1. บทนำ
การรวมกันของก ปั๊มพลังงานแสงอาทิตย์พื้นผิวแรงเหวี่ยง รองพื้นด้วยตนเอง และ ตัวควบคุมปั๊ม AC/DC แบบเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์อัตโนมัติ ใน ช่วงกำลัง 2000W ถึง 3600W เป็นโซลูชันการสูบน้ำบนพื้นผิวที่มีกำลังปานกลางถึงสูงสำหรับการใช้งานประปาในการเกษตร ชนบท และอุตสาหกรรมเบา ต่างจากปั๊มจุ่มที่ติดตั้งใต้ผิวน้ำ ปั๊มผิวดินได้รับการติดตั้งเหนือพื้นดินและดึงน้ำขึ้นด้านบนผ่านท่อดูด ซึ่งเป็นโครงร่างที่ทำให้การติดตั้ง การบำรุงรักษา และการตรวจสอบทำได้ง่ายขึ้น คุณลักษณะการรองพื้นด้วยตนเองช่วยให้ปั๊มสามารถถ่ายอากาศออกจากท่อดูดและสร้างการไหลโดยไม่ต้องทำการรองพื้นด้วยตนเองในการสตาร์ทแต่ละครั้ง
Deye Group ดำเนินธุรกิจด้านวิศวกรรมปั๊มจุ่ม ปั๊มพื้นผิว และตัวควบคุมปั๊มมาตั้งแต่ปี 1990 กลุ่มผลิตภัณฑ์ปั๊มพลังงานแสงอาทิตย์แบบรองพื้นได้เองสะท้อนให้เห็นถึงวินัยในการผลิตของ Deye ทั้งในด้านการออกแบบไฮดรอลิกและระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ โดยมีการบูรณาการการตรวจสอบคุณภาพในทุกขั้นตอนการผลิต
2. แนวคิดหลัก
2.1 ปั๊มหอยโข่งแบบ Self-Priming
A ปั๊มแรงเหวี่ยง ถ่ายโอนพลังงานไปยังน้ำโดยการหมุนของใบพัด โดยแปลงพลังงานกลเป็นแรงดันและการไหลไฮดรอลิก ในก self-priming การออกแบบ ปลอกปั๊มประกอบด้วยห้องกักเก็บน้ำที่ช่วยรักษาน้ำที่ตกค้างหลังจากการปิดเครื่อง ในการสตาร์ทครั้งถัดไป น้ำที่สะสมไว้นี้จะผสมกับอากาศในท่อดูดผ่านใบพัดหมุน ค่อยๆ ไล่อากาศออกและสร้างสุญญากาศดูดที่จำเป็นในการดึงน้ำจากแหล่งกำเนิด โดยไม่ต้องเติมน้ำด้วยตนเองในท่อดูดก่อนสตาร์ทแต่ละครั้ง
ลักษณะทางโครงสร้างที่สำคัญของปั๊มประเภทนี้ได้แก่:
- มอเตอร์แห้งเหนือพื้นดิน: มอเตอร์ไม่จมอยู่ใต้น้ำ ช่วยให้เข้าถึงการตรวจสอบและซ่อมบำรุงได้ง่ายขึ้น
- ท่อก้นหอยพร้อมช่องรองพื้น: กักเก็บน้ำไว้ระหว่างรอบการทำงานเพื่อให้สามารถใช้งานฟังก์ชัน self-priming
- ซีลเครื่องกล: ปิดผนึกส่วนต่อประสานระหว่างเพลาหมุนและตัวเรือนปั๊มเพื่อป้องกันน้ำเข้าไปในมอเตอร์
- มอเตอร์เหนี่ยวนำสามเฟส: ประเภทมอเตอร์มาตรฐานที่เข้ากันได้กับตัวควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใช้ VFD ในระดับกำลังนี้
2.2 ตัวควบคุม AC/DC สลับพลังงานแสงอาทิตย์อัตโนมัติ
ที่ ตัวควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์ AC / DC สลับอัตโนมัติ จัดการการจ่ายพลังงานไปยังมอเตอร์ปั๊มจากแหล่งอินพุตสองแหล่ง: DC จากแผงเซลล์แสงอาทิตย์และ AC จากโครงข่ายไฟฟ้าหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ตัวควบคุมรวมอยู่ด้วย MPPT (การติดตามจุดพลังงานสูงสุด) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการสกัดพลังงาน PV และ ไดรฟ์ความถี่ตัวแปร (VFD) เพื่อควบคุมความเร็วของมอเตอร์ตามสัดส่วนของพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีอยู่ ฟังก์ชันการสลับอัตโนมัติจะถ่ายโอนระหว่างแหล่งจ่ายไฟ DC และ AC โดยไม่ต้องดำเนินการใดๆ โดยอิงตามเกณฑ์แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดค่าได้ ช่วยให้ปั๊มทำงานอย่างต่อเนื่องโดยไม่คำนึงถึงสภาพแสงอาทิตย์
3. ข้อมูลจำเพาะทางเทคนิคทั่วไป
| พารามิเตอร์ | คอนโทรลเลอร์ | ปั๊มพื้นผิว |
| กำลังไฟพิกัด | 2000วัตต์ / 2200วัตต์ / 3000วัตต์ / 3600วัตต์ | ตรงกับระดับคอนโทรลเลอร์ |
| แรงดันไฟฟ้าอินพุตกระแสตรง | 150V – 500V DC (ทั่วไป) | ไม่มี |
| แรงดันไฟฟ้าขาเข้า AC | ไฟ 3 เฟส 220V / 380V | ไม่มี |
| เอาท์พุตไปยังมอเตอร์ | 3 เฟส 0 – 380V AC, 0 – 50/60Hz | ไม่มี |
| ประสิทธิภาพ MPPT | มากกว่า 99% | ไม่มี |
| อัตราการไหลสูงสุด | ไม่มี | สูงสุด 30 ลบ.ม./ชม. (ขึ้นอยู่กับรุ่น) |
| แม็กซ์เฮด | ไม่มี | สูงถึง 45 ม. (ขึ้นอยู่กับรุ่น) |
| หัวดูดสูงสุด | ไม่มี | สูงถึง 8 ม. (ขีดจำกัดการรองพื้นตัวเอง) |
| คอนโทรลเลอร์ Protection Rating | IP65 | IP55 (กล่องหุ้มมอเตอร์ ทั่วไป) |
| ประเภทมอเตอร์ | การเหนี่ยวนำแบบอะซิงโครนัส 3 เฟส | การเหนี่ยวนำสามเฟส ระบายความร้อนด้วยอากาศ |
| อุณหภูมิแวดล้อม | -10 องศาเซลเซียส ถึง 50 องศาเซลเซียส | 0 องศาเซลเซียส ถึง 50 องศาเซลเซียส |
| อินเตอร์เฟซการสื่อสาร | RS485 / GPRS เสริม | ไม่มี |
4. ปั๊มพื้นผิวแบบ Self-Priming กับ Non-Self-Priming
| เกณฑ์ | ปั๊มพื้นผิวแบบ Self-Priming | ปั๊มพื้นผิวแบบไม่รองพื้นในตัว |
| ข้อกำหนดในการเริ่มต้น | ไม่มีการรองพื้นแบบแมนนวลหลังจากการเติมครั้งแรก | จำเป็นต้องเติมน้ำด้วยตนเองของท่อดูดในการสตาร์ทแต่ละครั้งหากท่อระบาย |
| ความเหมาะสมในการรีสตาร์ทพลังงานแสงอาทิตย์ | สูง — การรีสตาร์ทอัตโนมัติบ่อยครั้ง (รอบคลาวด์) ไม่ต้องการการแทรกแซง | ต่ำ — การรีสตาร์ทแต่ละครั้งอาจต้องใช้การรองพื้นด้วยตนเองหากท่อดูดว่างเปล่า |
| สถานที่ติดตั้ง | สูงถึง 8 เมตรเหนือผิวน้ำ | โดยทั่วไปจะน้อยกว่า 4 ม. หรือติดตั้งใกล้กับระดับน้ำ |
| การดำเนินงานอัตโนมัติ | อัตโนมัติเต็มรูปแบบด้วยตัวควบคุมพลังงานแสงอาทิตย์ | แบบจำกัด — ต้องใช้วาล์วเท้าเหยียบและการจัดการท่ออย่างระมัดระวัง |
| ต้นทุนต่อหน่วย | สูงขึ้นเล็กน้อย | ล่าง |
5. ปั๊มพื้นผิวกับปั๊มจุ่มสำหรับการใช้งานพลังงานแสงอาทิตย์
| เกณฑ์ | ปั๊มพื้นผิวแบบ Self-Priming | ปั๊มจุ่มหลุมเจาะ |
| ความลึกในการติดตั้ง | เหนือพื้นดิน ดูดจากโอเพ่นซอร์สได้ลึกถึง 8 เมตรด้านล่าง | จมอยู่ในหลุมเจาะหรือบ่อลึก |
| ประเภทแหล่งน้ำ | บ่อน้ำ แม่น้ำ ถังเปิด บ่อน้ำตื้น | หลุมเจาะลึกและชั้นหินอุ้มน้ำที่จำกัด |
| การเข้าถึงการบำรุงรักษา | ง่าย — เข้าถึงปั๊มและมอเตอร์เหนือพื้นดินได้ | จำเป็นต้องสกัดจากหลุมเจาะ |
| ความสามารถในการยกสูงสุด | ปานกลาง (โดยทั่วไปสูงสุดรวม 45 เมตร) | สูง (สูงถึง 200 ม. หรือมากกว่าสำหรับหลายขั้นตอน) |
| ความถี่รีสตาร์ทพลังงานแสงอาทิตย์ที่เหมาะสม | สูง (self-priming รองรับการรีสตาร์ทอัตโนมัติบ่อยครั้ง) | สูง (จมอยู่ใต้น้ำเสมอ ไม่จำเป็นต้องรองพื้น) |
| มอเตอร์ระบายความร้อน | พัดลมระบายความร้อนด้วยอากาศบนมอเตอร์ | ระบายความร้อนด้วยน้ำโดยของเหลวที่อยู่รอบๆ |
6. สาขาการสมัคร
- การชลประทานจากแหล่งน้ำเปิด: สูบน้ำจากบ่อ แม่น้ำ คลอง หรืออ่างเก็บน้ำแบบเปิดเพื่อการชลประทานแบบหยด สปริงเกอร์ หรือน้ำท่วมในแปลงเกษตรกรรมขนาดกลางถึงขนาดใหญ่
- การถ่ายโอนน้ำระหว่างถังเก็บ: การเคลื่อนย้ายน้ำจากถังรวบรวมหลักไปยังถังรองยกระดับหรืออ่างเก็บน้ำกระจาย
- ระบบเพิ่มแรงดัน: การรักษาแรงดันจ่ายในเครือข่ายการจ่ายน้ำในชนบทที่ป้อนโดยถังแรงโน้มถ่วงหรือแหล่งแรงดันต่ำ
- น้ำประปาปศุสัตว์: สูบน้ำจากแหล่งน้ำผิวดินไปยังรางน้ำและถือถังไว้ทั่วบริเวณทุ่งหญ้า
- น้ำในกระบวนการอุตสาหกรรมเบา: การจัดหาน้ำหล่อเย็น น้ำชะล้าง หรือน้ำป้อนเข้าสู่กระบวนการในโรงงานอุตสาหกรรมเบานอกกริดหรือกึ่งกริด
- การควบคุมน้ำท่วมและการระบายน้ำ: การแยกน้ำชั่วคราวในพื้นที่เกษตรกรรมหรือสถานที่ก่อสร้างที่อยู่ต่ำโดยใช้การตั้งค่าปั๊มพื้นผิวแบบพกพา
- การจัดการน้ำในการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ: การหมุนเวียนและการเติมน้ำในบ่อปลาและฟาร์มกุ้งจากแหล่งน้ำที่อยู่ติดกัน
7. ฟังก์ชั่นการป้องกันและความปลอดภัยของคอนโทรลเลอร์
| ฟังก์ชั่นการป้องกัน | คำอธิบาย |
| การป้องกันน้ำแห้ง | ตรวจจับกระแสโหลดที่ไม่เพียงพอและปิดเครื่องเพื่อป้องกันความเสียหายของซีลเชิงกลและขดลวดมอเตอร์ภายใต้สภาวะที่ไม่มีน้ำ |
| การป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน (DC และ AC) | ปิดเครื่องเมื่ออินพุต DC PV หรือแรงดันไฟฟ้าหลัก AC เกินอินพุตสูงสุดที่กำหนด |
| การป้องกันแรงดันต่ำ | ป้องกันการทำงานของมอเตอร์เมื่อกำลังอินพุตต่ำกว่าเกณฑ์การทำงานขั้นต่ำที่เสถียร |
| การป้องกันกระแสเกิน | การจำกัดกระแสไฟด้านเอาท์พุตพร้อมการแยกข้อผิดพลาดอย่างรวดเร็วเพื่อป้องกันขดลวดมอเตอร์ |
| การป้องกันอุณหภูมิเกิน | การตรวจสอบอุณหภูมิฮีทซิงค์ภายใน การลดระดับหรือการปิดเครื่องเหนือเกณฑ์ |
| ฟังก์ชั่นสตาร์ทแบบนุ่มนวล | การลาดความถี่เอาต์พุตทีละน้อยเมื่อสตาร์ทจะช่วยลดความเครียดทางกลบนซีลเชิงกล ใบพัด และแบริ่งมอเตอร์ |
| การป้องกันการสูญเสียเฟส | ตรวจจับเฟสเอาท์พุตที่หายไปและหยุดการทำงานเพื่อป้องกันความเสียหายของมอเตอร์เฟสเดียว |
| การสลับแหล่ง AC / DC อัตโนมัติ | การถ่ายโอนอัตโนมัติอย่างราบรื่นระหว่างแหล่งอินพุต PV และ AC ตามเกณฑ์แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดค่าได้ |
| ระบบหยุดอัตโนมัติเต็มถัง | สวิตช์ลูกลอยหรืออินพุตสวิตช์ความดันสำหรับการหยุดอัตโนมัติและรีสตาร์ทตามระดับน้ำในถังปลายทาง |
8. ข้อควรพิจารณาในการติดตั้ง
- ขนาดท่อดูด: เส้นผ่านศูนย์กลางท่อดูดต้องเท่ากับหรือใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางทางเข้าปั๊ม ท่อดูดที่มีขนาดไม่ใหญ่เกินไปจะช่วยเพิ่มการสูญเสียแรงเสียดทานและลดการยกดูดที่มีประสิทธิภาพ ซึ่งอาจป้องกันการรองพื้นด้วยตนเอง
- การติดตั้งวาล์วเท้า: ฟุตวาล์วพร้อมตัวกรองที่ด้านล่างของท่อดูดจะกักเก็บน้ำไว้ในท่อดูดระหว่างรอบการทำงาน ช่วยลดเวลาการรองพื้นเมื่อรีสตาร์ท และป้องกันปั๊มจากการกลืนกินเศษขยะ
- ขีดจำกัดการยกดูด: ที่ pump installation height above the water surface must not exceed the rated maximum suction head (typically 7–8m at sea level). Performance reduces at higher altitudes due to lower atmospheric pressure.
- การติดตั้งคอนโทรลเลอร์: ติดตั้งคอนโทรลเลอร์ในตู้ที่มีการระบายอากาศและมีร่มเงา รักษาระยะห่างขั้นต่ำ 150 มม. ในทุกด้านเพื่อการไหลเวียนของอากาศ หลีกเลี่ยงสถานที่ที่มีการพ่นน้ำโดยตรงหรือการควบแน่น
- สายไฟพีวีดีซี: สายไฟ DC จะต้องได้รับการจัดอันดับสำหรับการสัมผัสรังสียูวีกลางแจ้งและกระแสไฟฟ้าลัดวงจรสูงสุดของสตริง PV การหลอมรวมพิกัด DC บนตัวนำบวกที่เอาต์พุตอาเรย์ถือเป็นแนวปฏิบัติมาตรฐาน
- ความยาวสายเคเบิลมอเตอร์: สายเคเบิลยาวที่ต่อจากตัวควบคุมไปยังมอเตอร์ปั๊มทำให้เกิดแรงดันไฟต้านทานตกคร่อม เพิ่มหน้าตัดของสายเคเบิลสำหรับระยะทางเกิน 30 เมตร เพื่อรักษาพิกัดแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วต่อมอเตอร์
- รองพื้นปั๊ม: ที่ surface pump unit should be mounted on a rigid concrete or steel base to minimize vibration and prevent pipe stress at the inlet and outlet connections.
9. คำถามที่พบบ่อย
คำถามที่ 1: ปั๊มพื้นผิวแบบรองพื้นในตัวใช้เวลานานแค่ไหนในการสตาร์ทเครื่อง
เวลาในการรองพื้นขึ้นอยู่กับความยาวท่อดูด เส้นผ่านศูนย์กลาง และปริมาตรอากาศที่จะแทนที่ ภายใต้สภาวะทั่วไปที่มีท่อดูดที่มีขนาดถูกต้องและฟุตวาล์วที่ใช้งานได้ ปั๊ม self-priming ในคลาสกำลังนี้จะใช้เวลาพ่นภายใน 1 ถึง 3 นาที . ท่อดูดที่ยาวขึ้นและตัวยกดูดที่มากขึ้นจะเพิ่มเวลาในการรองพื้น
คำถามที่ 2: ระบบสามารถทำงานอัตโนมัติเต็มรูปแบบโดยไม่ต้องใช้บุคลากรนอกสถานที่ได้หรือไม่
ใช่. การรวมกันของ การสลับแหล่ง AC/DC อัตโนมัติ ความสามารถของปั๊มแบบ self-priming การป้องกันการทำงานแห้ง และการหยุดอัตโนมัติเต็มถัง ช่วยให้การทำงานแบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ ตัวควบคุมสตาร์ทปั๊มเมื่อมีพลังงานแสงอาทิตย์หรือสำรองไฟ AC สลับแหล่งจ่ายโดยอัตโนมัติ และหยุดเมื่อถังปลายทางเต็มหรือตรวจพบสภาวะการทำงานแบบแห้ง จากนั้นรีสตาร์ทเมื่อสภาวะกลับสู่ปกติ
คำถามที่ 3: คอนโทรลเลอร์ 3000W ต้องการความจุอาร์เรย์ PV เท่าใด
การใช้ปัจจัยการขยายขนาดมาตรฐานคือ 1.2 ถึง 1.5, a คอนโทรลเลอร์ 3000W ต้องการความจุ PV ที่ติดตั้งประมาณ 3600Wp ถึง 4500Wp เมื่อใช้แผง 400W จะเท่ากับแผง 9 ถึง 12 แผง การกำหนดค่าแรงดันไฟฟ้าสตริงต้องได้รับการตรวจสอบกับหน้าต่างแรงดันไฟฟ้าอินพุต MPPT ของตัวควบคุม
คำถามที่ 4: ปั๊มผิวดินเหมาะสำหรับแหล่งน้ำที่เป็นทรายหรือน้ำขุ่นหรือไม่?
โดยทั่วไปแล้วปั๊มหอยโข่งชนิดรองพื้นในตัวได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะ น้ำสะอาดถึงขุ่นเล็กน้อย . น้ำที่มีสารแขวนลอยสูง ปริมาณทราย หรืออนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง จะเร่งการสึกหรอของใบพัดและซีลเชิงกล สำหรับแหล่งที่มีปริมาณตะกอนสูง แนะนำให้ใช้เครื่องกรองทางเข้าและการตรวจสอบส่วนประกอบปลายเปียกของปั๊มเป็นระยะๆ ปั๊มที่มีไว้สำหรับแหล่งน้ำที่มีการปนเปื้อนอย่างมากต้องใช้วัสดุใบพัดแบบพิเศษและการกำหนดค่าการออกแบบที่ไม่ปกติของปั๊มผิวดินแบบแรงเหวี่ยงมาตรฐาน
คำถามที่ 5: Deye Group จ่ายปั๊มพื้นผิวและระบบควบคุมที่เข้ากันในช่วงกำลังนี้หรือไม่
ใช่. ผู้ผลิตกลุ่ม Deye ปั๊มหอยโข่งแบบรองพื้นในตัวและตัวควบคุมปั๊มพลังงานแสงอาทิตย์ AC/DC ที่ใช้งานร่วมกันได้ ในช่วง 2000–3600W มีแพ็คเกจปั๊ม-ตัวควบคุมที่เข้าคู่กันซึ่งมีความเข้ากันได้ทางไฟฟ้าและไฮดรอลิกที่ผ่านการตรวจสอบแล้ว ซึ่งได้รับการสนับสนุนโดยวิศวกรรมภายในองค์กรและกระบวนการควบคุมคุณภาพของ Deye ที่ก่อตั้งตั้งแต่ปี 1990
