С точки зрения охлаждения двигателя низкая скорость – далеко не лучшая идея. 

Критерий минимально допустимой скорости охлаждения электродвигателя. Продолжительная и циклическая работа насоса или зачем нужен погружному насосу с преобразователем частоты большой гидроаккумулятор.

Исключение - электродвигатель.

  В последние годы  в Украине большое количество погружных насосов, как однофазных, так и трехфазных, как в бытовом, так и в промышленном секторе, регулируются частотными преобразователями. Цели инсталляторов и конечных пользователей, как правило, одинаковы и понятны: потенциал экономии электроэнергии, устранение проблемы гидравлического удара и избыточного крутящего момента при пуске, снижение пусковых токов (актуально только для трехфазных двигателей), точное управление процессом (постоянное давление при переменной скорости потребления воды), улучшенный параметрический контроль, существенное уменьшение типоразмера гидроаккумулятора, увеличение срока службы всех компонентов насосной системы (исключение - обмотки электродвигателя погружного насоса). 

Результирующий сигнал напряжения, приложенного к двигателю - НЕ СИНУСОИДА.

      Независимо от правильности построения насосной системы с частотным регулированием срок службы обмоток электродвигателя заведомо будет короче, так как частотное регулирование погружного насоса предполагает повышенные эксплуатационные требования к электродвигателю. Выделение тепла в статоре не пропорционально силе тока (результирующий сигнал напряжения, приложенного к двигателю - НЕ СИНУСОИДА), а охлаждение двигателя непропорционально ухудшается вместе со снижением скорости. 

С точки зрения охлаждения двигателя низкая скорость – далеко не лучшая идея. 

      Если не учитывать условия охлаждения двигателя погружного насоса эта проблема способна в короткий срок привести всю Вашу идеально построенную систему к быстрому и неожиданному отказу – короткому замыканию в обмотках перегретого электродвигателя. 

Крайне важный аспект – скорость потока охлаждения.

      Крайне важный аспект – не допускать продолжительную работу регулируемого погружного электродвигателя при потоках охлаждения, ниже рекомендованных производителем (не минимальных, а именно рекомендованных). Например, для электродвигателей насосов Pedrollo 4SR минимальная линейная скорость охлаждения – 8 см/с, рекомендованная – 15 см/с. Практически это означает, что при эксплуатации совместно с ЧП электродвигатель  4PD диаметром 96 мм в обсадной трубе внутренним диаметром 107 мм приемлемо охлаждается в продолжительном режиме работы потоком перекачиваемой воды со скоростью не менее 1 м3/ч(!).  Регулирование скорости устанавливает повышенные (а не пониженные!) эксплуатационные требования, в том числе и к охлаждению двигателя погружного насоса. 

Контроль теплового состояния двигателя погружного насоса без тепловых датчиков невозможен.

      При эксплуатации погружного насоса с преобразователем частоты тепловая защита двигателя без встроенных тепловых датчиков и специального реле выглядит очень проблематичной. Контроль преобразователем частоты потребления тока не может определять тепловое состояние двигателя, так как не учитывает влияние изменения скорости потока охлаждения на нагрев двигателя при частотном регулировании. 

"Тепловой" расчет и режимы работы погружного насоса. 

     Если Вы хотите сохранить приемлемый ресурс электродвигателя погружного насоса при частотном регулировании – Вы должны контролировать поток охлаждения. Поддерживайте работу насоса в продолжительных режимах на минимальной частоте со скоростью потока охлаждения не ниже 15 см/с. Это означает, что нужны обязательные «тепловые» расчеты, коррекция нижней границы частоты, «тонкая» организация режимов работы насоса: при потоках охлаждения 15 см/с и более – продолжительный режим работы с регулированием скорости, при потоках ниже 15 см/с – цикличный режим работы с коррекцией длины циклов, обеспечиваемой аккумулированным объемом и точными настройками режима «сна и пробуждения». 

Рисунок 1. Снижение скорости насоса ограничивается требованиями к минимальному потоку охлаждения.

 На примере специализированного преобразователей частоты Danfoss VLT AQUA DRIVE FC 202.

      Как эти требования реализуются на примере специализированных преобразователей частоты для управления насосами Danfoss VLT AQUA DRIVE FC 202. Режим сна и пробуждения, предполагающий циклическую работу.

   При выполнении задания (поддержание заданного давления) и работе насоса на минимальной границе скорости (например, 35 Гц (параметр 22-29) на протяжении 10 с (параметр 22-24), насосная система создаст дополнительный запас воды в гидроаккумуляторах, увеличивая давление на 5% (22-45) за 10 с или быстрее (параметр 22-46). Создав дополнительный 5% резерв по давлению в гидроаккумуляторах насосная система переходит в режим «сна», который не может длиться менее 60 с (параметр 22-41). Только после истечения промежутка времени в 60 с насосная система начинает контролировать давление в системе.  Если давление в системе снизилось на 10% (параметр 22-44) насосная система становится активной, выходит из режима «сна» и восстанавливает заданное давления. При работе на минимальной скорости (низкое потребление воды ) в течении 10 с насосная система повторно создаст запас воды, кратковременно подняв давление, «уснет» и будет снова ожидать 60 секунд до возобновления контроля давления в системе (рисунок 1). 

 Без гидроаккумулятора достаточного объема такую задачу просто никак не решить!

Гидроаккумулятор в системах с погружным насосом, эксплуатируемым с преобразователем частоты, выполняет функцию стабилизатора давления в переходных процессах – при плавном пуске и плавном останове, при резких изменениях нагрузки. Эти задачи не предполагают использование с регулируемым погружным насосом гидроаккумулятора 2 или 5 литров, объем которых был бы достаточен разве что только для стабилизации сигналов датчика давления.  Объем гидроаккумулятора (объем аккумулированной воды) должен также поддерживать заданную минимальную длительность цикла «сна» насосной системы при потреблении в системе ниже минимально допустимой производительности насоса из условия охлаждения. Длительность циклов сна и рабочего периода должна обеспечивать условия, достаточные для нормальной работы электродвигателя в повторно-кратковременном режиме: нагрев двигателя в течении рабочего периода не достигает установившейся температуры, охлаждение двигателя в режиме сна не достигает температуры окружающей воды.      

 Расчет минимальной производительности из условия охлаждения. 

Пример расчета минимальной производительности насоса Qmin из условия охлаждения, оснащенного электродвигателем Pedrollo 4PD:

- внутренний диаметр обсадной трубы скважины, D1= 200мм;

- наружный диаметр электродвигателя, D2= 96мм;

- рекомендованная линейная скорость потока охлаждения для двигателя 4/PD, V= 0,15 м/с;

Qmin= (S1-S2)xVx3600 = ((πD1²/4) - (πD2²/4)) xVx3600= (0,0314-0,0072)х0,15х3600=13 м3/ч (!).