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. 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 Q_водоп., но и собственные нужды водозаборных сооружений, очистной станции и насосных станций

Q_скв. = Q_водоп.(1+α), м³/сут (1.29)

α = 1,05-1,1 - коэффициент, учитывающий расход воды на вспомогательные операции (промывку очистных сооружений, водоводов) на очистной станции и водозаборе.

Кроме этих расходов, либо производительностью скважины, либо необходимой производительностью ее работы в течение суток (при Q_скв. > Q_{вод.хоз.} ), обеспечивается и восполнение запаса на тушение пожаров. При числе рабочих скважин на водозаборе бо­лее одной отмеченные выше расходы воды обеспечиваются регулированием почасового водопотребления 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 трубе и водоводе (рис. 10.10).

 

Рис. 10.10 Расчетная схема определения полного напора насоса (HC-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; H₃ – при подаче воды в водонапорную 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 - пьезометрические линии при различных расчетных случаях.

Н_нас = h_н+ Н_г+ h_в , м (1.30)

где h_н - потери напора во всасывающих коммуникациях насоса; Н_г - геодезическая вы­сота водоподъема; h_в - 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 Q_m и Н_т. Поэтому подбираемый насос должен обеспечивать несколько больший напор: Н_ф ≥1,05Н_m Регулирование

напора насоса осуществляют дросселированием с помощью задвижек на напорной ли­нии, реже - изменением числа рабочих колес.

Выбор типа насоса производится 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. В таблице 8.10 приведены ориентировочные диапазоны применения различных водоподъемников в зависимости от характеристик скважин. Характеристики насосных агрегатов типа АТН и ЭЦВ при­ведены в табл. 10.6

 

Таблица 10.6

Условия применения насосов для эксплуатации скважин

 

№

 

 

Тип водоприемника

 

 

Характеристика водоподъемникаХарактеристика скважиныВозмож­ность водоподачи непо­средст­венно в сеть

 

 

Необхо­димый резерв

 

 

Q ,

м/сут

 

Н ,

м

 

Сква­жина песк.

 

Глубина динами-­

ческого уровня, м3070701.Артезианские насо­сы турбин- ные (АТН) с двигателя­ми на поверхности земли30-25030-115-+++++2.Заглубленные цен­тробежные электро­насосы ЭЦВН (ВН)4-36030-304-+++++3.Поршневые насосы (ШНД)3-50150-+++++4.Эрлифты2-20010-170+++---Погружной центробежный насос марки ЭЦВН состоит из электродвигателя, насо­са, электропроводного кабеля, колонны водоподъемных труб и наземного оборудования (рис. 10.11, б). Насосы этого типа многоступенчатые, секционные, вертикальные, с за­крытыми лопастными колесами одностороннего входа. В комплект электрического по­гружного насоса (ЭПН) входят насосный агрегат с очистным устройством, конструктив­но объединенный с вертикальным электродвигателем специального изготовления, на­порный водоподъемный трубопровод и станция управления (рис.10.11, а). Для нормаль­ной эксплуатации такого насоса вода не должна содержать агрессивных и механических примесей, а её температура не должна превышать +25°С.

В отдельных случаях еще применяют и центробежные насосы типа АТН с разме­щением электродвигателей на поверхности земли; в специальном оголовке или павиль­оне насосы такого типа устанавливают в скважину на отметку, расположенную ниже ди­намического уровня на 3-5 м. Они соединяются с электродвигателем, вмонтированным в станину над скважиной с помощью трансмиссионного вала, размещаемого в напорной колонне труб.

 

Таблица 10.7

Технические характеристики электронасососных агрегатов

 

 

ТипНасосЭлектродвигательподача, м³/чнапор, вод.ст.количество ступенеймасса, кгподпор, м вод.ст.тип

мощность, кВтчастота вращения вала, кВтнапряжение, Вноминальный ток, кг масса, кг]2345678910М12ЭЦВ4-1,6-301,63085,91ПЭДВО,4-930,428202203,225ЭЦВ4-1,6-501,650146,81ПЭДВО,7-930,728202205,328ЭЦВ4-1,6-651,665187,411 ПЭДВ 1-931,028403802,829ЭЦВ4-1,6-851,685218,11Тоже1,028403802,830ЭЦВ4-1,6-1301,613031221ШЭДВ 1,6-931,628403804,242ЭЦВ4-4-304,030771ПЭДВО,7-930,728202205,3251ЭЦВ4-4-454,0451071ШЭДВ1,6-93

1,0

2,8

 

1ЭЦВ4-4-70

4,0

8,5

ШЭДВ 1,6-93

1,6

4,2

 

ЭЦВ5-4-125

4,0

ПЭДВ2,8-114

2,8

7,8

 

ЭЦВ5-6,3-80

6,3

Тоже

2,8

7,8

 

ЭЦВ6-4-90

4.0

ПЭДВ2,8-140

2,8

7,0

 

ЭЦВ6-4-130

4,0

ПЭДВ2,8-140

2,8

7,0

 

ЭЦВ6-4-190

4,0

1ПЭДВ4,5-140

4,5

10,7

 

2ЭЦВ6-6,3-85

6,3

ПЭДВ2,8-140

2,8

7,0

 

1ЭЦВ6-6,3-125

6,3

1ПЭДВ4,5-140

4,5

10,7

 

ЗЭЦВ6-6,3-606,3608241ПЭДВ2-1402,028503805,275ЗЭЦВ6-6,3-856,38512291ПЭДВ2,8-1402,828503807,085ЗЭЦВ6-6,3-1256,3125183614ПЭДВ4,5-1404,5285038010,7971ЭЦВ6-10-50105062511ПЭДВ2,8-1402,828503807,073ЭЦВ6-10-80108092911ПЭДВ4,5-1404,5285038010,7951ЭЦВ6-10-8010809251ПЭДВ4,5-1404,5285038010,782ЭЦВ6-10-1101011012341ПЭДВ5,5-1405,5285038012.7981ЭЦВ6-10-1401014015441ЗПЭДВ8-1408,0285038018,31161ЭЦВ6-10-1851018521541Тоже8,0285038018,3121ЭЦВ6-10-2351023527661ПЭДВ11-14011,0285038024,8130ЗЭЦВ6-16-5016506281ПЭДВ4,5-1404,5285038010,784ЗЭЦВ6-16-7516759341ПЭДВ5,5-1405,5285038012,799ЗЭЦВ8-16-1401614012651ПЭДВ 11-18011285038024,21701ЭЦВ8-25-1002510073814ПЭДВ11-18011285038024,2145ЭЦВ8-25-1502515010631ШЭДВ 16-18016285038035,6202ЭЦВ8-25-1952519513691ЗПЭДВ22-18022290038048,52461ЭЦВ8-25-30025300192681ПЭДВ32-18032290038069,7390ЭЦВ8-40-6540655951ПЭДВ 11-18011285038024,2207ЭЦВ8-40-16540165121721ПЭДВ32-18032290038069,7360ЭЦВ10-63-40Г63402841ПЭДВ11-180Г11285038024,22201ЭЦВ10-63-6563653861ПЭДВ22-21922290038047,2271ЭЦВ10-63-11063

ПЭДВ32-230

66,7

 

1ЭЦВ1О-63-110

ПЭДВ32-219

 

1ЭЦВ1О-63-150

ПЭДВ45-219

 

Продолжение таблицы 10.7

 

 

 

ЭЦВ10-63-270

ПЭДВ65-230652900380132727ЭЦВ10-120-40Г120402771ПЭДВ22-219Г22290038047,22561ЭЦВ10-120-601206031161ПЭДВ32-21932290038066,7328ЭЦВ10-160-35Г160352100IПЭДВ22-219Г22290038047,2290ЭЦВ10-160-651606541381ПЭДВ45-23045290038092408ЭЦВ12-160-651606521101АДП-273-45/245292038093,3400ЭЦВ12-160-10016010031701ПЭДВ65-270652920380130470ЭЦВ12-160-140160140419211ПЭДВ90-270902920660180605ЭЦВ12-210-25210251602ПЭДВ22-23022290038047,2250ЭЦВ12-210-5521055210521ПЭДВ45-27045292038093,33952ЭЦВ12-210-852108531812ПЭДВ65-230652920380132563ЭЦВ 12-210-45210145528825ПЭДВ125-2701252920660260800ЭЦВ12-255-30Г2553016862ПЭДВ32-21932290038066,7291ЭЦВ 12-375-303753017062ПЭДВ45-230452920380923601ЭЦВ14-120-

540К1205401689311ПЭДВ250-320М2502920380661993ЭЦВ 14-210-З00К210300670021ПЭДВ250-320К2502920380661800ЭЦВ 16-375-175К37517535856То же2502920380661680ЭЦВ 16-3000-1000125100016130016ПЭДВ500-375126297038012614500АТН-8-1-163065А02-61-4131450220/ 380АТН-8-1-223090А02-62-4171450220/ 380

Рис. 10.11. Схемы разме­щения насосов в скважи­нах:а) электронасос ЭПН;

б) погружной центробеж­ный насос ЭЦНВ; в) глу­бинный артезианский на­сос АТН

 

В таблице 10.7 приведены основные характеристики скважинных насо­сов, поставляемых зарубежными фирмами на отечественный рынок

Количество ступеней подъема воды зависит от глубины залегания ее статического уровня в скважине. Марку эксплуатационного насоса устанавливают по расчетной про­изводительности скважины и требуемому напору.

 

 

Таблица 10.8

Характеристики скваженых насосов иностранного производства

Страна произво-

дитель

Марка насоса

Расход

Q,м³/ч

Напор

H , м

Мощность электро-

двигателя, кВт

 

Дания,

GRUNDFOS

SP 1A

SP 2A

SP 3 А

SP 5A

SP 8 А

SP 14A

SP 16

SP 27

SP 45

SP 75

SP 120

SP 210

0,6-0,9

0,8-2,8

2,0-4,5

2,8-6,9

4,0-10,0

7,1-18,0

8,0-19,0

17,0-36,0

23,0-60,0

39,0-100,0

80,0-175,0

150,0-299,0

300-150

500-200

300-100

450-260

600-320

85-45

480-300

450-210

400-175

350-175

250-140

300-140

0,37-1,5

0,37-3,7

0,37-3,7

0,37-7,5

0,75-18,5

1,5-3,7

1,1-22,0

1,5-22,0

2,2- 37,0

5,5-75,0

7,5-110,0

18,5-185,0

 

Германия,

KSB

Etachrom NC

Etachrom ВС

Etaline

Hya-Drive

Etanorm

Etabloc

Etaseco

Movichrom N,

Movichrom NB

S 100 В

UPA

Weil star

B, FB259,2

252,0

 

248,4-900

658,8

550,8

252,0

 

64,8

16,0

0,72-2500

648,0

2592,0106

 

 

10-610

300-

-

 

-

-

-

-

 

-

-

-

-

-

2,5

2,4

2,4

2,42,3

1500,75

1,1

0,55

0,75

1,1Италия,

SEA-LAND,

SUMOTOON KM 100ONKM 150

F3-16

F3-22

F3-32

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 водо­носных пластах), то следует увеличить число скважин на единицу и пересчитать значе­ния Q_ч.с., S_р, H_η.

Одним из перспективных путей повышения санитарно-гигиенической безопаснос­ти эксплуатации скважин, снижения расходов электроэнергии, сокращения расходов на монтаж и демонтаж водоподъемного оборудования, дополнительного использования вакууметрической высоты всасывания погружных насосов является использование в каче­стве водоподъемных колонн обсадных труб, оборудованных беструбными подвесками погружных насосов (рис. 10.12).

Обязательными узлами всех конструкций беструбных подвесок являются устройст­ва разделения и герметизации зон всасывания, нагнетания и оборудование, позволяю­щее устанавливать насос на требуемой глубине.

Основными требованиями, предъяв­ляемыми к устройствам беструбной под­вески погружных насосов являются 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 вакуумметрической высоты всасывания насоса (∆h_доп), глубина ус­тановки погружного насоса с беструб­ной подвеской определяется по формуле:

L_н=(Z₁-Z₂-S) +∆ h_доп , (1.31)

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.

На рис. 10.12 представлены монтаж­ные схемы размещения в подземном ого­ловке погружного электронасоса, в на­земном павильоне - артезианского насо­са типа АТН.

 

Рис. 10.13. 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 - штанга; 16 - монтажная головка; 17 - электрокабель; 18 - оголовок; 19 - отводная труба.

Рис. 10.14. 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)

 

При незначительных удельных дебитах отдельных скважин, не обеспечивающих потребности в воде, подземный водозабор сооружают из группы скважин. Их старают­ся располагать нормально к направлению грунтового потока, с обеспечением самотечно­го поступления поднятой из скважин воды по общему водоводу в водоприемный сбор­ный колодец.