Погружные насосы и их преимущества

Условия современной жизни, правила охраны труда и техники безопасности, рост цен на электроэнергию и электроносители предъявляют новые требования к агрегатам для насосных станций. Сегодня необходимо обеспечивать надежность, бесперебойность и гибкость работы насосных агрегатов и систем, в том числе при аварийных и стихийных затоплениях насосных станций, высокую энергоэффективность и минимум шума, недопустимость аварийных сбросов загрязненных вод, минимум штатного персонала, недоступность к оборудованию посторонних.

Наиболее полно отвечают этим требованиям центробежные погружные электронасосы, поэтому ведущие компании все больше ориентируются на их производство. Самые крупные 10 из 10 тысяч существующих фирм_производителей контролируют 50 % насосного рынка. И если 50 лет назад погружные насосы с воздухонаполненным электродвигателем выпускала только одна фирма, то с 1980_х – все ведущие. Сбыт погружных насосов за этот период вырос в несколько раз по сравнению с классическими агрегатами. Динамика роста продаж погружных насосов крупнейших производителей как зарубежных, так и российских свидетельствует о том же.

Особым спросом погружные насосы пользуются у тех предприятий, которые стремятся сократить трудовые и эксплуатационные затраты с помощью прогрессивной техники. Например, водоканал Стокгольма обслуживает 350 канализационных станций, и ни на одной из них не осталось традиционных насосов – все погружные. Эти станции обслуживают лишь четыре сменные мобильные бригады, каждая по два человека. Проектирование новых и реконструкция действующих насосных станций в России редко обходится без использования погружных насосов. В 2006 году изданы «Рекомендации» НИИ ВОДГЕО, согласно которым предпочтение на станциях перекачки поверхностного стока следует отдавать насосным агрегатам погружного типа. Погружные насосы, как правило, дороже классических. Чем же обусловлен растущий спрос на них?

Прежде всего, это герметичность электрических узлов агрегата, что позволяет ему в отличие от классических бесперебойно работать под уровнем жидкости как при сухой, так и при мокрой подводной установке.

Применение погружных насосов позволяет сократить объемы строительства, так как приемное и машинное отделения совмещаются. При мокрой установке насосов исключаются расходы на системы отопления, вентиляции, подачу технической воды. Этим обеспечивается экономия 30—60 % инвестиционных средств.

Другое важное преимущество погружных насосов применение воды в качестве охлаждающего агента. Высокая температура – главный враг электродвигателя, поэтому необходимо постоянное охлаждение. Благодаря более высокой теплоемкости воды охлаждение проиходит более интенсивно, позволяя использовать насос для больших нагрузок. Дело в том, что не менее 10 % электрической энергии, подводимой к насосному агрегату, теряется в нем. Всего 1 кВт потерь (это 10 % мощности на 10 кВт) продуцирует за 1 час столько тепла, что его хватает на нагрев 100 кг электродвигателя насоса до 100 °С. В традиционных насосах охлаждение воздушное, в погружных – более эффективное водяное. Соответственно, их ресурс больше и допускаемая частота пусков значительно выше, чем воздухоохлаждаемых. Так, если для со временных сухих электродвигателей рекомендовано  максимально 6 пусков при мощности до 20 кВт, 4 пуска при 20—75 кВт и 2 пуска в час при 100—200 кВт, то погружные допускают в этих границах мощностей, как правило,15 включений в час. Тем самым погружной насос по сравнению с классическим способен работать в гораздо более широком диапазоне колебаний водопотребления или притока вод. Классическая насосная станция затратна в строительстве и выводится из строя при затоплениях Станция с погружными насосами обеспечивает сокращение строительных затрат и возможность работы в затопленном состоянии. Водяное охлаждение электродвигателя в погружных насосах позволяет экономить электроэнергию: 10% потерь в электродвигателе мощностью всего 10 кВт – это1 кВт, производящий нагрев 100 кг металла до 100 °С за 1 час. У классических насосных агрегатов нередки несоответствия по валу между насосом и двигателем, которые приводят к резкому сокращению срока службы. Несоосности и зазоры, характерные для классических насосных агрегатов.

Ответственной операцией при установке классического агрегата является центровка валов, которая заключается в установке насоса и двигателя так, чтобы оба вала были строго соостны. Соостность валов проверяется замерами радиальных зазоров по окружности полумуфт и торцевых зазоров между ними. Для этого используют специальную скобу или индикатор. Допустимая величина радиального зазора между валами насоса и двигателя – 20 мкм. Погружной насос ничего этого не требует, а допускаемая неровность поверхности механического уплотнения 0,6 мкм достигается в заводских условиях. Погружной насос совмещен с электродвигателем в компактный агрегат с максимально коротким единым валом. Благодаря этому энергия передается от ротора к рабочему колесу с минимальными потерями. Несоосность и соответственно вибрация, шум, воздействие на подшипники и механические уплотнения также минимизированы.

Иногда насосы сравнивают по величине гидравлических КПД. Такое сравнение недостаточно и может даже исказить реальную картину. Механические потери агрегата с трансмиссионным длинным валом, например, в несколько раз выше, чем у погружного насоса тех же параметров, и достигают 5–6 %.

Пожалуй, приведенных аргументов в пользу преимущества погружных насосов перед традиционными достаточно.
А есть ли у погружного насоса слабые места? «Естественно – скажут эксплуатационники, — это механическое (торцевое) уплотнение на валу». И, вероятно, будут правы, но механические уплотнения широко используются в насосах, автомобилях компрессорах и т.п. с 1940_х и постоянно совершенствуются. Большинство современных механических уплотнений рассчитаны на 40 тысяч часов работы. Механическое уплотнение – это индикатор насоса. Если механическое уплотнение дало течь в первые часы или дни работы – это чаще всего, вина производителя, а если в первые месяцы – это обычно вина проектировщика или эксплуатационника. Специалист по насосам мирового уровня Л. Гудбьяртсон на вопрос: «Вы согласны с тем, что большинство отказов насосов связаны с поломками уплотнений?» ответил – «Я бы не выделял отдельные элементы. Я решительно заявляю, что большинство отказов насосов происходит из-за неправильного их применения, сопровождаемого неадекватным обслуживанием». Наша задача научиться избежать ошибок на стадии проектирования.

ВЫВОД
Погружные насосы наиболее полно отвечают современным требованиям. Несмотря на более высокую стоимость, рост спроса на них благодаря техническим преимуществам, значительно выше, чем на классические насосные агрегаты.