Подбор водоподъемного оборудования
Для подбора насосов, размещаемых в эксплуатационных колоннах, необходимо предварительно определить высоту водоподъема и производительность насоса, а затем сопоставить последнюю с потенциально-возможной водоотдачей водоносного пласта. Неучет последнего, особенно когда при замене насосов допускают их производительность больше потенциально расчетного дебита водоносного горизонта, ведет к обрушению кровли пласта, быстрой кольматации водоприемной поверхности фильтра и выходу из строя самого насоса.
Производительность насоса одиночной скважины должна обеспечивать расход воды не только на хозяйственно-питьевые и технические нужды водопотребителей, но и собственные нужды водозаборных сооружений, очистной станции и насосных станций:
Qскв=Qводоп(1+a), м3/cут.
Кроме этих расходов либо производительностью скважины, либо необходимой производительностью ее работы в течение суток обеспечивается и восполнение запаса воды на тушение пожаров. При числе рабочих скважин на водозаборе более одной отмеченные выше расходы воды обеспечиваются регулированием насосного недопотребления и правильно подобранным графиком работы насосных станций первого и второго подъемов воды.
Требуемый напор насоса, расположенного в эксплуатационной колонне, определяется исходя из места установления динамического уровня воды в скважине при откачке, места расположения наивысшей точки подачи, потерь напора в насосе, водоподъемной трубы и водоводе.
Расчетная схема определения полного напора насоса (НС-I)
1 - скважина; 2 - фильтр; 3 - насос; 4 - наземный (оголовок скважины); 5 - очистная станция; 6 - резервуар чистой воды; 7 - водораспределительная сеть; 8 - водонапорная башня; Н1 - при подаче воды на очистные сооружения; Н2 - при подаче воды в сборный резервуар; Н3 - при подаче воды в водона порную башню или непосредственно в разводящую сеть; а) случай подачи воды на очистные сооружения; б) случай подачи воды в сборный резервуар на водозаборе; в) случай подачи воды в башню на территории объекта водоснабжения; I, II, III - пьезометирические линии при различных расчетных случаях.
Ннас=hH + Hг + hв, м
где hН - потери напора во всасывающих коммуникациях насоса; Hг - геодезическая высота водоподъема; hH- потери напора в водоподъемной трубе, арматуре и водоводе до места водоподачи.
На практике зачастую не всегда удается подобрать марку насоса, рабочая точка которого точно бы соответствовала требуемым значениям Qmи Нm. Поэтому подбираемый насос должен обеспечивать несколько больший напор. Регулирование напора насоса осуществляют дросселированием с помощью задвижек на напорной линии, реже изменением числа рабочих колес.
Выбор типа насоса проводится по заданному расчетному расходу и напору воды при условии его работы в экономичном диапазоне и с учетом того, что от размеров (диаметра) погружных насосов в существенной мере зависит диаметр эксплуатационной колонны, а следовательно, и начальный диаметр бурения.
Условия применения насосов для эксплуатации сважин
|
Тип водоприемника |
Характеристика водоподъемника |
Характеристика скважины |
Возможность водопода- чи непосредственно в сеть |
Необходимый резерв |
||||
|
Q м3/сут |
H, м |
Сква- жина песк. |
Глубина динамического уровня, м |
|||||
|
30 |
70 |
70 |
||||||
|
Артезианские насосы турбинные (АТН) с двигателями на поверхности земли |
30-250 |
30-115 |
- |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
Заглубленные центробежные электронасосы ЭЦВН (ВН) |
4-360 |
30-304 |
- |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
Поршневые насосы (ШНД) |
3-50 |
150 |
- |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
Эрлифты |
2-200 |
10-170 |
+ |
+ |
+ |
- |
- |
- |
Схемы размещения насосов в скважинах
а) электронасос ЭПН; б) погружной центробежный насос ЭЦНВ; в) глубинный артезианский насос АТН.
Количество ступеней подъема воды зависит от глубины залегания ее статического уровня в скважине. Марку насоса устанавливают по расчетной производительности скважины и требуемому напору.
Характеристики скважинных насосов иностранного производства
|
Страна- производитель |
Мирки насоса |
Расход Q, м3/ч |
Напор Н, м. |
Мощность электродвигателя, кВт |
|
Дания, GRUNDFOS |
SP 1Л |
0,6 0,9 |
300 150 |
0,37- 1.5 |
|
SP2A |
0,8-2,8 |
500 200 |
0,37- 3.7 |
|
|
SP 3 А |
2,0-4,5 |
300-100 |
0,37-3,7 |
|
|
SP5A |
2,8-6,9 |
450-260 |
0,37- 7,5 |
|
|
SP8A |
4,0-10,0 |
600 320 |
0,75-18,5 |
|
|
SP 14 А |
7,1-18,0 |
85-45 |
1,5-3,7 |
|
|
SP 16 |
8,0-19,0 |
480-300 |
1,1-22,0 |
|
|
SP 27 |
17,0-36,0 |
450-210 |
1,5-22,0 |
|
|
SP45 |
23,0-60,0 |
400-175 |
2,2-37,0 |
|
|
SP75 |
39,0-100,0 |
350-175 |
5,5-75,0 |
|
|
SP 120 |
80,0-175,0 |
250-140 |
7,5-110,0 |
|
|
SP210 |
150,0-299,0 |
300-140 |
18,5-185,0 |
|
|
Германия, KSB |
Etachrom NC |
259,2 |
106 |
- |
|
Etachrom ВС Etaline |
252,0 |
108 |
- |
|
|
Hya-Drive |
248,4-900 |
65 |
- |
|
|
Etanorm |
658,8 |
102 |
- |
|
|
Etabloc |
550,8 |
95 |
- |
|
|
Etaseco Movichrom N, |
252,0 |
100 |
- |
|
|
Movichrom NB |
64,8 |
250 |
- |
|
|
S 100 В |
16,0 |
300 |
- |
|
|
UPA |
0,72-2500 |
10-610 |
- |
|
|
Wellstar |
648,0 |
350 |
- |
|
|
B, FB |
2592,0 |
300 |
- |
|
|
Италия, SEA-LAND, SUMOTO |
ONKM 100 |
2,3 |
55 |
0,75 |
|
ONKM 150 |
2,5 |
85 |
1,1 |
|
|
F 3-16 |
2,4 |
75 |
0,55 |
|
|
F 3-22 |
2,4 |
100 |
0,75 |
|
|
F 3-32 |
2,4 |
150 |
1,1 |
Потери напора в водоподъемных трубах насоса ориентировочно принимают равными 3-5 м. После подбора типа насоса проверяют возможность его установки под динамический уровень воды в скважине. Если подобранный насос невозможно установить на 2-3 м ниже динамического уровня из-за малого расстояния между динамическим уровнем и верхом надфильтровой трубы (особенно в маломощных безнапорных водоноосных пластах), то следует увеличить число скважин на единицу и пересчитать значения Q,S,H.
Одним из перспективных путей повышения санитарно-гигиенической безопасности эксплуатации скважин, снижения расходов электроэнергии, сокращения расходов на монтаж и демонтаж водоподъемного оборудования, дополнительного использования вакуумометрической высоты всасывания погружных насосов является использование в качестве водоподъемных колонн обсадных труб, оборудованных беструбными подвесками погружных насосов.
Обязательными узлами всех конструкций беструбных подвесок являются устройство разделения и герметизации зон всасывания и нагнетания и оборудование, позволяющее устанавливать насос на требуемой глубине.
Основными, требованиями , предъявляемые к устройствам беструбной подвески погружных насосов, является надежное обеспечение разделения зон всасывания и нагнетания, перенос восприятия осевых нагрузок и реактивных моментов работающего насоса на обсадные трубы, обеспечение свободного перемещения погружного насоса с устройством при их монтаже и демонтаже, устойчивость к пескованию и препятствие к чрезмерному нагреву электродвигателя.
С учетом вакууметрической высоты всасывания насоса (Δhdon) глубина установки погружного насоса с беструбной подвеской определяется по формуле
LH=(Z1-Z2-S)+Δhdon
где Z1 и Z2- соответственно отметки устья водозаборной скважины и статического уровня воды в ней, м; S- допустимое понижение уровня воды в скважине, м. Установка дополнительного верхнего пакера в обсадной трубе позволяет исключить необходимость строительства наземных павильонов и их обслуживание.
Схема оборудования скважины погружным насосом с беструбной подвеской
а - монтажное положение, б - рабочее положение; 1 - резиновая манжета; 2, 9 и 10 - фланцы: 3 - труба; 4 - погружной насос; 5 - направляющее ребро; 6 - палец; 7 - клин; 8 - стопорное кольцо; 11 - резиновая диафрагма; 12 - ребро; 13 и 14 - ограничители; 15 - штанги; 16 - монтажная головка; 17 - электрокабель; 18 - оголовок; 19 - отводная труба.
Монтажно-конструктивные схемы устройства насосных станций подземных водозаборов
а - в подземном оголовке (насосы типа ЭЦВН, ЭПН); б - в наземном павильоне (насосы типа АТН с выносным электродвигателем).