Расширение номенклатуры насосных агрегатов типа ЭЦВ
Авторы:
Твердохлеб И.Б., к.т.н., директор по НИОКР ОАО «УК «ГМС»
Костюк А.В., к.ф-м.н.,. директор программы ОАО «УК «ГМС»
Эксплуатирующие организации предъявляют все более высокие требования к качеству насосного оборудования, поэтому ОАО «Группа ГМС» постоянно проводит широкий спектр научно-исследовательских и экспериментальных работ по модернизации выпускаемой насосной продукции для водоснабжения и водоотведения, в частности, насосов ЭЦВ.
Стоимость жизненного цикла насосного оборудования представляет собой сумму затрат, которые потребитель понесет за все время эксплуатации насосного оборудования, начиная от его приобретения и заканчивая утилизацией. Для скважинных насосов типа ЭЦВ стоимость жизненного цикла состоит, в основном, из начальной стоимости приобретения, затрат на электроэнергию и монтаж. Поэтому при выборе насосов ЭЦВ на первый план выходит энергоэффективность и срок службы.
В связи с этим основной целью работы ОАО «Группа ГМС» по модернизации и расширению номенклатуры насосных агрегатов ЭЦВ является снижение стоимости жизненного цикла скважинных насосов, как по сравнению с производимыми в настоящее время насосами Группы, так и по сравнению с продукцией западных компаний, представленных на российском рынке.
Работа по модернизации разделена на два проекта – электродвигатели и насосные части.
Погружные электродвигатели нового поколения серии ДАП.
Результатом работы по первому проекту стала разработка герметичных электродвигателей нового поколения серии ДАП.
Конструктивными особенностями герметичных электродвигателей ДАП являются:
- Герметизация внутренней полости электродвигателя при помощи узла торцового уплотнения.
- Использование торцовых уплотнений одного из ведущих мировых производителей.
- Внутренняя полость электродвигателя заполнена жидкостью на основе воды, допущенной для контакта с питьевой водой, обладающей антифризными свойствами, что позволяет хранить и транспортировать насосные агрегаты при температуре до - 30 °С.
- Осевой и радиальные подшипники изготовлены из современных полимерных материалов.
- Применение обратного упорного подшипника, предназначенного для предотвращения осевого смещения ротора при «всплытии» рабочих колес при пуске насоса.
- Для компенсации температурного расширения жидкости внутри электродвигателя предусмотрен узел «дыхания» в виде резиновой мембраны.
- Для защиты торцового уплотнения от песка применен пескоотбойник.
- Подшипниковые щиты и днище изготовлены из чугуна.
- Корпус статора может быть выполнен как из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т, так и из углеродистой стали с последующей окраской.
- Все электродвигатели предварительно заполнены жидкостью на заводе-изготовителе, проходят стопроцентное тестирование и поставляются потребителю готовыми к применению.
Рис. 1. Конструктивная схема герметичного электродвигателя ДАП.
Насосные агрегаты с герметичными электродвигателями ДАП выпускаются под маркой 2ЭЦВ. Срок гарантии на насосы 2ЭЦВ увеличен до 2 лет. Серийное производство насосов ЭЦВ с герметичными электродвигателями серии ДАП началось в 2008 году. Опыт эксплуатации данных насосов показал правильность принятых конструктивных решений.
Модернизация насосных частей.
В настоящее время продолжаются работы по модернизации насосных частей, как с целью улучшения рабочих характеристик, так и с целью расширения вариантов исполнений в зависимости от материалов основных элементов.
При проектировании геометрии ступеней насосов ЭЦВ используются современные программные комплексы вычислительной гидродинамики, позволяющие моделировать течение жидкости в каналах рабочего колеса и направляющего аппарата. В результате численного эксперимента получаются характеристики потока жидкости, такие как распределение скорости и давления. Визуальное представление структуры потока позволяет корректировать геометрию для получения оптимального результата (рис.2).
Использование методов компьютерного моделирования позволяет заменить физический эксперимент на численный на этапе разработки геометрии проточной части и получить оптимальную геометрию с высоким показателями энергоэффективности.
Рис. 2. Пример результата моделирования течения жидкости в одном канале рабочего
колеса и направляющем аппарате насоса ЭЦВ10-120.
В рамках этих работ освоен выпуск насосов ЭЦВ10-120,160 с улучшенными энергетическими характеристиками в нержавеющем исполнении (штампосварная конструкция), а также в литом исполнении. Материал рабочих органов – чугун, бронза, чугун с катафорезным покрытием. Конструктивная схема насоса в литом исполнении представлена на рис.3.
В настоящее время проводятся аналогичные работы по модернизации насосов ЭЦВ6-10,16,25, ЭЦВ8-25,40,65,100, ЭЦВ12-250-320. Постановка на производство насосов указанных моделей планируется в 2010 г.
Насосные агрегаты с герметичными электродвигателями ДАП и модернизированными насосными частями будут иметь маркировку 3ЭЦВ.
Рис. 3. Конструктивная схема насоса ЭЦВ10-120 в литом исполнении.
Для жидкостей с повышенным содержанием механических примесей и повышенной температуры началось производство насосов ЭЦВ8-25 ХТрГ. Содержание механических примесей в перекачиваемой среде 200 г/м3, температура воды до 70 °С. Для оценки правильности принятых конструктивных решений были проведены сравнительные анализы стоимости жизненного цикла насосов новых моделей в сравнении с аналогами ведущих зарубежных компаний.
Примеры результатов приведены в таблице.
Модель насоса | Стоимость насосного оборудования, тыс. руб. | Потребление электроэнергии за 30000 часов, кВт*ч | Затраты стоимости жизненного цикла за 30000 часов, тыс. руб. |
3ЭЦВ10-120-100 | 91 | 1 318 | 2 779 |
Зарубежный аналог |
443,4 | 1 340 | 3 591 |
Стоимость затрат жизненного цикла насосов ЭЦВ на 812 тыс. руб. меньше в сравнении с зарубежным аналогом за 30 тыс. часов эксплуатации.
В результате работ по модернизации насосов ЭЦВ созданы насосы, не уступающие ведущим мировым образцам по параметрам энергоэффективности, надежности и, соответственно, стоимости жизненного цикла.