ГЕОМЕХАНИКА

Выбор эксплуатационного насоса

В настоящее время для отбора воды из скважин в СССР выпускают много различных насосов. Кроме того, применяются также и насосы, изготовляемые за рубежом. Наибольшее распространение получили сейчас глубинные артезианские насосы с погружными электродвигателями; по своим эксплуатационным показателям они более эффективны. Применяют также глубинные насосы с электродвигателями на поверхности земли, устаревшие штанговые насосы, воздушные подъемники и обычные центробежные насосы с горизонтальной осью. Для получения необольших количеств воды используются водоструйные насосы.

Глубинные артезианские насосы характеризуются высокими эксплуатационными показателями. Производительность некоторых серийных насосов достигает 400 м³/ч; высота подъема воды до 200 м; коэффициент полезного действия 45—70%. Эти насосы могут подавать воду непосредственно в сеть, они не производят большого шума при работе, не требуют больших помещений насосных станций, просто управляются. При их применении сравнительно легко полностью изолировать устье скважины от поверхностных загрязнений.

В настоящее время для получения небольших и средних расходов воды широко используются насосы с погружным электродвигателем АПВ (табл. 4 и рис. 1). Цифры впереди букв соответствуют минимальному диаметру скважины (в дюймах), которая может быть оборудована этим насосом; предпоследняя цифра — коэффициент быстроходности, а последняя — количество рабочих колес насоса.

Таблица 4

Основные эксплуатационные показатели погружных насосов АПВ

Однако в настоящее время конструкция погружных насосов все время улучшается и выпускаются новые более совершенные образцы.

Глубинные насосы АТН и НА с электродвигателем на поверхности земли так же, как и погружные насосы, изготовляются с различным количеством рабочих колес, поэтому они имеют разные эксплуатационные характеристики.

По эксплуатационным и конструктивным особенностям насосы с погруженными в скважину электродвигателями выгодно отличаются от насосов, электродвигатель которых находится выше устья скважины. Кроме того, для насосов с погружными электродвигателями не обязателен строго вертикальный ствол скважины, тогда как для насосов с электродвигателями на поверхности земли это необходимо потому, что в искривленных скважинах вал, соединяющий насос с двигателем, часто ломается.

Недостатком всех глубинных артезианских насосов является остановка работы скважины при профилактическом осмотре или ремонте насоса. Поэтому на ответственных объектах водоснабжения необходимо иметь вторую резервную скважину или соединение со скважиной соседнего объекта.

В городах и крупных заводских или фабричных поселках создание резерва объектов водоснабжения обычно вполне разрешимая задача. Но если такой резерв создать нельзя, то для сокращения перерыва в работе каждую скважину следует обеспечить двумя глубинными насосами — рабочим и запасным.

Штанговые насосы имеют небольшую производительность (до 12—18 м³/ч) и ограниченную высоту подъема воды. При подъеме воды более чем на 50 м они работают уже с большим напряжением и часто выходят из строя. Кроме того, кожаные или резиновые манжеты поршня насоса при интенсивной работе быстро срабатываются и их приходится менять.

Механизм штанговых насосов хотя и простой, но громоздкий. Для некоторых насосов этого типа нужен приямок в устье скважины, который обычно заполняется водой, поступающей из сальника, находящегося в оголовке водоподъемной трубы. В эксплуатации штанговые насосы ненадежны; кроме того, при их работе - возможно загрязнение воды. Для проектируемых скважин на воду эти насосы можно использовать только как временные водоподъемные устройства, в дальнейшем подлежащие замене.

Воздушные водоподъемники — дают возможность получать из скважин большие количества воды и поднимают ее на высоту до 60—80 м (табл. 5). При большой высоте подъема получение воды подъемником усложняется, так как для обеспечения пускового давления требуется применение специальных компрессоров высоких давлений или последовательная установка двух обычных компрессоров.

Основное эксплуатационное преимущество подъемников — отсутствие в скважине движущихся механизмов. Кроме того, они могут обеспечивать бесперебойную работу скважины при наличии на насосной станции двух компрессоров — рабочего и резервного. В то же время воздушные подъемники имеют следующие недостатки.

Таблица 5

Эксплуатационные показатели воздушных подъемников

Примечание. Воздухопроводная колонна расположена концентрично.

1. Коэффициент полезного действия водоподъемника ниже коэффициента полезного действия глубинных и центробежных насосов, поэтому для подъема одного и того же количества воды при такой установке расходуется больше энергии, чем при подъеме центробежным насосом.

2. Для работы воздушного водоподъемника с максимальным, коэффициентом полезного действия требуется погрузить форсунку воздухопроводной трубы в воду на глубину, в 1,5 раза превышающую высоту подъема воды из скважины. Поэтому иногда скважину приходится углублять значительно ниже подошвы водоносного горизонта, намеченного к эксплуатации.

3. При воздушной водоподъемной установке всегда необходимы резервуар и насосы второго подъема. Стоимость насосных станций и головных сооружений скважин, оборудованных этими водоподъемниками, значительно выше, чем стоимость тех же сооружений скважин с водоподъемниками других типов.

4. При небольших неисправностях компрессора наблюдается поступление в скважину машинного масла через воздухопроводные трубы.

5. Насосные станции скважин, оборудованных воздушными водоподъемниками, производят большой шум (шумят работающие компрессоры), поэтому устанавливать их среди жилых зданий, на территориях оздоровительных учреждений, в парках и других подобных местах нежелательно.

6. При интенсивном загрязнении атмосферного воздуха вредными веществами может произойти также и загрязнение воды, подаваемой из скважины водоподъемником.

Вследствие этих недостатков воздушные водоподъемники вытесняются глубинными насосами, выпуск которых сейчас значительно увеличен. Однако когда на изолированном объекте, требующем постоянного гарантированного водоснабжения, имеется всего

одна водозаборная скважина и нет возможности обеспечить резервный источник водоснабжения, в качестве водоподъемного устройства целесообразно использовать воздушный водоподъемник.

Насосы с горизонтальной осью — удобны в эксплуатации и имеют большую производительность, однако они применимы только при неглубоком и постоянном динамическом уровне I воды в скважинах. Если динамический уровень находится на глубине более 5 м, то эти насосы нужно устанавливать в специально сооруженных подвальных помещениях или в шахтах.

В таких сооружениях, даже при гидроизоляции стенок и пола, часто скапливаются поверхностная и грунтовая воды. Иногда вода также поступает из сальников, насосов, фланцев, задвижек I и стыков водопроводных труб. Обычно там сыро и грязно, поэтому трудно обеспечить необходимый санитарный режим насосного помещения и устья скважины. Кроме того, условия труда обслуживающего персонала в этих насосных станциях часто неудовлетворительны.

Поскольку во многих районах использования подземных вод наблюдается снижение уровней водоносных горизонтов, возникает необходимость опускания насосов до более низких отметок. Погружение насосов связано с длительной остановкой эксплуатации водозабора и углублением шахты.

Из сказанного видно, что наиболее совершенными являются I глубинные насосы с погружным электродвигателем, поэтому новые разведочно-эксплуатационные на воду скважины следует проектировать, исходя из оборудования их этими насосами.

Производительность всех типов насосов зависит в основном от их диаметра. Кроме того, чем больше диаметр насоса, тем он более надежен в эксплуатации. Исследования Н. Ф. Гуляева (1964) показали, что удельная стоимость 1 м бурения скважины на 1 м³ получаемой воды и эксплуатационная стоимость получения 1 м³ воды при больших дебитах скважин значительно ниже, чем те же показатели в скважинах, дающих меньше воды. Поэтому, если позволяют гидрогеологические условия, то следует проектировать разведочно-эксплуатационную скважину с большим эксплуатационным диаметром, чтобы ее можно было оборудовать достаточно производительным насосом.

Проектирование разведочно-эксплуатационных скважин для водоснабжения.
Белицкий А.С., Дубровский В.В., Издательство "Недра", 1968

http://www.geoda.ru/library/drilling/9/

Вернуться в раздел "Статьи"...