Об эксплуатации погружных скважинных насосов

Василий Жуплов

главный конструктор ОАО «Ливнынасос»


Погружные скважинные насосы занимают существенную нишу в общей номенклатуре насосного оборудования, используемого для нужд народного хозяйства.
Цель данной статьи - рассмотреть несколько часто встречающихся факторов, которые могут привести к преждевременному выходу из строя электрических погружных скважинных насосов типа ЭЦВ.


Оплавление обмоток статора


В скважинных агрегатах охлаждение электродвигателя производится перекачиваемой водой. Для обеспечения достаточной для охлаждения электродвигателя скорости воды вокруг него насос должен перекачивать определенный объем. Поэтому на напорных характеристиках агрегата производитель указывает минимальную подачу, при которой обеспечивается охлаждение электродвигателя в ходе установки агрегата в соответствующую по диаметру скважину. В случае установки электронасоса в скважинах большего диаметра следует произвести расчет скорости воды и при необходимости поставить на электродвигатель кожух, обеспечивающий нужное охлаждение.

Скорость воды рассчитывается по следующей формуле:

V (м/ceк) = Q / [2826 (D2-d2)], где
Q - подача электронасоса м3/час;
D - внутренний диаметр скважины, м;
d - диаметр электродвигателя, м.

Для электронасосов, выпускаемых в Открытом акционерном обществе «Ливнынасос» (г. Ливны), она должна составлять не менее 0,2 м/сек. Изменение подачи электронасоса зависит от напряжения электросети, динамического уровня скважины и гидравлического сопротивления водопроводной сети (высота подъема и гидравлические потери в трубах и арматуре).
При понижении напряжения в электросети (в том числе и ввиду неправильно выбранного сечения токоподводящих проводов) снижается скорость вращения электродвигателя, уменьшается напор и подача насоса, ухудшается его охлаждение. При этом тепловыделение внутри электродвигателя повышается в основном из-за увеличения потерь в роторе. Еще больше увеличивается нагрев электродвигателя при наличии перекоса фазных напряжений, так как асимметрия токов порождает обратное магнитное поле, которое является тормозящим для электродвигателя, вызывая дополнительные потери в роторе и соответственно его нагрев. Одновременно уменьшается напор и подача электронасоса.

Динамический уровень воды в скважине зависит от ее дебита, который должен превышать подачу насоса во всем рабочем диапазоне на 20 - 30 %. Динамический уровень скважины необходимо регулярно проверять, ибо он подвержен сезонным колебаниям, увеличению ввиду заиливания фильтров, обеднению водоносных слоев и прочим явлениям.
Погружные скважинные насосы имеют при номинальной подаче максимальный КПД, поэтому наиболее благоприятной для насоса является работа на накопительную емкость. Этот режим весьма выгоден и с экономической точки зрения. В настоящее время наблюдается тенденция использования вместо накопительной емкости частотно-регулируемых приводов, которые совмещают защитные функции и поддерживают в водоразборной сети заданное давление путем одновременного изменения частоты и напряжения. Это расширяет рабочий диапазон применения электронасосов. Однако даже при минимальном напряжении выделение тепла в электродвигателе продолжается, и минимального расхода воды в водоразборной сети может быть недостаточно для его охлаждения. Особенно опасна продолжительная работа без разбора воды в сети.
Опасным для электрического насоса режимом является работа на общий трубопровод. Скважины для такой работы должны быть оснащены автоматическими задвижками, поддерживающими заданное давление для каждого насоса, что на практике часто не выполняется. И как результат - при изменении давления в системе, например, в случае аварийной остановки одного из насосов, отдельные насосы могут быть «передавлены», т. е. работать с нулевой или небольшой подачей, недостаточной для охлаждения двигателя. При этом потребляемый ток электродвигателя снижается, и станции защиты не срабатывают.
Самым простым средством для защиты электродвигателя в этих условиях является применение термодатчиков, встроенных в обмотку электродвигателя и отключающих его при повышении температуры через станцию управления. Опыт применения в ОАО «Ливнынасос» встроенных в обмотки маломощных двигателей термореле подтвердил снижение их выхода из строя причине, когда снижается потребляемый ток электродвигателя.


Повышенная коррозия конструктивных элементов.


Большое воздействие на длительность эксплуатации электронасосов оказывает перекачиваемая вода. Насосы ЭЦВ предназначены для перекачивания воды, которая должна иметь водородный показатель в диапазоне от 6,5 до 9,5. Он характеризует концентрацию (активность) ионов водорода в растворах. Вода, при 25° С имеющая рН = 7, считается нейтральной, рН <> 7 - щелочной. Наличие в перекачиваемой воде кислот, сероводорода и пр. приводит к быстрой коррозии, образованию свищей и выходу из строя. Аналогичное воздействие оказывает вода, насыщенная газами. Повышенной коррозии подвергается насос, работающий в режиме «сухого хода», когда насос ЭЦВ перекачивает воду, не только поступаю - слоях скважины. Кроме того, в данном режиме насос вместе с водой захватывает воздух и подвергается нагреву, т. е. создаются благоприятные условия для коррозии. Работа без надлежащего подпора сверху водяного столба (как правило, не менее 1-го метра, за исключением крупных насосов, для которых подпор должен быть не менее 2-х метров) может привести к разрушению от кавитации рабочих колес и направляющих аппаратов.

Разрушение насосов происходит также от так называемой биокоррозии, коррозии металлов под воздействием жизнедеятельности микроорганизмов. Причем коррозию могут вызывать как сами микроорганизмы, так и продукты их жизнедеятельности. Анаэробная коррозия сульфатовосстанав-ливающими бактериями встречается преимущественно в нейтральной воде, на деталях образуются отдельные каверны. Продукты коррозии имеют черный цвет - по причине наличия сернистого железа и сероводорода. Другой очень опасной группой являются сероокисляющие тионовые бактерии. Продукты их жизнедеятельности - различные органические и неорганические кислоты. Особо интенсивная коррозия может быть вызвана чередованием аэробных и анаэробных условий, о чем упоминалось выше. Для обнаружения бактерий применяют специальные методики. В целях предупреждения преждевременного разрушения элементов электронасоса от коррозии работа электронасоса при периодически возникающем «сухом ходе» (если подача насоса превышает дебит скважины) категорически запрещена. Нельзя также проводить химический анализ перекачиваемой воды при наличии кислот, сероводорода и пр. и нельзи использовать насосы из коррозионно-стойких материалов.
Эксплуатирующие организации при монтаже электронасосов часто снимают с них обратные клапаны. Это приводит к гидравлическим ударам во время выключения насосов, особенно при наличии длинных горизонтальных участков. Во время остановки насоса вода в трубах продолжает двигаться по инерции, что приводит к разрыву потока и образованию области разряжения. Если движение по инерции прекращается - разряжение вызывает движение воды в обратном направлении и удар по рабочим органам насосы, что может привести к их разрушению.

При «запитывании» насоса от воздушной линии необходимо принять меры по защите электродвигатели от перенапряжений, возникающих при ударах молнии в сетевые провода или в непосредственной близости от них.
Надеемся, что изложенная информация поможет повысить сроки эксплуатации погружных скважинных электронасосов.


Литература:

1. Лезнов Б. С. Энергосбережение и регулируемый привод в насосных установках, Москва, 1998 г.
2. Защита металлических сооружений от подземной коррозии. Справочник. Москва, «Недра», 1984 г.



насосы в Краснодаре

насосы прайс

электродвигатели в Краснодаре