Máy bơm không nối lưới: Cách kích thước, cấp nguồn và chọn hệ thống máy bơm năng lượng mặt trời phù hợp

Hai máy bơm chìm 3 inch giống hệt nhau, được lắp đặt cách nhau vài trăm mét trên cùng một loại lỗ khoan, có thể hoạt động hoàn toàn khác nhau: một máy bơm nước suốt buổi chiều, máy kia ngừng hoạt động trước buổi trưa. Các máy bơm đều giống nhau. Kiến trúc nguồn điện không nối lưới đằng sau họ thì không.

Vì vậy, đây là câu trả lời ngắn trước chi tiết. Máy bơm không nối lưới không phải là một loại máy bơm đặc biệt. Đây là máy bơm chìm, bề mặt hoặc hồ bơi tiêu chuẩn được ghép nối với nguồn năng lượng không có lưới điện phía sau - mảng năng lượng mặt trời, bộ pin, máy phát điện hoặc sự kết hợp của những thứ này - cộng với bộ điều khiển giúp động cơ quay trong khi đầu vào chuyển từ buổi sáng mờ ảo bởi đám mây sang đầu ra hoàn toàn vào giữa trưa. Hãy kết hợp cột áp, dòng chảy, cáp và bộ điều khiển với một điểm hoạt động và việc bơm không nối lưới sẽ trở nên bình thường. Chúng không khớp với nhau và lỗi thường xuất hiện ở bộ điều khiển đầu tiên và máy bơm thứ hai, đó là lý do tại sao những người mua chỉ so sánh giá máy bơm có xu hướng xây dựng lại hệ thống hai lần.

Những gì được coi là một máy bơm ngoài lưới điện

Máy bơm không nối lưới là bất kỳ máy bơm nào có nguồn năng lượng chính độc lập với lưới điện, cùng với các thiết bị điện tử cho phép máy chạy bằng nguồn đó. Định nghĩa đó lặng lẽ di chuyển trọng tâm ra khỏi thân máy bơm và hướng tới xích điện, bởi vì máy bơm chỉ nhìn thấy những gì bộ điều khiển và mảng cung cấp cho nó.

Bốn kiến trúc bao gồm hầu hết mọi cài đặt thực tế:

• DC năng lượng mặt trời trực tiếp. Mảng cung cấp năng lượng cho động cơ DC thông qua bộ điều khiển theo dõi điểm công suất tối đa. Không có pin, không có nhiên liệu; nước di chuyển khi mặt trời chiếu sáng.
• Năng lượng mặt trời cộng với pin. Hệ thống sạc pin và pin chạy máy bơm, do đó nguồn cung vẫn tiếp tục sau khi trời tối với chi phí tăng thêm phần cứng và tổn thất sạc.
• Công tắc tự động lai AC/DC. DC năng lượng mặt trời là nguồn ưu tiên; khi bức xạ giảm xuống dưới ngưỡng, bộ điều khiển sẽ chuyển sang nguồn điện xoay chiều hoặc máy phát điện và chuyển trở lại khi mặt trời quay trở lại.
• AC chỉ dành cho máy phát điện. Đơn giản nhất để chỉ định và chạy tốn kém nhất; vẫn còn phổ biến khi đã có sẵn bộ động cơ diesel tại chỗ.

Bốn công trình kiến trúc cạnh nhau

Định cỡ: Đầu và Âm lượng Đầu tiên, Watts Thứ hai

Kích thước máy bơm dựa trên tổng cột áp động và lượng nước hàng ngày; công suất theo sau tính toán đó chứ không phải dẫn đầu nó. Công suất thủy lực dễ dàng ước tính là P = 1000 x 9,81 x Q x H / 3600, trong đó P là watt, Q là lưu lượng tính bằng mét khối trên giờ và H là tổng cột áp tính bằng mét.

Một máy bơm cung cấp 5 m3 mỗi ngày qua 45 m cột nước, với sáu giờ nắng có thể sử dụng, cần khoảng 0,83 m3/h, tương đương khoảng 100 W công suất thủy lực. Chia cho hiệu suất bơm thực tế từ 0,35 đến 0,5 và bạn sẽ hạ cánh gần động cơ 250 W. Tăng kích thước mảng từ 1,3 đến 1,5 lần định mức động cơ và bộ bảng điều khiển 350-400 W trở thành điểm khởi đầu thực tế.

Tổng đầu động có hai phần. Cột áp tĩnh là khoảng cách thẳng đứng từ mặt nước đến điểm xả. Đầu ma sát là tất cả những gì nước cọ xát trên đường đi: chiều dài đường ống, khuỷu tay, van một chiều và độ sụt xảy ra khi máy bơm chạy. Chỉ định kích thước trên đầu tĩnh là lý do phổ biến nhất khiến hệ thống phân phối dưới mức trong tuần đầu tiên.

Một ví dụ hoạt động

Một cái giếng sâu 40 m, mực nước thấp 25 m, một bể chứa cách mặt đất 8 m và 60 m ống 32 mm. Cột áp tĩnh là 33 m; ma sát tăng thêm khoảng 4-6 m ở tốc độ 1 m3/h, vì vậy hãy lên kế hoạch là 38-40 m chứ không phải 33 m. Thêm mức giảm theo mùa và con số lại di chuyển.

Khi cột nước rơi xuống dưới khoảng 8 m, máy bơm sẽ di chuyển trên mặt đất: thiết bị bề mặt tự mồi thường là giải pháp rẻ hơn và dễ sử dụng hơn cho ao, bể chứa và giếng nông.

Máy bơm chìm hay máy bơm bề mặt?

Độ sâu quyết định. Ngoài khoảng 7-8 m lực hút, máy bơm phải đi xuống nước; trên đó, máy bơm bề mặt rẻ hơn và dễ sử dụng hơn. Máy bơm bề mặt nâng lên bằng lực hút và áp suất khí quyển đặt trần cứng gần 10,3 m ở mực nước biển - trong thực tế là 7 đến 8 m khi ma sát, độ cao và bánh công tác bị mòn được cho phép. Đẩy phía hút mạnh hơn và bạn sẽ thấy hiện tượng sủi bọt: tiếng ồn lạch cạch và cánh quạt bị ăn mòn một cách lặng lẽ.

Vật liệu cánh quạt cũng quan trọng như loại máy bơm. Đối với nước sạch và hoạt động không liên tục, cánh quạt bằng nhựa là sự lựa chọn hợp lý với chi phí thấp hơn. Đối với nước chứa đầy cát, hóa chất mạnh hoặc hoạt động gần như liên tục, thép không gỉ có khả năng chống mài mòn và xói mòn tốt hơn nhiều và chi phí tăng thêm là nhỏ so với chi phí kéo máy bơm hai lần.

Máy bơm chìm năng lượng mặt trời 4 inch với cánh quạt bằng thép không gỉ Máy bơm chìm cánh quạt bằng thép không gỉ dùng cho nước ngầm có cát và hoạt động liên tục, với model 800–3000 W và nhiều tùy chọn dòng chảy cho các dự án công nghiệp hoặc làng xã. Xem sản phẩm →

Bộ điều khiển thực hiện việc nâng vật nặng

Trong các trường hợp lắp đặt không nối lưới không thành công, bộ điều khiển thường là liên kết yếu hơn máy bơm. Bộ điều khiển có bốn công việc: theo dõi điểm công suất tối đa của mảng khi bức xạ di chuyển, bảo vệ động cơ khỏi chạy khô khi mực nước giảm, khởi động mềm động cơ để dòng điện khởi động không làm sập mảng biên và - trong các hệ thống hybrid - truyền giữa DC và AC mà không làm hỏng cuộn dây. Máy bơm 3 kW sẽ hoạt động tốt từ bộ điều khiển có công suất 12 kW; nó sẽ không chạy tốt nếu bộ điều khiển bị mất khóa MPPT mỗi khi đám mây đi qua.

Các dải năng lượng quan trọng ở đây. Bộ điều khiển DC 400-1500 W phù hợp với nhiệm vụ chăn nuôi và hộ gia đình nhỏ; Bộ chuyển đổi tự động 1100-3000 W bao gồm hầu hết các hệ thống hybrid quy mô trang trại; Bộ điều khiển 5500-13000 W đảm nhận nguồn cung cấp cho làng và các khối tưới tiêu lớn. Mua một dải trên điểm nhiệm vụ đo được là bảo hiểm hợp lý chống lại mực nước ngầm giảm.

Bộ điều khiển máy bơm AC/DC tự động chuyển đổi năng lượng mặt trời 1100–3000W Bộ điều khiển AC/DC sử dụng năng lượng mặt trời đầu tiên chuyển sang nguồn điện lưới khi ánh sáng yếu để cung cấp nước 24 giờ không bị gián đoạn; Vỏ IP65, MPPT, LCD, bảo vệ động cơ phù hợp với các dự án trang trại và làng xã. Xem sản phẩm →

Nơi các máy bơm ngoài lưới kiếm tiền

Gần như tất cả các hoạt động bơm không nối lưới đều có bốn chu kỳ hoạt động: cấp nước sinh hoạt, tưới tiêu, tuần hoàn và chuyển tải.

• Cung cấp trong nước. Một hộ gia đình không có lưới điện hoặc mạng lưới không ổn định thường cần 1-3 m3/ngày ở cột nước cao 20-60 m. các máy bơm nước năng lượng mặt trời cho cuộc sống ngoài lưới điện các kịch bản mô tả chi tiết mô hình đó.
• Thủy lợi. Khối nhỏ giọt và vòi phun nước bơm mạnh nhất vào giữa trưa, trùng với thời điểm sản lượng mảng cao nhất, khiến cho máy bơm nước năng lượng mặt trời để tưới tiêu chu kỳ hoạt động của tải ngoài lưới phù hợp nhất hiện có.
• Nuôi trồng thủy sản và bảo trì sông. Đầu thấp hơn, âm lượng cao hơn, thời gian chạy hàng ngày dài; sục khí và tuần hoàn thường quan trọng hơn áp suất.
• Tuần hoàn hồ bơi. Quá trình lọc chạy 6-10 giờ một ngày trong mùa, một sự kết hợp gần như hoàn hảo cho máy bơm bể bơi lai năng lượng mặt trời.

Những điều cần kiểm tra trước khi đặt hàng

Viết điểm thuế trước khi bạn so sánh giá cả; đặc điểm kỹ thuật theo sau từ bảy con số.

1. Cột áp tổng, được đo, bao gồm cả độ sụt và ma sát - không phải độ sâu của lỗ khoan.
2. Khối lượng hàng ngày tính bằng mét khối và số giờ nắng mà bạn thực tế có thể tin cậy được trong tháng tồi tệ nhất.
3. Chất lượng nước: cát, bùn và sắt quyết định giữa cánh quạt bằng nhựa và thép không gỉ.
4. Chiều dài cáp và mặt cắt ngang, do sụt áp khi chạy DC 60 m có thể tiêu tốn nhiều điện năng đầu ra hơn so với mức thu được từ mảng lớn hơn.
5. Các tính năng của bộ điều khiển: MPPT, bảo vệ chạy khô, cắt điện áp quá mức và thấp áp và thời gian truyền AC.
6. Liệu nguồn AC có tồn tại tại chỗ hay không, điều này sẽ quyết định giữa thiết kế DC thuần túy và thiết kế lai.
7. Kế hoạch dịch vụ: máy bơm lên khỏi mặt đất như thế nào và ai thực hiện việc đó.

Câu hỏi thường gặp về máy bơm ngoài lưới

Máy bơm không nối lưới có thể chạy mà không cần pin không?

Có, và hầu hết đều như vậy. Hệ thống DC năng lượng mặt trời trực tiếp chỉ bơm trong khi mảng tạo ra điện áp có thể sử dụng và nước đi vào bể chứa hoặc hồ chứa, cách lưu trữ này rẻ hơn nhiều so với bộ pin dự phòng. Pin có ý nghĩa khi nước được tiêu thụ khi nó được bơm chứ không phải được lưu trữ.

Điều gì xảy ra trong một tuần sử dụng đám mây?

Đầu ra giảm khi có bức xạ và hệ thống trực tiếp có thể dừng hoàn toàn. Bộ điều khiển hybrid chuyển sang nguồn điện xoay chiều hoặc máy phát điện khi bus DC giảm xuống dưới ngưỡng của nó, sau đó tự động chuyển trở lại để bình tiếp tục được đổ đầy. Các hệ thống không có bản sao lưu chỉ cần chờ thời tiết.

Cánh quạt bằng nhựa hay inox?

Đối với nước sạch và hoạt động không liên tục, nhựa là một lựa chọn hợp lý với chi phí thấp hơn. Đối với nước có nhiều cát, hóa chất mạnh hoặc hoạt động gần như liên tục, thép không gỉ chống mài mòn và xói mòn tốt hơn nhiều.

Tôi cần bao nhiêu mảng cho mỗi kW máy bơm?

Theo nguyên tắc làm việc, cho phép công suất tấm pin từ 1,3 đến 1,5 kW cho mỗi kW động cơ và hơn thế nữa nếu máy bơm chạy ở cột áp cao hoặc địa điểm có buổi sáng kéo dài, nhiều sương mù. Bảng điều khiển bổ sung thường rẻ hơn pin bổ sung.

Một bộ điều khiển có thể chạy nhiều máy bơm khác nhau không?

Đúng vậy, trong dải công suất của nó - bộ chuyển mạch tự động 1100-3000 W sẽ điều khiển nhiều loại máy bơm chìm và máy bơm bề mặt. Bên ngoài dải tần đó, bạn cần một bộ điều khiển lớn hơn và việc giảm kích thước của nó là một lối tắt phổ biến và đắt tiền.

Bơm không nối lưới mang lại một cách tiếp cận nhàm chán: đo cột nước, đếm lít hàng ngày, chọn cấu trúc phù hợp với thời tiết bạn thực sự nhận được, sau đó mua bộ điều khiển có khoảng trống và máy bơm có cánh quạt phù hợp cho nước. Mọi thứ khác - độ nghiêng của bảng điều khiển, kích thước bể, thước đo cáp - đều được tối ưu hóa xung quanh các điểm cố định đó.

Nếu bạn vẫn đang lựa chọn giữa các kiến ​​trúc, hãy bắt đầu từ điểm làm việc và tính ngược lại về watt. Máy bơm là phần dễ dàng.