8.9. Электронасосная система для работы с ВЭУ и фотоэлектрическими установками
Вибрационные насосы «Малыш», «Невка-1», «Удалец», «Гейзер» и другие, благодаря их крупносерийному производству и удобству использования, получили широкое распространение в нашей стране и во многих странах мира. Эти характеристики, как показало сравнение, соответствуют данным, приведенным в руководстве по эксплуатации электронасоса.
Обращает на себя внимание низкий коэффициент мощности (cos?) электронасоса (0,29-0,31), что затрудняет его использование, если электронасос вводится в состав ВЭУ малой мощности. Как показывает практика, для нормальной работы электронасоса установленная мощность инвертора должна превышать мощность электронасоса как минимум в 2,5 – 3 раза. Если это правило не соблюдать, то электронасос не запускается, а инвертор будет перегружен по току и может выйти из строя.
В связи с возрастанием роли возобновляемых источников энергии возникает необходимость разработки специальных технических решений, обеспечивающих рациональное использование ВЭУ и ФЭУ малой мощности для водоподъема с применением электронасосного оборудования. Это особенно актуально для механизации водоснабжения в фермерских хозяйствах, на садово-огородных участках и других объектах, не имеющих сетевого электропитания.
В новой электронасосной системе применяется способ промежуточного аккумулирования энергии в конденсаторном накопителе с последующей импульсной ее передачей в электронасос.
Основная цель способа – обеспечение эффективной работы электронасоса при нестабильных во времени параметрах энергии, вырабатываемой ветроэлектрическим агрегатом или солнечной батареей в широком диапазоне развиваемой мощности с реализацией возможности регулирования производительности электронасоса.
В ВИЭСХе, в Отделе комплексных исследований систем с нетрадиционными источниками энергии разработаны и прошли лабораторную и хозяйстрюнную проверку несколько вариантов электронасосных систем, использующих вибрационные электронасосы, получающие электропитание от ВЭУ или ФЭУ малой мощности. Автором разработок является к.т.н. Н.Д. Абрамов.
Один из вариантов электронаоосной системы содержит насос «Малыш» новой модификации, коммутатор постоянного тока номинальным напряжением 12 В с конденсаторным накопителем энергии и преобразователь импульсного напряжения до уровня 150 B. Принятое техническое решение позволило обеспечить легкий пуск электронасоса, который обеспечивается уже при развиваемой мощности энергоисточника 15-20 Вт.
Есть возможность производительной работы насоса при колебаниях развиваемой источником энергии мощности в широких пределах. Работоспособность электронасосной системы (рис. 8.32) подтверждена также при ее непосредственном электропитании от ФЭУ мощностью 120 Вт. номинальным напряжением 12 В.
Рис. 8.32. Электронасос «Малыш» с блоком управления
Сопоставление производительности насоса по данным приведенных таблиц показывает, что при равных напорах производительность при питании от сети выше. Это объясняется существенной разницей в мощностях, потребляемых электронасосом (200 220 Вт) при сетевом питании и электронасосной системой (156 Вт) для случая ее использования с ФЭУ и ВЭУ ограниченной мощности. Повышение мощности энергоисточника для электронасосной системы до уровня 200-220 Вт и соответственно увеличение расчетной мощности преобразователя и коммутатора системы приведет к повышению производительности насоса до стандартных заводских значений.
Преимущество новой электронасосной системы – резко сниженный уровень токовой нагрузки (в 2-2,5 раза) – практически исключает опасность перегрева электронасоса при длительной непрерывной работе. Напомним, что заводы-изготовители вибрационных насосов во избежание перегрева двигателя насоса рекомендуют периодически отключать электронасос через каждые 45 минут работы. Для новой электронасосной системы опасность перегрева исключается.
Нормальный режим работы колодца или скважины предусматривает отбор воды из водоисточника с производительностью, не превышающей дебит колодца. При необходимости изменения производительности электронасоса с учетом характеристик конкретного водоисточника потребитель может изменить производительность насоса, регулируя ее с помощью потенциометра, установленного в блоке управления электронасосной системы. При временном отсутствии энергии ветра или солнца предусмотрен автоматический перевод электропитания насоса от АБ различных напряжений: 12, 24 или 48 В в зависимости от типа используемой ВЭУ или ФЭУ. Автором многочисленных вариантов электронных схем электронасосных систем данного класса является к.т.н. Н.Д. Абрамов.
Следует обратить внимание на еще одну особенность использования вибрационных насосов: при понижении напряжения в сети до 200 В, что часто наблюдается в сельской местности, КПД электронасоса резко снижается. Так при работе с напором 40 м понижение напряжения с 220 до 200 В приводит к снижению КПД с 22 до 13%. КПД электронасосной системы при напоре 40 м составляет 20 %. При работе в диапазоне развиваемых напоров от 10 до 16 м преимущество по КПД за электронасосной системой (12,6-13,5%) по сравнению с сетевым питанием (9,5-13,5%).
Положительная оценка потребителями результатов эксплуатации ряда опытных образцов электронасосных систем на садово-огородных участках Подмосковья позволяет надеяться, что при освоении серийного производства этот вид продукции будет иметь высокий потребительский спрос.