номінальної частоти обертання цей струм буде поступово знижуватися і пізніше дійде до номінального значення. Але співвідношення амплітуди пускового струму до номінального залежить від конструкції двигуна, маси ротора і кількості робочих коліс. На практиці це значення знаходиться в межах від 5 до 10 разів більше, ніж номінальне значення двигуна.
В момент пуску, коли двигун ще не крутиться, станція споживає струм в два-три рази більше, ніж номінальний. В умовах блекауту часто спостерігалися такі випадки, коли інверторний генератор, потужністю, наприклад, 4 кВт не зміг запустити звичайний гідрофор. У такого типу генераторав в конструкції є плата, яка контролює струм споживання. Якщо він занадто високий, то ця плата вимикає навантаження. Оскільки більшість звичайних насосів побудовані на основі однофазних асинхронних двигунів, їх важко запустити навіть інверторним генераторам.
Застосування самовсмоктуючої насосної станції
Для того, щоб насосна станція працювала стабільніше, в умовах її роботи від резервного живлення, якими є генератори, джерела безперебійного живлення та стабілізатори напруги, потрібно встановлювати енергоефективні насоси з частотним перетворювачем. Перетворювач частоти подає змінену частоту та напругу живлення на двигун, що дозволяє контролювати швидкість і крутний момент обертання. Такі насоси дозволяють знизити енергоспоживання, збільшити термін експлуатації двигуна за рахунок зменшення зносу та пошкодження обладнання.
Відео. Як правильно підключити насосну станцію до генератора?
Розглянемо застосування самовсмоктуючої насосної станції в умовах блекауту на прикладі насосів з частотним перетворювачем Grundfos Scala2 (рис. 1). Насосна станція була досліджена у вигляді стрес-тесту, мета якого полягала у визначенні, в якому діапазоні напруги здатен працювати насос взагалі, оскільки у разі підключення насосної станції до різних споживачів, мають місце стрибки напруги.
Рис. 1. Насосна станція Scala2 в топковій
Під час запуску насосної станції пускові струми були практично відсутні. При подачі води через кран станція вмикалася з максимальною потужністю 600 Вт. На короткий проміжок часу станція споживала 450-500 Вт, а потім споживана потужність залежала від кількості відкритих кранів споживачів. На один кран припадало менше 300 Вт. При напрузі 160 В станція продовжувала працювати і запускатися. При напрузі 150 В включався захист, який блокував роботу станції на панелі керування. Коли ж напруга мережі відновлювалася до 170 В, станція сама розблоковувалася і продовжувала свою роботу.
Варто зазначити, що важливу роль у правильній та безпечній роботі насосного обладнання відіграє конфігурація сигналу лінії живлення. Вона повинна мати форму так званої «правильної синусоїди», яку на виході формує інвертор. При роботі від інвертора з «правильним» синусом (рис. 2) насосна станція в умовах стрес-тесту працювала чітко, ніяких проблем не було.
Рис. 2. Робота насосної станції від інвертора з «чистим» синусом
При роботі насосної станції з частотним перетворювачем як від звичайного, так і від інверторного генератора, під час проходження стрес-тесту ніяких перебоїв в роботі не було помічено. При роботі від акумулятора з інвертором, його номінальна потужність повинна бути рівна, або вища ніж максимальна кількість електричної енергії, яку споживає станція, тобто 600 – 650 Вт.
Особливості монтажу самовсмоктуючої насосної станції
Монтуючи в різних варіаціях насосну станцію, варто не забувати слідувати інструкції і дотримуватися правил монтажу. Місце для встановлення насосу повинне бути доступне для обслуговування, і водночас мінімально підпадати під вплив зовнішніх факторів. Можливий варіант встановлення насосу на кухні, або в технічному місці, яке може бути закрите фальшпанелями. При виборі насосу потрібно звертати увагу на довжину магістралі і відстань від поверхні до дзеркала води.
В насосну станцію SCALA2 виробник помістив багато функцій: є захист від сухого ходу, захист від роботи при аварійній напрузі (менше 155В та вище 265В), захист від механічного блокування валу двигуна.
Відео. Як працює насосна станція для підвищення тиску
Отже, використовуючи сучасний і енергоефективний насос з частотним перетворювачем, ми можемо оперувати більшим часом роботи від акумулятора, а також зменшувати витрату палива, при живленні станції від генератора. Виконуючи ту саму роботу, яку виконують звичайні насосні станції, насос SCALA2 буде споживати електроенергії в 3 – 4 рази менше, що потім дасть позитивний ефект в платіжках за електроенергію, суттєво економлячи ресурси споживачів. При цьому насос є менш вимогливий до перепадів напруги, якості та потужності пристроїв безперебійного живлення.
Свердловинні насоси та їх робота в умовах автономного електропостачання
Свердловинні насоси забезпечують подачу води з глибинних ґрунтових потоків і розміщуються безпосередньо в ґрунтовій свердловині. Вони можуть застосовуватися для подачі особливо великого напору води в невеликих водопровідних станціях, на побутові потреби будівель, для систем зрошення, дренажних систем, та ін.
Відео. Як працює свердловинний насос від генератора
Свердловинний насос підіймає воду зі свердловини в ємність, а з ємності вже самовсмоктуючим насосом вода подається до споживачів. При роботі свердловинних насосів пускові струми значно сильніші, ніж у випадку з самовсмоктуючими насосними станціями. Тому реалізувати роботу такого насоса від генератора є серйозною проблемою, оскільки потрібен генератор з суттєвим запасом потужності. Робота такого насоса потребує 2 – 3 літра палива щогодини. Це призводить до збільшеної вартості на побудову такої системи.
У компанії Grundfos є рішення, яке здатне забезпечити стабільний тиск води у системі водопостачання. Це насосна станція SQE (рис. 2), яка складається з насосу, водостійкого проводу до насосу, невеликого гідроакумулятора (на 12 літрів) з датчиком тиску і плати керування CU301. Плата керування, яка знаходиться між двигуном і електричною мережею, забезпечує плавне повільне розкручування двигуна. При цьому споживання струму з мережі ніколи не перевищує номінальне значення, яке вказане на шильдику насоса. Також плата керування фактично всю вхідну напругу перетворює в напругу і струм такий, який потрібен для живлення насоса. Тому насос має дуже широкий діапазон роботи від вхідних напруг. До 160 В насос працює бездоганно, без будь-яких проблем. При просіданні напруги нижче 150 В, виникає індикація, яка повідомляє про відхилення показників напруги. Коли напруга в мережі знов відновлюється на рівень 170 В і више, насос активується і працює належним чином.
Рис. 2. Свердловинний насос SQE (Grundfos)
За рахунок малого діаметру (майже 75 мм), насос SQE може використовуватися практично у всіх свердловинах. Монтаж насосу значно спрощується за рахунок водостійкого проводу, довжина якого сягає всю висоту підйому води. Свердловинний насос повинен бути підібраний згідно з характеристиками самої свердловини. При цьому потрібно звертати увагу на динамічний рівень. Насоси монтуються з оголовком, який захищає гирло свердловини від попадання сторонніх предметів. Датчик тиску рекомендується монтувати якомога ближче до гідроакумулятора. Насоси серії SQE мають вбудований блок захисту. Мають повноцінний перетворювач частоти, захист від роботи при аварійній напрузі, захист по перевантаженню. Рекомендується використовувати насоси після прокачування свердловини, для того, щоб зменшити ризик попадання шламу в робочі колеса.
Використання насоса SQE звільняє місце від ємності запасу і додаткового гідрофора, чи станції для живлення води в будівлю. Таким чином суттєво економиться площа будівлі, а також немає потреби використання додаткової станції. Якщо задатися тиском 3 – 3,5 атм, насос забезпечить той тиск, який потрібно, незалежно від кількості відкритих кранів, навіть при його використанні для поливу.
В режимі «блекаут» виникає питання живлення насосів від генераторів і акумуляторів. Насос SQE оснащений системою повноцінного перетворювача частоти двигуна і навіть при номінальній потужності 600, 800 і 1000 Вт, кількість електроенергії, яку він буде споживати, залежить напряму від того, скільки водорозбірних кранів буде відкрито. Пускові струми тут будуть по максимуму згладжені. Більше того, при використанні певного модудя, є можливість додатково доналаштувати пускові струми, обмеживши максимально частоту обертів насоса, що дозволить його запуск навіть від пристрою безперебійного живлення з дуже невеликою потужністю.
Якщо розглядати роботу свердловинного насоса SQE від генераторів, то цей прилад може працювати як від звичайного, так і від інверторного генератора. При цьому потужність генератора повинна дорівнювати як мінімум потужності двигуна + 10%. В момент запуску його робота практично невідчутна. Щодо роботи від пристрою безперебійного живлення, то вибираючи інвертор, потрібно акцентувати увагу на чистій синусоїді, як формі сигналу на виході. Адже, якщо на виході з пристрою ДБЖ йде сигнал неправильної форми, так звана псевдосинусоїда, це збільшує ймовірність збоїв у роботі насосних станцій з можливим виходом їх з ладу.
Якщо для порівняння розглянути звичайний насос при його роботі від генераторів, то в процесі запуску спостерігається вібрування і дрижання генератора, а по осцилографу помічається зміна частоти та зміна амплітуди. Таким чином, робота генератора ускладнена, і в подальшому це може перерости в помилки в роботі. Енергоефективний насос з частотним перетворювачем дозволяє підтримувати швидкість обертання на постійному рівні, що збільшує точність та якість роботи системи. В його конструкцію вбудовані всі захисти, необхідні для тривалої експлуатації.
Висновки
Отже, використання якісного насосного обладнання з частотним перетворювачем, на прикладі свердловинного та самовсмоктуючого насосів, забезпечить їх безперебійну роботу навіть в умовах блекауту.
Було доведено, що наявність частотного перетворювача в таких насосах практично усуває пускові струми, що робить їх експлуатацію від резервного живлення стабільнішою порівняно зі звичайними насосами.
При цьому вимоги до потужності генераторів та акумуляторів з інверторами в цьому випадку суттєво нижче, що відповідно зменшує вартість системи в цілому.
Також насоси з частотними перетворювачами є менш вимогливі до перепадів напруги, а конфігурація сигналу лінії живлення має форму «правильної синусоїди». Всі ці позитивні моменти енергоефнетивних насосних станцій дають можливість не хвилюватися за роботу системи у найскладніших ситуаціях.
Більше важливих статей і новин в Telegram-каналі та корисні відео на Youtube-каналі та у TikTok. Долучайтесь!
Переглянуто: 4 421
