Погружные насосы – выбор подходящего оборудования и установка его в скважину

Выбор типа оборудования

Исходными данными, определяющими тип оборудования, являются фактические значения статического и динамического уровней, удельный дебит, а так же общий дебит скважины. Помимо этого, на выбор типа водоподъемного оборудования оказывают существенное влияние: диаметр эксплуатационной колонны скважины, необходимый напор над устьем скважины, присутствие электроэнергии и т. п.

Особенно распространенные водоподъемные установки - погружные электронасосы, а в отдельных случаях - эрлифты. На малодебитных скважинах, в основном при отсутствии электроэнергии, применяют штанговые поршневые насосы. Экономичны и комфортны в эксплуатации погружные насосы, КПД которых составляет около 70 %. Широкий диапазон их напоров, а также дебитов позволяет подобрать нужную марку насоса для практически любых гидрогеологических условий.

Подача погружного насоса не должна превышать определенный откачкой эксплуатационный дебит скважины. Использование эрлифтных установок экономически оправдано при эксплуатации водозабора из нескольких скважин, расположенных в непосредственной близости друг от друга.

Центробежные скважинные электронасосы

Насосы типа ЭЦВ с приводом от погружного электродвигателя широко применяются для подачи воды с общей минерализацией (сухой остаток) не больше 1500 мг/л.

В состав насоса входят ступени радиального или же полуосевого типа, подвод с защитной сеткой, обратный клапан, а так же устройство для присоединения водоподъемного трубопровода. Каждая 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 широко применяется для предотвращения проникновения породы и других частиц в насос. Обратный клапан предусматривается для предотвращения обратного течения воды через насос.

Работа насоса основана на силовом взаимодействии лопастей вращающегося рабочего колеса с потоком воды. Вращающий 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 создают вынужденное вращательное движение воды, увеличивая ее давление и скорость.

Всасываемая через сетку вода поступает в первое центробежное рабочее колесо, откуда под давлением выходит в лопаточный отвод, после этого направляется на вход следующего рабочего колеса и в следующий лопаточный отвод, из которого по колонне водоподъемных труб подается на поверхность. Диаметр труб водоподъемной колонны напрямую зависит от подачи насоса и принимается в соответствии с заводскими рекомендациями. В качестве водоподъемных используются насосно-компрессорные и обсадные трубы. Насосы могут выполнять работу на слив, быть подключенными к водонапорной сети или же к напорному баку.

Рабочее положение электронасоса - вертикальное: электродвигатель размещен внизу, насос - над ним. В процессе эксплуатации он находится под водой. Функционируют насосы с подпором, который должен быть не ниже значений, указанных в технических данных. Валы насоса, а так же электродвигателя объединены между собой грубой муфтой и вращаются в радиальных резинометаллических подшипниках, смазка и охлаждение которых производятся водой: в насосе - откачиваемой, в электродвигателе - залитой в полость статора. Электронасос никогда не должен выполнять работу «всухую», поскольку даже кратковременное включение аппарата в работу без воды приведет к повреждению подшипников и выходу его из строя

Насосы выпускаются в четырех конструктивных исполнениях:

- насосы с рабочими колесами, свободно перемещающимися вдоль вала. Осевое гидравлическое усилие, возникающее при работе насоса, воспринимается штампованными обоймами лопаточных отводов каждой ступени.

- насосы с рабочими колесами, зафиксированными на валу. Осевое гидравлическое усилие воспринимается опорным устройством, расположенным в электродвигателе.

- насосы с литыми (горшковыми) лопаточными отводами. Ступени насосов - полуосевого типа, рабочие колеса зафиксированы на валу. Осевое гидравлическое усилие воспринимается опорным устройством, расположенным в электродвигателе.

Погружные электродвигатели

Электродвигатель трехфазный асинхронный, с короткозамкнутым ротором, водозаполненный, погружной типа ПЭДВ состоит из статора, ротора, верхнего и нижнего подшипниковых щитов, упорного подшипника, днища, а так же диафрагмы. Статор представляет собой стальную трубу с запрессованным в ней пакетом, который крепится в корпусе нажимными шайбами и упорными кольцами. Электродвигатели ПЭДВ имеют литую изоляцию обмотки.

Обмотка статора объединена в звезду и имеет три вывода, к которым присоединяется токопроводящий кабель. Ротор - стальной вал с напрессованным на него пакетом и подшипниковыми втулками, изготовленными из нержавеющей стали. Пакеты статора и ротора набраны из отдельных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Ротор вращается в радиальных резнометаллических подшипниках, запрессованных в литые чугунные подшипниковые щиты. Подшипники смачиваются водой, залитой во внутреннюю полость электродвигателя. Для восприятия осевой нагрузки, возникающей при работе электронасосного аппарата, служит упорный подшипник, который состоит из пяты и подпятника. Пята установлена на роторе, подпятник - в корпусе на сферической втулке. В корпусе подпятника помещено отверстие для слива воды из электродвигателя.

Для залива воды на верхнем щите или же в подводе также предусмотрено отверстие. В рабочем состоянии отверстие герметично закрыто пробками. Между корпусом подпятника и днищем установлена резиновая диафрагма, служащая для компенсации тепловых расширений воды, а также для уравнивания давления между внутренней полостью электродвигателя и внешней средой. Подшипниковый щит, корпус подпятника , а также днище крепятся к статору шпильками. Внутренняя полость электродвигателя изолируется от попадания в нее воды, откачиваемой насосом.

Герметизация посадочных поверхностей подшипниковых щитов, корпуса подпятника, а также отверстия под шпильки и выводы производится резиновыми уплотнительными кольцами. Перед монтажом электронасосного аппарата внутреннюю полость электродвигателя заливают чистой профильтрованной питьевой водой с температурой не выше 25°C. Включение электронасосного аппарата без заблаговременного заполнения электродвигателя водой категорично запрещается, поскольку это приведет к аварии. Питание электродвигателей производится от сети трехфазного тока частотой 50 Гц и напряжением 380 Вольт.

Электродвигатели

Электродвигатель включается в сеть только через систему автоматического управления. Допускается работа электродвигателя при отклонениях напряжения от +10 до - 5 % номинального. Перед монтажом аппарата внутреннюю полость электродвигателя заполняют чистой неагрессивной водой, смазывающей и охлаждающей резинометаллические подшипники. Перепад давлений между внешней 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.