Выбор, установка погружного насоса в скважину
Выбор типа оборудования
Начальными данными, определяющими тип оборудования, являются фактические значения статического и динамического уровней, удельный дебит и общий дебит скважины. Не считая того, на выбор типа водоподъемного оборудования оказывают влияние поперечник эксплуатационной колонны скважины, нужный напор над устьем скважины, наличие электроэнергии и т. п.
Более всераспространенные водоподъемные установки — погружные электронасосы, а в отдельных случаях — эрлифты. На малодебитных скважинах, в главном при отсутствии электроэнергии, употребляют штанговые поршневые насосы. Экономны и комфортны в эксплуатации погружные насосы, КПД которых составляет около 70 %. Широкий спектр их напоров и дебитов позволяет подобрать нужную марку насоса для всех гидрогеологических критерий.
Подача погружного насоса не должна превосходить определенный откачкой эксплуатационный дебит скважины. Применение эрлифтных установок экономически оправдано при эксплуатации водозабора из нескольких скважин, расположенных в конкретной близости друг от друга.
Центробежные скважинные электронасосы
Насосы типа ЭЦВ (ссылка) с приводом от погружного электродвигателя созданы для подачи воды с общей минерализацией (сухой остаток) менее 1500 мг/л.
В состав насоса входят ступени кругового либо полуосевого типа, подвод с защитной сетью, оборотный клапан и устройство для присоединения водоподъемного трубопровода. Любая ступень состоит из рабочего колеса, передающего энергию электродвигателя перемещаемой воде, и лопаточного отвода, диффузные каналы которого образованы лопатками. Подвод служит для подведения воды к рабочему колесу первой ступени и соединения насоса с электродвигателем. Защитная сетка создана для предотвращения проникания породы и других частиц в насос. Оборотный клапан предусматривается для предотвращения оборотного течения воды через насос.
Работа насоса базирована на силовом содействии лопастей вращающегося рабочего колеса с потоком воды. Крутящий момент передается электродвигателем через муфту вала насоса. При вращении рабочего колеса в потоке воды появляется разность давлений по обе стороны каждой лопасти. Силы давления лопастей на поток делают принужденное вращательное движение воды, увеличивая ее давление и скорость. Всасываемая через сетку вода поступает в 1-ое центробежное рабочее колесо, откуда под давлением выходит в лопаточный отвод, потом направляется на вход последующего рабочего колеса и в последующий лопаточный отвод, из которого по колонне водоподъемных труб подается на поверхность. Поперечник труб водоподъемной колонны находится в зависимости от подачи насоса и принимается в согласовании с заводскими советами. В качестве водоподъемных используются насосно-компрессорные и обсадные трубы. Насосы могут работать на слив, быть присоединенными к водонапорной сети либо к напорному баку.
Рабочее положение электронасоса — вертикальное: электродвигатель размещен понизу, насос — над ним. Во время работы он находится под водой. Работают насосы с подпором, который должен быть не ниже значений, обозначенных в технических данных. Валы насоса и электродвигателя соединены жесткой муфтой и крутятся в круговых резинометаллических подшипниках, смазка и остывание которых осуществляются водой: в насосе — откачиваемой, в электродвигателе — залитой в полость статора. Электронасос никогда не должен работать «всухую», потому что даже краткосрочное включение агрегата в работу без воды приведет к повреждению подшипников и выходу его из строя
Насосы выпускаются в 4 конструктивных исполнениях:
Выполнение 1 — насосы с рабочими колесами, свободно перемещающимися повдоль вала. Осевое гидравлическое усилие, возникающее при работе насоса, воспринимается штампованными обоймами лопаточных отводов каждой ступени.
Выполнение 2 — насосы с рабочими колесами, зафиксированными на валу. Осевое гидравлическое усилие воспринимается опорным устройством, размещенным в электродвигателе.
Выполнение 3 — насосы с литыми (горшковыми) лопаточными отводами. Ступени насосов — полуосевого типа, рабочие колеса зафиксированы на валу. Осевое гидравлическое усилие воспринимается опорным устройством, размещенным в электродвигателе.
Для подачи воды с общей минерализацией до 2,5 г/л и содержанием механических примесей до 5 % делаются насосы ЭЦВ-10-63-40Г, ЭЦВ-10-120-40Г, ЭЦВ-10-160-35М, ЭЦВ-12-255-30М, ЭЦВ-12-375-30, 1ЭЦВ-14-120-540К, ЭЦВ-14-210-300К, ЭЦВ-16-375-175К. В текущее время разработан и испытан центробежный электронасосный агрегат ЭЦВ-8-25-100Г, созданный для откачки из скважины воды с минерализацией до 15 г/л и содержанием механических примесей до 10 % Чтоб обеспечить эксплуатационную надежность насоса в таких критериях, опорные элементы рабочих колес и стаканов армированы кольцами из силицированного графита, владеющего высочайшими антифрикционными качествами. Резинометаллические подшипники, служащие опорами ротора насоса, защищены глиняними фильтрами, лабиринтным (верхний подшипник) и торцевым (нижний подшипник) уплотнителями.
Погружные электродвигатели
Электродвигатель трехфазный асинхронный, с короткозамкнутым ротором, водозаполненный, погружной типа ПЭДВ состоит из статора, ротора, верхнего и нижнего подшипниковых щитов, упрямого подшипника, днища и диафрагмы. Статор представляет собой железную трубу с запрессованным в ней пакетом, который крепится в корпусе нажимными шайбами и упрямыми кольцами. Электродвигатели ПЭДВ имеют литую изоляцию обмотки.
Обмотка статора соединена в звезду и имеет три вывода, к которым присоединяется токопроводящий кабель. Ротор — металлической вал с напрессованным на него пакетом и подшипниковыми тулками, сделанными из нержавеющей стали. Пакеты статора и ротора набраны из отдельных листов электротехнической стали шириной 0,5 мм. Ротор крутится в круговых резннометаллических подшипниках, запрессованных в литые чугунные подшипниковые щиты. Подшипники смачиваются водой, залитой во внутреннюю полость электродвигателя. Для восприятия осевой нагрузки, возникающей при работе электронасосного агрегата, служит упрямый подшипник, который состоит из пяты и подпятника. Пята установлена на роторе, подпятник — в корпусе на сферической втулке. В корпусе подпятника расположено отверстие для слива воды из электродвигателя. Для залива воды на верхнем щите либо в подводе также предвидено отверстие. В рабочем состоянии отверстие герметично закрыто пробками. Меж корпусом подпятника и днищем установлена резиновая диафрагма, служащая для компенсации термических расширений воды и для уравнивания давления меж внутренней полостью электродвигателя и наружной средой. Подшипниковый щит, корпус подпятника и днище крепятся к статору шпильками. Внутренняя полость электродвигателя изолируется от попадания в нее воды, откачиваемой насосом. Герметизация посадочных поверхностей подшипниковых щитов, корпуса подпятника, также отверстия под шпильки и выводы осуществляется резиновыми уплотнительными кольцами. Перед монтажом электронасосного агрегата внутреннюю полость электродвигателя заливают незапятанной профильтрованной питьевой водой с температурой не выше 25 *С. Включение электронасосного агрегата без подготовительного наполнения электродвигателя водой категорически воспрещается, потому что это приведет к аварии. Питание электродвигателей осуществляется от сети трехфазного тока частотой 50 Гц и напряжением 380 В (не считая электронасосов с однофазовыми движками напряжением 220 В ПЭДВ-0,5-93 и ПЭДВ-0,7-93).
Электродвигатели
ПЭДВ-90-270, 5ПЭДВ-125-270 выпускаются на напряжение 660 В, а ШЭДВ-250-ЗЗОМ и ПЭДВ-250-320К — на 3 кВ. Электродвигатель врубается в сеть только через систему автоматического управления. Допускается работа электродвигателя при отклонениях напряжения от +10 до —5 % номинального. Перед монтажом агрегата ЭЦВ-8-25 внутреннюю полость электродвигателя заполняют незапятанной неагрессивной водой, смазывающей и охлаждающей резинометаллические подшипники. Перепад давлений меж наружной средой и внутренней полостью уравнивается установленной в днище мотора резиновой диафрагмой. Герметизация внутренней полости электродвигателя достигается резиновыми уплотнительными кольцами круглого сечения, а по валу — торцевыми уплотнителями.
Расшифровка обозначения насосов и электродвигателей
1ЭЦВ-14-120-540К:
1 — порядковый номер модификации (при одних и тех же критериях эксплуатации) ;
Э — с приводом от погружного электродвигателя;
Ц — центробежный;
В — для подачн воды;
14— мало допустимый для данного типоразмера внутренний поперечник обсадной колонны или скважины, мм, уменьшенный в 25 раз и округлый;
120 — подача, м3/ч;
540 — напор, м;
буковкы в конце обозначения указывают на возможность использования его для подачи воды с завышенным содержанием механических примесей (для дренажных и горнорудных работ).
1ПЭДВ-1-93:
1—порядковый номер модификации;
П—погружной;
ЭД — электродвигатель;
В — водозаполненный;
1 — мощность, кВт;
93 — больший поперечник электродвигателя, мм.
Насосы с трансмиссионным валом
Установки созданы для подачи воды общей минерализацией до 2000 мг/л, водородным показателем 6,5—9,5, температурой до 35 С, с содержанием хлоридов до 350, сульфатов — до 500, сероводорода — до 1,5 мг/л. Содержание жестких механических примесей должно быть менее 100 мг/л 0,1 % по массе) для установок типов УЦТВ, и не более 5000 мг/л 0,5 % по массе) — для установок типа АТН. Насосная установка состоит из насоса и водоподъемного трубопровода с трансмиссионным валом, расположенных в скважине, опорного колена н привода. Привод — от выпускаемого серийно либо специального электродвигателя с пятой либо опорой головки или от дизеля — через редуктор и карданный вал. В уста- новках типов УЦТВ и АТН круговые подшипники насоса и трубопровода сма- зываются перекачиваемой водой. В установках типа А подшипники насоса сма- зываются перекачиваемой водой, а подшипники трубопровода — незапятанной водой под лишним давлением от специального источника. Насос установки — центробежный, одно- либо многоступенчатый. Любая ступень состоит из рабочего колеса, агрессивно закрепленного на валу, и лопаточ- ного отвода (ступень насоса ЦТВ-8-40-65 размещена в обойме и диске). Рези- нометаллические подшипники помещены в подводах, корпусах подшипников либо лопаточных отводах.
Расшифровка обозначений.
УЦТВ-10-100-80:
У — унифицированный;
Ц — Центробежный;
Т — с трансмиссионным валом;
В —для подачи воды;
10—мало допустимый для данной установки внутренний поперечник обсадной трубы для скважины, мм, уменьшенный в 25 раз и округлый;
100 — подача, м3/ч;
80 — напор, м,
в номинальном режиме работы насоса; (эд) — с приводом от электродвигателя; (з) с приводом от дизельного мотора зубчатой головки передач (с угловым редуктором).
АТН-3-1-7:
А — артезианский;
Т —турбинный;
Н — насос;
3 — мало допустимый поперечник обсадной колонны (скважины), мм, уменьшенный в 25 раз и округлый;
1 — тип рабочего колеса (закрытое);
7 — количество ступеней насоса.
20А-18Х1:
20 — внутренний поперечник обсадной колонны (скважины), мм, уменьшенный в 25 раз и округлый;
А — артезианский;
18 — коэффициент быстроходности, уменьшенный в 10 раз;
1—количество ступеней насоса.