СХЕМА ВКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОГРУЖНОГО НАСОСА

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована в приводах погружных насосов на аэротенках и мешалках, используемых на очистных сооружениях предприятий Водоканала.
Аэротенк - аэробная установка, использующая для очищения стоков активный ил. Насосы в аэротенках выполняют функцию перекачки возвратного нитратного потока в анаэробную зону аэротенка. Мешалки на усреднителях перемешивают взвешенные вещества с целью недопущения отложения осадка в усреднителях. Погружные насосы представляют собой моноблок электродвигатель-редуктор, на выходном валу которого установлен трехлопастной винт, позволяющий перекачивать большие объемы иловой смеси с небольшим напором. Данное оборудование невозможно контролировать визуально, так как оно работает под слоем жидкости, поэтому повышение надежности агрегата имеет большое значение.
Эти насосы имеют ряд недостатков и часто выходят из строя из-за попадания влаги внутрь электродвигателя через сальниковое уплотнение кабелей, и как следствие этого, выхода из строя редуктора.
Известны различные решения, обеспечивающие повышение надежности работы погружных насосов.
Например, за счет улучшения герметизации токоввода.
В патенте РФ №2318110 предлагается устройство защиты кабеля на корпусе погружного электродвигателя. Устройство содержит корпус и паз для кабеля, отверстия для шпилек. Корпус выполнен в виде фланца с отверстиями для шпилек, которые расположены в соответствии с отверстиями присоединительного фланца погружного электродвигателя и протектора. В верхней части корпуса устроена цилиндрическая выточка для стыковки с выступом фланца протектора. В нижней части корпуса устроен цилиндрический выступ с канавками для уплотнительных колец,соответствующий цилиндрической выточке присоединительного фланца погружного электродвигателя. На боковой поверхности фланца устроен паз, боковые грани которого сопрягаются с боковыми поверхностями присоединительных фланцев погружного электродвигателя и протектора. Внутренняя поверхность паза эквидистантно повторяет форму сечения кабеля. Проем паза устроен так, что кабель можно вставить в него только после поворота вокруг оси. Недостатком данного решения является значительное усложнение конструкции.
В патенте РФ №1777202 описан токоввод погружного насоса. Известное устройство содержит изоляционную колодку со ступенчатой наружной поверхностью и эластичный уплотнитель, которые выполнены в виде отдельных элементов. Изоляционная колодка установлена в ступенчатом отверстии корпуса электродвигателя, причем уступ на ее наружной поверхности взаимодействует с уступом в отверстии корпуса. Уплотнитель имеет форму блока и зажат между упорными втулками и взаимодействует со стенкой отверстия корпуса и изоляцией жилы кабеля. Недостатком данного решения является также усложнение конструкции токоввода.
Известны также различные решения повышения надежности насосов за счет использования средств защиты электродвигателей от анормальных режимов работы.
Например, патент РФ 1663687 «Устройство для защиты погружного электродвигателя от анормального режима, подключенного через силовой трансформатор, первичная и вторичная обмотки которого соединены в звезду».
Недостатком известного технического решения является сложность конструкции предлагаемого устройства, а также необходимость при подключении обмоток в звезду подавать питание по двум кабелям. При этом возможно попадание влаги внутрь электродвигателя через сальниковыеуплотнения кабелей, вспучивание питающих кабелей по причине насыщения их влагой.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является техническое решение, использованное в погружных насосах фирмы ABS (www.abs-rus.ru Инструкция по ремонту и эксплуатации насосов серии МЕ4 и МЕ5, стр.20).
Водонепроницаемые уплотнения кабельного ввода защищают клеммную коробку от проникновения влаги.
Схема подключения данных погружных насосов, предложенная заводом-изготовителем, является унифицированной и позволяет осуществлять пуск двигателя переключением со «звезды» на «треугольник», что позволяет уменьшить пусковые токи.
Снижение пускового тока двигателя при переключении его обмоток со «звезды» на «треугольник» происходит потому, что вместо предназначенной для данного напряжения сети схемы «треугольник» каждая обмотка двигателя включается на напряжение в √3 раз меньшее, а потребляемый ток снижается в три раза. Снижается также в три раза и мощность, развиваемая электродвигателем при пуске. Поэтому изложенный способ снижения пускового тока можно использовать лишь при нагрузке не более 1/3 номинальной. Такие условия работы не всегда можно обеспечить.
Таким образом, недостатками известной схемы подключения являются:
1. Необходимость подключения питания к обмоткам двигателя по двум кабелям, что увеличивает вероятность попадания влаги внутрь электродвигателя через сальниковые уплотнения;
2. Возможность выхода из строя редуктора насоса в результате анормальных режимов работы, в связи с тем, что переключение пусковой схемы со «звезды» на «треугольник» не полностью устраняет возможность возникновения скачков напряжения;
3. Для запуска двигателя необходимо иметь нагрузку не более 1/3 номинальной.
Задачей полезной модели является повышение надежности работы погружного насоса путем улучшения его гидроизоляции и снижения пусковых токов без необходимости уменьшения номинальной нагрузки.
Поставленная задача решается за счет того, что схему включения электродвигателя погружного насоса, подключенного к источнику питания через силовой трансформатор, предлагается выполнить следующим образом:
- первичную и вторичную обмотки силового трансформатора соединить в «треугольник»,
- первичные обмотки трансформатора подключить к источнику питания через частотные преобразователи.
Частотный пуск управляемого двигателя обеспечивает его плавный без повышенных пусковых токов и механических ударов разгон, что снижает нагрузку на двигатель и связанные с ним передаточные механизмы, увеличивает срок их эксплуатации. При этом появляется возможность по условиям пуска снижения мощности приводных двигателей нагруженных механизмов.
Сущность полезной модели поясняется схемой, приведенной на фиг.1, где
1 - двигатель, 2 - трансформатор, 3 - кабель, 4 - частотный преобразователь; 5 - заглушка.
Для реализации предлагаемой схемы в прототипе необходимо:
1. Произвести соединение обмоток трансформатора в «треугольник» на клеммнике электродвигателя, для чего вывод U1 соединить с выводом W2, вывод U2 соединить с выводом VI, вывод V2 соединить с выводом W1;
2. Демонтировать один из питающих кабелей;
3. Заглушить водонепроницаемым уплотнением освободившееся отверстие. Предлагаемая схема включения:
- обеспечивает плавный, без повышенных пусковых токов и механических ударов, разгон и остановку двигателя, что снижает нагрузку на двигатель и связанные с ним передаточные механизмы, увеличивает срок их эксплуатации;
- пуск двигателя осуществляется при токах, ограниченных на уровне номинального значения, что повышает долговечность двигателя, снижает требования к мощности питающей сети и мощности коммутирующей аппаратуры;
- позволяет подводить питание к двигателю по одному кабелю. При этом можно наглухо заглушить освободившееся отверстие кабельного сальникового уплотнения, что значительно повышает гидроизоляцию двигателя, а также приводит к значительной экономии дорогостоящего кабеля и упрощает процесс монтажа и демонтажа агрегата;
- позволяет уменьшить вероятность отказа оборудования из-за пропадания контактов в местах контактных соединений.
Указанная схема подключения применена на практике при подключении погружных насосов на аэротенках и мешалках, используемых на очистных сооружениях ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга», где показала свою работоспособность и экономичность.