bigpo.ru
добавить свой файл
1
Повышение эффективности работы и срока службы насосных агрегатов

с использованием частотно-регулируемого электропривода


В настоящее время у большинства специалистов, эксплуатирующих насосное оборудование, уже сложилось четкое представление о возможностях использования преобразователей частоты для привода насосов и насосных агрегатов.

Понимание этого вопроса обусловлено интенсивным внедрением частотно-регулируемого привода за последние годы и накопленным опытом его эффективного использования.

Для всех видов перекачиваемой жидкости преобразователи частоты обеспечивают более экономичное, более эффективное и более надежное регулирование, чем известные механические способы.

Независимо от области использования (добыча и транспорт нефти, электроэнергетика, жилищно-коммунальное хозяйство и т.д.) эффект от частотного регулирования насосов общеизвестен:

  • экономия электроэнергии до 30 – 60 %;

  • снижение утечек жидкостей до 5 %;

  • экономия тепловой энергии до 10 %;

  • увеличение срока службы оборудования в 1.5-2 раза;

  • уменьшение вероятности возникновения разрывов трубопроводов;

  • повышение эффективности защиты электропривода;

  • улучшение экологической обстановки.

Все достоинства применения преобразователей частоты достигаются, главным образом, благодаря возможности плавного регулирования скорости вращения асинхронного электродвигателя и легко могут быть объяснены.

Экономия электроэнергии.

В электроприводе существующих насосов и насосных установок установлены электродвигатели с большим запасом по мощности в расчете на максимальную производительность. Однако часы пиковой нагрузки составляют 15-20% общего времени работы насосов. Но электродвигатель насоса работает с постоянной скоростью вращения и потребляет среднесуточно значительно, иногда до 60% больше электроэнергии, чем это необходимо.

Снижение утечек.

Скрытые утечки обусловлены избыточным давлением, возникающим при регулировании давления жидкостей с помощью механических задвижек.

Плавное регулирование скорости вращения насоса позволяет снизить избыточные напоры в трубопроводах. Задвижки при частотном регулировании полностью открыты.

Экономия тепла.

Использование частотного регулирования скорости вращения электродвигателя и соответственно насоса позволяет оптимизировать температурный режим и расход теплоносителя.

Уменьшение количества аварий трубопроводов.

Причинами разрывов трубопроводных сетей с нерегулируемыми насосами являются гидравлические удары, возникающие при пуске насосов и наличие избыточных напоров.

Гидравлические удары в трубопроводах исключаются за счет плавного пуска и останова электропривода насосов с помощью преобразователя частоты.

Уменьшение количества аварий трубопроводов снижает потери и случайные разливы агрессивных жидкостей, что благотворно влияет на экологическую обстановку.


Продление срока службы насосов.

Плавный пуск и останов электропривода, помимо устранения гидравлических ударов, снижает пусковые токи электродвигателя и устраняет ударные механические нагрузки на подшипники, соединительные муфты, валы, узлы крепления приводов.

Мы не случайно выделили жирным курсивом последний пункт. Он напрямую связан с долговечностью работы насосов.

Более детально рассмотрим вопрос, связанный с поломкой валов, поскольку актуальность этой проблемы растет год от года [1, 2, 3].

Доля отказов насосов, связанная с поломкой валов сегодня, по различным оценкам, находится в интервале от 1% - 1,5% до 14% - 40%. Причем количество поломок валов растет как при перекачке вязких жидкостей, так и при перекачке в насосах, предназначенных для воды.

Анализ причин поломок валов показывает, что существует несколько механизмов их разрушения:

  • усталостное разрушение, обусловленное сроком службы насосов (до 57% - 60% от общего количества поломок);

  • вязкое разрушение, когда валы заклиниваются в процессе работы (до 37% - 40%);

  • дефекты материала (до 3%).

Существуют, к сожалению, и трагические ошибки, связанные с нарушением правил эксплуатации и неправильным выбором насоса.

Правильный выбор означает, что насос должен подавать нужное количество жидкости при заданной температуре и создавать требуемое давление, но при этом он должен работать в допустимом диапазоне подач и в нем не должна возникать кавитация. Проектирующие организации часто не в полной мере учитывают эти обстоятельства, а эксплуатирующие организации, решая наболевшие производственные задачи, не всегда интересуются этим.

В прежние годы задача повышения прочности валов решалась очень просто: создавались все более прочные материалы, используя которые производители насосов каким-то образом решали эти проблемы. В настоящее время дальнейшее увеличение прочности материалов сталкивается с такими технологическими проблемами, что вряд ли оправдан этот путь.

Мы предлагаем реальный путь, практически полного исключения поломки валов и продления долговечности работы насосов. Путь этот – комплектные поставки насосов и насосных агрегатов с преобразователем частоты или устройством плавного пуска.

Именно комплектная поставка на этапе закупки оборудования, а не отдельная покупка преобразователя частоты после нескольких лет работы насоса на объекте.

Почему мы это настоятельно рекомендуем? Потому что большие риски поломки валов возникают на самом первом этапе - при пуско-наладочных работах и при вводе насосов в эксплуатацию.

Известно, что нагрузку на вал можно условно разделить на два вида:

  • импульсные перегрузки при пусках и остановах привода;

  • установившиеся нагрузки в процессе работы на стационарном режиме, когда вал работает только в условиях коррозионной усталости при кручениях.

И в том, и в другом случае преобразователь частоты полностью исключает возникновение ударных нагрузок на вал.

В процессе пуска преобразователь частоты позволяет запустить электропривод с пусковым током, не превышающим номинального значения, причем время пуска можно регулировать. Естественно и момент, воздействующий на вал насоса, не будет выше допустимого в отличие от прямого пуска, когда момент на валу превосходит номинальный момент в 2 – 3 раза. При торможении привода также возможен выбор времени торможения, исходя из условия сохранения момента на валу не выше его номинального значения.

При работе насоса на установившемся режиме также может возникнуть аварийная ситуация, способная привести к поломке вала. Например, при заклинивании. В этой ситуации преобразователь частоты и только он в состоянии предотвратить поломку, избежать дорогостоящего ремонта и исключить простой оборудования!

Использование устройств плавного пуска эффективно работает лишь при импульсных перегрузках вала. Но оно существенно дешевле преобразователя частоты, и может быть рекомендовано при недостаточности средств.

Наши рекомендации многократно подтверждены практикой. К примеру, в ОАО «Лукойл-Коми» проходила опытная эксплуатация установки с насосом ЭВНМ-5-16-100 производства ОАО «Ливгидромаш» и станцией управления с преобразователем частоты. Результаты испытаний показали, что использование преобразователя частоты полностью исключает ударные нагрузки на вал насоса [ 2 ]. В настоящее время на различных объектах работает достаточное количество насосов и насосных агрегатов производства ОАО «Ливгидромаш» с частотным приводом, полностью подтверждающих наши рекомендации.



  1. Пещеренко С. «Если прочнее некуда, а надо. Проблемы прочности валов погружных насосов»// Нефтегазовая вертикаль. – 2008. - №3.

  2. Шенгур Н., Маслак Е. «Повышение эффективности и долговечности работы установок электроприводных винтовых насосов для добычи нефти»//Рынок Электротехники. – 2006. - №1.

  3. Александров В.Л. «О надежности валов УЭЦН и выборе материалов для их изготовления»//www.bestreferat.ru/referat-70748.html