Модернизация погружных насосных агрегатов серии ЭЦВ

ОАО «Группа ГМС» объединяет в своем составе ведущих производителей насосного оборудования - ОАО «Ливнынасос», ОАО «Ливгидромаш», ОАО «Насосэнергомаш», ОАО «Бавленский завод «Электродвигатель», ОАО «Завод «Промбурвод».

С 2007 года специалистами компании ОАО «Группа ГМС» реализуется программа модернизации скважинных насосов ЭЦВ. Целью проекта является создание насосов с более высокими показателями надежности и низким энергопотреблением.

В рамках проекта по модернизации насосов ЭЦВ в 2008 году ОАО «Ливнынасос» начало серийное производство насосов 2ЭЦВ с герметичными электродвигателями серии ДАП. Конструктивная схема электродвигателя представлена на рис. 1.

Рис. 1. Конструктивная схема герметичного электродвигателя ДАП

Зачастую грунтовые воды содержат в своем составе соли металлов, сероводород, бактерии и т.п. Попадание подобной воды во внутреннюю полость электродвигателя приводит к коррозии электротехнического железа и снижению характеристик электродвигателя, особенно при частых пусках и остановах. Вследствие износа, многие скважины содержат количество песка, превышающее допустимые значения, что при попадании в двигатель приводит к ускоренному износу подшипников скольжения.

В таких условиях герметичные электродвигатели серии ДАП сохраняют энергетические характеристики в течение всего срока эксплуатации, т.к. их внутренняя полость изолирована от перекачиваемой из скважины воды.

Внутренняя полость электродвигателя ДАП заполнена жидкостью, допущенной для контакта с питьевой водой и позволяющей хранить и транспортировать насосные агрегаты при температуре до - 30 °С. Поскольку основной составляющей жидкости является вода, то для восполнения возможных утечек, возникших при транспортировке также может быть использована обычная вода.

Герметизация внутренней полости и, соответственно, исключение попадания во внутреннюю полость песка из скважины сделало возможным применение в качестве материалов подшипников современных полимерных материалов на основе графита, имеющих больший ресурс по сравнению с резинометаллическими подшипниками.

С целью улучшения энергетических характеристик электродвигателей был проведен пересчет электротехнических параметров и изменены обмоточные данные и размеры электротехнического железа. Электродвигатели более адаптированы к плохому качеству питающего напряжения в сравнении с зарубежными аналогами.

В настоящее время серийно производятся электродвигатели 6, 8 и 10”.

Гарантия на насосы 2ЭЦВ с герметичным электродвигателем ДАП была увеличена до 24 мес.

Для оценки правильности принятых решений был выполнен сравнительный анализ стоимости жизненного цикла насосов 2ЭЦВ10-65-110 с герметичным электродвигателем ДАП, серийно выпускаемым электродвигателем и одного из лучших зарубежных аналогов, представленных на российском рынке.

Для оценки была использована наиболее распространенная методика оценки стоимости жизненного цикла насосного оборудования, разработанная совместно Гидравлическим институтом США (Hydraulic Institute) и Европейской ассоциацией производителей насосов (Europump), и получившая название «Стоимость жизненного цикла насосов» (Pump Life Cycle Costs – LCC).

Основной смысл этой методики заключается в анализе всех расходов, связанных с эксплуатацией насосного оборудования, начиная с его приобретения, монтажа, наладки, капитальных затрат на строительство, расходов на электроэнергию, обслуживание и т.д., и вплоть до его утилизации. Методика помогает потребителю принять оптимальное решение при выборе насосного оборудования.

Доля каждого вида затрат для разных типов насосного оборудования различна, но параметрами, которые оказывают наибольшее влияние на стоимость жизненного цикла насоса, являются энергопотребление, срок службы и начальная стоимость.

Западные компании активно применяют методику оценки стоимости жизненного цикла в рекламных целях при продвижении значительно более дорогого оборудования на российский рынок.

Правильность расчета стоимости жизненного цикла насоса зависит от корректности исходных данных и, в особенности, данными об энергопотреблении насоса, поскольку затраты на электроэнергию составляют наибольшую часть в LCC практически для всех насосов.

При оценке энергопотребления насосного оборудования нельзя рассматривать насос в отрыве от сети, на которую он работает. Энергоэффективность насосной системы во многом определяется правильностью выбора насоса с требуемыми параметрами подачи и напора, что обеспечит работу насоса в пределах рабочего диапазона с максимальным к.п.д.

На практике, к.п.д. насосных станций, как правило, ниже паспортных к.п.д. насосов, установленных на них, что является следствием неверного подбора насосного оборудования под требования системы по подаче и напору, а также рядом других факторов. Как правило, выбирается насос с большими, чем требуется значениями напора и подачи. Следствием этого является необходимость регулирования режима работы насосов при помощи задвижек. Это приводит к значительному увеличению потребляемой мощности как из-за работы насоса за пределами рабочего диапазона характеристики, так и за счет потерь напора на задвижке.

Помимо низкого к.п.д., работа насосов за пределами рабочего диапазона сокращает срок службы и надежность оборудования, что влечет дополнительные расходы на ремонт и замену насосов. Но при этом низкая энергетическая эффективность системы «насос-сеть» иногда ошибочно относится на счет низкого к.п.д. насоса. В совокупности два данных фактора формируют у потребителя мнение о ненадежности и низкой эффективности отечественного насосного оборудования, находящегося в эксплуатации, и аналогичное отношение автоматически распространяется на новое оборудование.

Зачастую, для проведения сравнительного анализа стоимости жизненного цикла берутся значения энергопотребления насосов при реальных условиях с мест эксплуатации, которые сравниваются с данными каталогов зарубежных производителей. Результатом такого анализа становится вывод о, якобы, быстрой окупаемости зарубежного оборудования, которое по стоимости превышает стоимость отечественного в несколько раз, в течение одного двух лет.

В действительности, значительное снижение энергопотребления, может быть достигнуто вследствие верного выбора насоса в соответствии с реальными характеристиками системы.

Значительно сократить энергопотребление насосных систем поможет правильная оценка действительных параметров сети в целом, диапазонов изменения этих параметров и последующий подбор оборудования в соответствии с полученными результатами.

В качестве исходных данных в расчете учитываются затраты на приобретение оборудования, в том числе и вспомогательного (станция управления, кабель и т.п.), стоимость монтажа насоса в скважине (50 тыс. руб.) и затраты на электроэнергию. Поскольку полный срок службы насоса в большой степени зависит от условий эксплуатации, то справедливо за расчетный период брать гарантийные сроки эксплуатации оборудования, которые составляют для производимого насоса ЭЦВ10-65-110 - 15 мес. (10 800 ч.), для насоса 2ЭЦВ10-65-110 - 24 мес. (17 500 ч.), для зарубежного аналога - 24 мес. (17 500 ч.).

По истечении гарантийного срока условно предполагается замена насоса и соответственно дополнительные затраты на приобретение нового насоса и его монтаж.

Результаты расчетов LCC (период эксплуатации - 17 500 часов) показывают, что эксплуатация серийного насоса производства ОАО «Ливнынасос» обходится потребителю на 268 тыс. руб. дешевле, чем эксплуатация зарубежного аналога. В свою очередь размер затрат на эксплуатацию насоса 2ЭЦВ10-65-110 с герметичным электродвигателем ДАП оказался на 414 тыс. руб. меньше расходов на эксплуатацию насоса зарубежного производства (для наглядности, расчеты представлены на рис. 2).

Рис. 2. Сравнение стоимости жизненного цикла скважинных насосов за 17500 часов эксплуатации

С учетом замены зарубежного аналога и насоса 2ЭЦВ после 17500 часов эксплуатации, разница по LCC между ними составит 650 тыс. руб., а разница по LCC между зарубежным насосом и серийным насосом ЭЦВ - 557 тыс. руб.

Первые насосные агрегаты 2ЭЦВ были размещены на подконтрольную эксплуатацию в различные водоканалы в сентябре 2007 г. Эксплуатация насосов продолжается в настоящее время, наработка некоторых агрегатов составила 13 000 часов.

В течение 2008 года было произведено 400 насосных агрегатов 2ЭЦВ диаметром 6 и 8”. Большинство из них были поставлены водоснабжающим организациям и успешно эксплуатируются там до настоящего времени. Результаты эксплуатации насосов 2ЭЦВ показали, что применение герметичных электродвигателей для скважинных насосов является не только перспективным решением, но в ряде случаев (особенно, при неблагоприятных условиях эксплуатации) и единственно возможным.