Электродвигатель для поверхностного оросительного насоса: как выбрать мощность и частоту вращения

Мощность двигателя поверхностного насоса для орошения определяют, добавляя запас к мощности на валу, рассчитанной по подаче и напору насоса; частота вращения — та, на которую рассчитан насос, и при выборе двигателя она не меняется. Коротко: мощность берут из рабочей точки на объекте, а частоту вращения — с таблички насоса. В статье объясняется, как выполняется расчёт и как на выбор влияют переменные условия, характерные для орошения.

Под «поверхностными» здесь понимаются насосы, установленные вне скважины — у пруда, канала, резервуара или неглубокого источника воды, — двигатель которых стоит на сухом основании. Погружные и скважинные насосы, опускаемые в воду, требуют другого типа двигателя; двигатель в стандартном корпусе вместо них не применяется.

Расчёт мощности: подача, напор и КПД насоса

Гидравлическая мощность, которую насос передаёт воде, зависит от произведения подачи на полный напор. Мощность, которую двигатель должен отдать на вал насоса, получают делением этой величины на КПД насоса. Для воды практическая формула такова:

Мощность на валу (кВт) = Подача (м³/ч) × Полный напор (м) / (367 × КПД насоса)

Число 367 в формуле — постоянная, получаемая из плотности воды, ускорения свободного падения и пересчёта единиц. КПД насоса — значение, считанное в рабочей точке каталожной характеристики; у небольших оросительных насосов он ниже, чем у крупных. Если характеристики нет, берите КПД из данных производителя насоса, а не на глаз.

Полный напор — это не только уклон поля. Учитывайте совместно:

• Высоту всасывания: вертикальное расстояние от уровня воды до оси насоса. К концу лета уровень пруда падает, и эта величина растёт.
• Геометрическую высоту нагнетания: разницу отметок от насоса до самой высокой точки трубопровода.
• Потери в трубах: трение по длине линии, диаметр трубы, отводы, задвижки и фильтры. На длинных и узких линиях эта составляющая может превышать разницу отметок.
• Давление на конце линии: рабочее давление дождевателя или капельной системы, переведённое в метры водяного столба и добавленное к напору.

Как определить запас по мощности двигателя?

Рассчитанная мощность на валу — ещё не мощность двигателя. У центробежного насоса потребляемая мощность растёт с увеличением подачи. В оросительной сети при изменении числа открытых секторов, при порыве трубы или при первом заполнении линии насос смещается вправо по характеристике и потребляет больше расчётного. Поэтому двигатель выбирают не только по расчётной точке, но и по точке максимальной подачи, которая может возникнуть на объекте.

• Посмотрите на кривую «мощность» в характеристике насоса и найдите наибольшее значение в рабочем диапазоне для вашего диаметра колеса.
• Выберите первую стандартную мощность двигателя выше этого значения. Если производитель насоса указывает мощность двигателя на табличке, берите её за основу.
• У моделей HEM Motor мощностью от 75 кВт сервис-фактор равен 1,15; это запас надёжности, и он не используется для выбора двигателя меньшей мощности.

Чрезмерно мощный двигатель тоже не решение. Насос подаёт ту же воду, двигатель работает с недогрузкой, а пусковая аппаратура, кабель и шкаф без нужды увеличиваются.

Частота вращения: придерживайтесь значения с таблички насоса

У центробежного насоса подача меняется пропорционально частоте вращения, напор — пропорционально её квадрату, а мощность — кубу. Из-за этой зависимости установка на тот же насос двигателя другой частоты вращения полностью меняет рабочую точку: насос, рассчитанный на 3000 об/мин, с двигателем на 1500 об/мин даёт примерно половину подачи и четверть напора. Обратная замена перегружает и двигатель, и насос.

Поэтому частоту вращения выбирают вместе с насосом. Значительная часть поверхностных оросительных насосов работает с двухполюсными двигателями (3000 об/мин синхронных); некоторые насосы, требующие большой подачи при малом напоре, — четырёхполюсные. На табличке двигателя вы увидите номинальную частоту вращения: у двухполюсных двигателей под нагрузкой это около 2930–2955 об/мин.

Если давление на объекте должно меняться по секторам, можно применить преобразователь частоты. Наши трёхфазные серии подходят для регулирования скорости с преобразователем частоты; при длительной работе на низкой скорости с полным моментом может понадобиться независимый вентилятор, а при длинном кабеле между преобразователем и двигателем рассматривается фильтр dv/dt или синус-фильтр; эти условия указываются при заказе. Подробнее — в вопросе об использовании с инвертором.

Гипотетические примеры расчёта

Значения ниже гипотетические; они взяты не с реального объекта и лишь показывают логику расчёта. В каждом примере КПД насоса считается взятым из характеристики.

Во второй строке расчёт даёт 11,7 кВт. Двигатель 11 кВт оказывается ниже этого значения; с учётом роста подачи при первом заполнении линии подходящий выбор — 15 кВт. В третьей строке 18,5 кВт очень близки к расчётному значению; поскольку при падении уровня пруда растёт высота всасывания, предпочтение отдано следующей мощности — 22 кВт. При реальном выборе за основу берут наибольшее значение мощности по характеристике насоса.

Примеры моделей

Ниже — двухполюсные модели в чугунном корпусе, соответствующие сценариям из таблицы. Для оросительных насосов, работающих на открытом воздухе при влаге и пыли, часто выбирают чугунный корпус. Все модели имеют IP55, изоляцию класса F и питание 400/690 В (Δ/Y), 50 Гц.

• 132S1-2: 5,5 кВт, 2 полюса, 2930 об/мин, IEC 132S, 10,1 А при 400 В.
• 160M2-2: 15 кВт, 2 полюса, 2945 об/мин, IEC 160M, 26,5 А при 400 В.
• 180M-2: 22 кВт, 2 полюса, 2955 об/мин, IEC 180M, 38,5 А при 400 В.

Подходящие модели HEM Motor и актуальные цены смотрите в разделе онлайн-продаж. Общий обзор насосных применений — на странице электродвигатели для насосов, а для сельского хозяйства — на странице двигатели для сельхозтехники.

Проверки, характерные для оросительных объектов

• Сезонная работа: зимой двигатель простаивает месяцами. Чтобы защитить подшипники и обмотку от влаги, храните двигатель в закрытом проветриваемом помещении; в начале сезона измерьте сопротивление изоляции. Эти шаги описаны в статье о длительном хранении.
• Длинный питающий кабель: при большом расстоянии от трансформатора до насоса падение напряжения затрудняет пуск. Поручите электрику рассчитать сечение кабеля по номинальному току двигателя и длине линии.
• Пуск: при больших мощностях прямой пуск может перегружать сеть; укажите при заказе вариант «звезда-треугольник», устройство плавного пуска или преобразователь.
• Сухой ход и всасывание: если при пропадании воды насос вращается всухую, повреждаются сальник и колесо; предусмотрите защиту по уровню или давлению.

Итог и данные для коммерческого предложения

Чтобы выбрать двигатель для оросительного насоса, сначала определите рабочую точку, рассчитайте мощность на валу, перейдите к следующей стандартной мощности по точке максимальной мощности на характеристике и возьмите частоту вращения с таблички насоса. Приложите к запросу:

• Табличку насоса или каталожную характеристику (подача, напор, частота вращения, диаметр колеса)
• Высоту всасывания, длину линии и давление на конце
• Монтажное исполнение (на лапах или фланцевое) и данные муфты
• Напряжение сети, способ пуска и длину кабеля
• При замене — фото таблички старого двигателя

Отправьте фото таблички вашего двигателя, его частоту вращения и данные о монтаже через страницу отправки таблички и запросите предложение на подходящую модель. Сравнить модели можно в разделе купить электродвигатель, а с вопросами обращайтесь через страницу контактов.

Часто задаваемые вопросы

Увеличит ли подачу более мощный двигатель оросительного насоса?

Нет. При той же частоте вращения подачу и напор определяют насос и колесо; более мощный двигатель даёт лишь больший запас мощности.

Как определить мощность, если характеристики насоса нет?

За основу берут мощность двигателя и частоту вращения с таблички насоса. Если табличка не читается, узнайте у производителя модель насоса и диаметр колеса; не выбирайте по предполагаемому КПД.

Почему двигатель может перегружаться при падении уровня пруда?

С ростом высоты всасывания смещается рабочая точка и на всасывании появляется риск кавитации. Установка насоса ближе к уровню воды и короткая всасывающая труба снижают этот риск.

Подходят ли эти модели для скважинного насоса?

Насосам, опускаемым в скважину, нужен специальный погружной двигатель. Модели из этой статьи предназначены для поверхностных насосов на сухом основании.