• Главная
• Статьи

Подбор наиболее экономичного насоса ЭЦВ

Для подъема воды из скважин применяются в основном четыре типа водоподъемников:

— вакуум-сифонные установки
— центробежные насосы с горизонтальной осью
— скважиные насосы с трансмиссионным валом
— насосы с погружными электродвигателями

Вакуум-сифонные установки, как правило, обслуживают группы скважин. Из ограниченной глубины всасывания (до 7 м) они используются крайне редко. При оборудовании скважинны вакуум-сифонными установками по техническим причинам также трудно контолировать работу скважин, в частности расход воды в отдельных скважинах, глубину до уровней воды, и производить отборы проб для анализов.

Центробежные насосы с горизонтальной осью также имеют ограниченное применение из-за малой глубины всасывания (6-7 м). При глубине до динамического уровня более 6–7 м такие насосы монтируют в шахтах. Из-за значительной глубины шахт затрудняется эксплутация насоса и скважины.

Для подъема воды из скважины наиболее широко используются насосы с трансмиссионным валом и насосы с погружными электродвигателями.
Насосы с трансмиссионным валом и электродвигателями над устьем выпускаются промышленностью с электродвигателями либо с двигателями внутреннего сгорания типов УЦТВ, АТН и А.

Установки типа УЦТВ предназначены для подачи воды с общей минерализацией не более 2000 мг/л, водородным показателем рН от 6,5 до 9,5, температурой до 35 °С, с содержанием хлоридов не более 350 мг/л, сульфатов не более 500 мг/л, сероводорода — не более 1,5 мг/л, твердых механических примесей ие более 1000 мг/л (0,1% по массе). Насосная установка типа УЦТВ состоит из насоса и водоподъемного трубопровода с трансмиссионным валом, расположенных в скважине, опорного колена и привода. Привод вращается от электродвигателя, выпускаемого серийно, либо от дизеля через редуктор и карданный вал. В установках типов УЦТВ и АТН радиальные подшипники наcoca и трубопровода смазываются перекачиваемой водой.

В установках типа А подшипники насоса смазываются перекачиваемой водой, а подшипники трубопроводов — чистой водой под избыточным давлением от специального источника.
Марки установок расшифровываются следующим образом:
УЦТВ: У — установка, Ц — центробежная,
Т — с трансмиссионным валом, В — для подачи воды.
Цифры, стоящие после букв, показывают минимально доустимый для данной установки внутренний диаметр обсадной колонны (скважины), уменьшенный в 25 раз и округленный, мм.
Следующие цифры показывают подачу воды, м3/ч, напор, м.
Последние цифры показывают исполнение привода с дизельным двигателем через редуктор, с электродвигателем, с дизельным двигателем и ременной передачей.
АТН: А — артезианский, Т — турбинный, Н — насос.
Цифры после букв обозначают минимально доустимый диаметр обсадной колонны (скважинны), уменьшенный в 25 раз и округленный, мм;
следующие цифры — тип рабочего колеса (закрытое) н количество ступеней насоса.
А — артезианский. Цифры перед буквой обозначает внутренний диаметр обсадной колонны (скважины), уменьшенный в 25 раз и округленный, мм;
цифры после буквы показывают коэффициент быстроходности, уменьшенный в 10 раз, и количество ступеней насоса.

Насосы с трансмиссионным валом и дизельным двигателем используются там, где нет электроэнергии: при осушенни болот, орошении засушливых земель, на степных пастбищах для водопоя крупного и мелкого рогатого скота. В водоснабжении населенных пунктов их применяют редко. Широкое применение для подачи воды нз скважин получили скважинные насосы с погружными электродвигателями, изготовляемые отечественными заводами и зарубежными фирмами. Насосы с погружными электродвигателями по сравнению с насосами с трансмиссионным валом более экономичны, просты в монтаже и эксплуатации, легко автоматизируются, не требуют громоздких павильонов и постоянного наблюдения за их работой. Контроль за работой погружного агрегата осуществляется по амперметру, обычно устанавливаемому на централизованном диспетчерском пункте управления. Пункт управления может находиться на любом расстоянии от скважин, что важно при групповом их обслуживании.

В настоящее время скважины оборудованы в большинстве случаев скважинными насосами с погружными электродвигателями следующих марок:
АППТ — артезианским погружным прокачным антикоррозионным;
ЭЦВ — электрическим центробежным водоподъемным;
типа V (ГДР) и типа G (ПНР).
В настоящее время промышленностью выпускаются насосы марки ЭЦВ.
Они более экономичны, имеют высокий КПД и хорошие технические показатели. В связи с этим ниже будут описаны наиболее подробно только насосы марки ЭЦВ.

ХАРАКТЕРИСТИКА НАИБОЛЕЕ ЧАСТО ВСТРЕЧАЮЩИХСЯ
СКВАЖИННЫХ НАСОСОВ ЭЦВ

Насосы ЭЦВ — центробежные насосы с погружным электродвигателем (ГОСТ 10428—79*Е) предназначены для подачи воды с общей минерализацией (с сухим остатком) не более 1500 мг/л, водородным показателем (рН) 6,5–9,5, температурой до 25 °С и содержанием твердых механических примесей не более 0,01% по массе, хлоридов — не более 350 мг/л, сульфатов — не более 500 мг/л и сероводорода — не более 1,5 мг/л. В технически обоснованных случаях допускается использование насосов для подачи воды общей минерализацией до 2000 мг/л.

Агрегат состоит из центробежного насоса и погружного электродвигателя, валы которых соединены жесткой муфтой. Насос находится над электродвигателем. Между электродвигателем и насосом расположена всасывающая камера с предохранительной сеткой. По исполнению насосы бывают одно или многоступенчатые с вертикальным расположением вала и работают с подпором. Значения подпора для каждого насоса при нормальных условиях работы приведены в технической характеристике. Ступени насоса — радиального или полуосевого типа. Подшипники насоса и электродвигателя смазываются и охлаждаются водой. Насосы оснащены обратными клапанами тарельчатого или шарового типа и специальными напорными патрубками, предназначенными для подсоединения агрегата к водоподъемному трубопроводу.

Погружные электродвигатели, служащие приводом центробежных скввжинных насосов, асинхронные с короткозамкнутым ротором, водозаполняемые. Обмотка статора с соединенными фазами в «звезду» имеет три вывода, к которым подсоединяют токоподводящий кабель.
Электродвигатели ПЭДВ 0,5-93, ПЭДВ 0,7-93, ПЭДВ 1-93 и ПЭДВ 1,6-93 выполнены с литой изоляцией обмотки статора. Ток питающей сети напряжением 380 В и частотой 50 Гц, трехфазный (кроме электрососных агрегатов с однофазными электродвигателями ПЭДВ 0,5-93 и ПЭДВ 0,7-93). Условные обозначения насосов ЭЦВ расшифровываются следующим образом:
Первая цифра — порядковый номер модификации (при одних и тех же условиях эксплуатации),
Э — с приводом от погружного электродвигателя;
Ц — центробежный;
В — для подачи воды.
Цифры после букв обозначают минимально допустимый для данного типоразмера внутренний диаметр обсадной колонны (скважины), уменьшенный в 25 раз и округленный, мм,
следующие цифры — подача, м3/ч, и напор, м.
Для насосов, работающих на химически активной воде или воде с повышенной температурой и содержащимися сверх установленной нормы механическими примесями, в условном обозначении после чисел должны соответственно добавляться буквы X, Тр, Г.
Условные обозначения погружного электродвигателя ПЭДВ расшифровываются следующим образом:
Первая цифра — порядковый номер модификации электродвигателя,
П — погружной,
ЭД — электродвигатель,
В — водозаполняемый.
Цифры после букв обозначают мощность электродвигателя, кВт, и наибольший его диаметр, мм.
В графической характеристике насоса отражены:
Q — подача, м3/ч; Н — напор, м; N — мощность, кВт; n-КПД, %.

Насосы ЭЦВ10-63-40Г, ЭЦВ10-120-40Г, ЭЦВ10-16035Г. 2ЭЦВ12-255-30Г, ЭЦВ12-375-30, 1ЭЦВ14-120-540К, ЭЦВ14-210-300К, ЭЦВ 16-375-175К изготовляют для подачи воды общей минерализацией до 2500 мг/л, содержащей механические примеси массовой концентрацией до 0,05%. Насосы могут работать в течение 20 мин после пуска на воде, содержащей механические примеси массовой концентрацией до 1%, а в последующие 30 мин—до 0,5%.
Комплект поставки агрегата ЭЦВ состоит из следующих узлов:
— насоса;
— погружного электродвигателя;
— токоподводящего кабеля;
— системы автоматического управления;
— хомутов для крепления токоподводящего кабеля;
— контактных электротехнических гильз;
— липкой электроизоляционной, водостойкой полихлорвиниловой ленты.
По требованию заказчика могут быть поставлены только насос и погружной электродвигатель. Установки ЭЦВ14-120-540К, ЭЦВ14-210-300К и ЭЦВ16-375-175К комплектуют трансформатором.
Необходимость поставки монтажных хомутов, оборудования устья скважины и его комплектность оговаривают при заказе. Герметичные оголовки в комплект поставки не входят и в случае необходимости потребителю рекомендуется самостоятельно изготовить их по чертежам СКТБН (Специльное конструкторское технологическое бюро герметических и скважинных насосов). Выпускают насосы с подачей 1,6–375 м3/ч воды при напорах 25–540 м, с электродвигателями 0,4— 250 кВт, предназначенные для эксплуатационных колонн диаметром 100–402 мм.

Условные обозначения электродвигателей расшифровываются следующим образом:
серии МАПЗМ-14-32/2;
М — машина;
А — асинхронная;
П — погружная;
3 — порядковый номер серии из ряда погружных электродвигателей, разработанных Харьковским электромеханическим заводом;
М — конструктивный вариант электродвигателя данного типомера, который изменяется при внесении изменений в конструкцию электродвигателя;
14 — наружный максимальный диаметр электродвигателя, см;
32 — длина активной части статора;
2 — число полюсов;
серии ПЭДВ-2,8-140:
П— погружной;
ЭД — электродвигатель;
В — водозаполняемый;
2,8 — мощность, кВт;
140 — наружный максимальный диаметр, мм.
Электродвигатели насосов ЭЦВ-4-2-25 и ЭЦВ-42-40 водозаполняемые, погружного типа, в вертикальном исполнении, асинхонные, с короткозамкнутым ротором, однофазные. Могут подключаться к осветительной электросети напряжением 220 В. Указанные насосы поставляют с электродвигателями соответственно ПЭДГ-0,37-92 и ПЭДГ-0,75-92 (0,37 и 0,75 мощность электродвигателя в кВт; 92 — длина активной части статора, мм). Статор этих электродвигателей изолирован от воды цилиндрическим экраном.

Для остальных насосов ЭЦВ используют электродвигатели типа ПЭДВ или МАПЗ: погружные, асинхронные, с короткозамкнутым ротором, трехфазные, водозаполняемые. Для создания максимального напора и подачи воды при минимальной мощности и габаритах электродвигатели имеют частоту вращения 2850–2925 мин. Статор погружного электродвигателя представляет собой стальную трубу, в которую запрессован пакет статора, набранный из листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, предварительно покрытых лаком. Пакет крепится в корпусе нажимными шайбами и упорными кольцами. В пазу пакета уложена обмотка электродвигателя из медного провода с полихлорвиниловой или полиэтиленовой изоляцией (марки ПЭВВП). Обмотка статора соединена в «звезду».
Места соединений и подключения выводных концов провода изолированы липкой полихлорвиниловой лентой. Выводные концы токоподводящего кабеля выполнены из провода ВПП или ВПВ.

ПРОВОД ДЛЯ СКВАЖИННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
ПВВН ТУК ОММ 505-169—55

Ротор электродвигателя состоит из вала с напрессованным на него наборным пакетом из электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Листы ротора не покрывают лаком. Обмотка ротора короткозамкнутая, выполнена из алюминия, залитого под давлением, или из медных стержней специального профиля, замкнутого медными кольцами. На нижний конец вала насажена пята, на верхний — жесткая соединительная муфта. Верхний и нижний радиальные подшипники находятся соответственно в верхнем и нижнем щитах подшипников. В чугунные щиты запрессованы текстолитовые или резиновые на металлической основе втулки, образующие вместе с втулками из нержавеющей стали, запрессованными на вал ротора, радиальные подшипники скольжения. Через специальные отверстия в верхнем щите проходят выводные концы электродвигателя, уплотненные резиновыми кольцами.

Пята с подпятником воспринимает всю вертикальную нагрузку: механическую (вес вращающихся частей агрегата) и часть неуравновешенной гидравлической нагрузки, создаваемой рабочими колесами при работе агрегата. Пяту изготовляют из хромистой или нержавеющей стали и укрепляют на валу с помощью шпонки и фасонной гайки. Конструкции подпятников различны: они могут быть расположены в нижнем или верхнем (ниже пескосбрасывателя) щите электродвигателя. Подпятники изготовляют из хромистой стали в виде сегментов, закаленных до твердости HRC С-45-48, расоложенных на основании и закрепленных винтами; из текстолита совместно с нижним радиальным подшипником (электродвигатели МАЦЗ-14-32/2) или резинометаллическими (электродвигатели серии ПЭДВ). В некоторых электродвигателях подпятник покоится на сферическом штифте, что позволяет ему самоустанавливаться. В этом случае подпятник закрепляется в корпусе с помощью кольцевой шпонки и штифта. Для смазки и охлаждения водой в текстолитовом и резиновом подпятнике имеются радиальные канавки.

В некоторых конструктивных вариантах подпятник выполнен совместно с нижним вкладышем радиального подшипника вала электродвигателя. Подпятник является наиболее ответственной частью агрегата, но он часто выходит из строя из-за неправильного сопряжения электродвигателя с насосом, наушения нормальной смазки и охлаждения водой или попадания в корпус электродвигателя механических примесей вместе с водой. Разработаны конструкции электродвигателей (ПЭДВ) с подпятниками, полости которых полностью герметизированы от внешней среды.

Герметизация осуществляется специальными резиновыми кольцами уплотнения, расположенными в верхней части электродвигателя ниже пескосбрасывателя и диафрагмы, установленной в нижней части корпуса. Диафрагма уравновешивает перепады давления между внутренней полостью электродвигателя и окружающей средой. В некоторых конструкциях в нижней части электродвигателя вместо резиновой диафрагмы установлен глухой фланец, изолирующий полость электродвигателя от воды.

Рабочая часть насоса ЭЦВ состоит из стального или чугунного корпуса, в котором находятся направляющие аппараты и лопостные колеса. Корпуса секций насосов для скважин диаметром 100 мм чугунные или пластмассовые, для скважин диаметром 150 мм чугунные, для скважинн диаметром 200 мм пластмассовые на стальной основе. Для скважинн диаметром до 250 мм используют опрессованные из пластмассы направляющие аппараты и лопастные колеса. Лопастные колеса насажены на вал насоса и закреплены призматической шпонкой. Корпуса напорных секций между всасывающей и напорной камерой стянуты стальными стяжными болтами или шпильками. Заданное расстояние между рабочими колесами фиксируется дистанционными распорными втулками. В отдельных моделях насосов ЭЦВ осевые силы и масса вращающихся деталей воспринимаются сменным опорным кольцом или самоустанавливающейся пятой гидродинамического типа, находящимся во всасывающей камере, в других моделях — пятой, находящейся в нижней крышке электропривода.

Для уменьшения гидравлической нагрузки во втулках лопастных колес насосов для скважин диаметрами 150 и 250 мм предусмотрены разгрузочные отверстия. Вкладыши радиальных подшипников выполнены из графита или резины с продольными канавками для смазки и охлаждения водой. В верхней части насоса помещена клапанная коробка с тарельчатым или шарообразным клапаном. Насосы типа ЭЦВ почти не отличаются по типоразмерам.

Исключение составляют насосы с высоким напором (более 180 м), в которых предусмотрены промежуточный радиальный подшипник и дополнительный узел подпятника, расположенный в самом насосе. В корпусах всасывающей и напорной камер некоторых конструкций имеются сверленые каналы, по которым проходит вода для смазки и охлаждения радиальных подшипников. Вода, находящаяся под большим напором после последней ступени насоса, поступает в кольцевой зазор между вкладышем радиального подшипника и втулкой вала, смазывая подшипник, и через канал изливается в скважину. В кольцевой зазор нижнего радиального подшипника вода поступает по каналу из первой ступени насоса и истекает во всасывающую камеру насоса. Для транспортирования воды от насоса до поверхности земли используют обычные газовые или буровые трубы со стальными муфтами или фланцевым соединением.

Применять чугунные резьбовые соединительные муфты не рекомендуется, так как они не выдерживают большой механической нагрузки. Хотя фланцевое соединение значительно удлиняет сроки монтажа и демонтажа насосного агрегата, оно позволяет надежно предохранять изоляцию кабеля, идущего к электродвигателю, от повреждения. Для этого во фланцах делают вырезку, через которую пропускают кабель и крепят к трубе хомутами. При монтаже насосного агрегата на газовых трубах с муфтовым соединением в местах муфт кабель защищается от повреждения металлическими кожухами из листовой стали и также крепятся к трубам хомутами. К последней напорной трубе приваривают фланец и прикрепляют резьбовыми шпильками к опорной части. Опорная часть представляет собой квадратную плиту с отверстиями под анкерные болты, отлитую вместе с коленом. Опорная плита устанавливается на фундамент и крепится анкерными болтами. Кабель выводится через отверстие в опорной плите агрегата.

В верхней части колена имеется резьбовое отверстие для установки манометра. На напорном колене устанавливают задвижку, водомер и обратный клапан. При подаче воды насосом в резервуар, в котором наивысший уровень воды находится ниже напорного колена, устанавливать обратный клапан не рекомендуется. Электропусковая и контольная аппаратура, поставляемая заводом, представляет собой магнитную пусковую станцию. Кроме магнитного пускателя в пусковой станции смонтированы различные реле, предохраняющие электродвигатель от преждевременного выхода из строя. В пусковой станции монтируется защита от перегрузок (тепловое или индуктивное реле), защита от короткого замыкания в цепи управления и в силовой линии, защита электродвигателя от холостого хода и работы от двух фаз и другие датчики.

К контрольноизмерительным приборам относятся манометр и амперметр, по показаниям которых судят о работе агрегата. На показаниях амперметра отражаются возникновение добавочных механических сопротивлений износа радиальных подшипников, подпятника электродвигателя, вынос вместе с водой механических примесей (песка, глины) и т. д.
Для продолжительности работы насосного агрегата используется счетчик времени СВ-4. Для автоматиции процесса к пусковой станции дополнительно подключают различные реле:
максимального и минимального уровня воды в резервуаре или водонапорной башне,
реле давления, максимальной глубины до динамического уровня воды в скважине и другие реле специального назначения.
Пусковая станция с контрольными приборами может быть расположена на любом расстоянии от скважины, что удобно при групповом управлении насосными агрегатами.