Для оборудования скважин вертикального дренажа следует, как правило, применять центробежные скважинные насосы с погружными электродвигателями ЭЦВ.

При выборе оборудования следует располагать следующими технико-эксплуатационными данными:

• статический уровень воды в скважине;
• характеристика скважины, выражающая зависимость между динамическим понижением уровня воды в скважине и дебитом, а также значения расчетных параметров динамического понижения S_c,d и дебита Q;
• глубина скважины, диаметр обсадной колонны (глухой и фильтровой части), интервал установки фильтра;
• отметки устья скважины и центра выходного отверстия отводящего трубопровода;
• требуемое избыточное давление при работе на закрытую трубопроводную сеть.

Требуемый напор следует определять по формуле:

H_t = S_c,s + S_c,d + D DL + H _и + l_f

где

S_{c, s} - статическое понижение уровня воды в скважине, м;

S_{c , d} - динамическое понижение уровня воды в скважине, м;

D DL - разность геометрических отметок устья скважины и сбросного отверстия отводящего трубопровода, м;

H _и - избыточный напор, необходимый для работы закрытой трубопроводной сети, м;

l_f - потери напора на трение по длине трубопровода и местные потери в арматуре, м;

l_f = l_l + l _x

где

l_l - потери по длине; определяются по номограмме 1;

l _x - потери в арматуре, определяются по номограмме 2.

Номограмма потерь напора в водоподъемных трубах на 100 м длины

Номограмма потерь напора в элементах системы трубопровода
(типовой скважинной установки включающей: 6 - 8 секций труб, плавное колено 90°, задвижку,
прямое колено 90° и выход трубопровода)

При подборе насоса необходимо использовать его напорную характеристику, только в области высокого КПД:

Характеристики электропогружных насосов типа ЭЦВ

Развиваемый напор Н_р выбранного насоса при подаче Q = Q_p должен быть не ниже требуемого.

H_t ≤ Н_р

Наилучший режим работы системы будет при совпадении оптимального режима работы насоса и скважины
Q_obs = Q_p и H_t = Н_р.

Допустимо применение насоса, у которого напор до 5% ниже требуемого. При этом необходимо предусмотреть следующие мероприятия:

• применить отводящий трубопровод увеличенного диаметра;
• уменьшить значения расчетных параметров Q_р и Н_р в допустимых пределах.

При расположении рабочего интервала напорной характеристики выше расчетного режима скважины необходимо предусмотреть один из следующих способов регулирования:

• дросселирование потока воды;
• подрезка рабочих колес насоса;
• снятие ступеней насоса;
• комбинированный способ.

Выбор того или иного способа регулирования определяется на основе технико-экономического расчета при условии минимума стоимости 1 м³ откачиваемой воды. Стоимость 1 м³ откачиваемой воды определится по формуле:

где

t - календарное время года (час);

h - коэффициент полезной работы скважины;

B_c - стоимость электроэнергии (коп/кВт);

h _m - КПД насоса после регулирования, %;

h _n - КПД электродвигателя;

V - объем откачиваемой воды;

U - доп. затраты на регулирование.

Предварительно способ регулирования выбирается по формуле:

где

H_a,1 - напор одной ступени;

j - количество ступеней:

а) при необходимо оставить одну ступень и обточить рабочие колеса;

б) при необходимо оставить одну ступень без обточки рабочего колеса;

в) при необходимо оставить две ступени и обточить рабочее колесо одной или двух ступеней;

г) при необходимо оставить две ступени и т.д.

При уменьшении мощности, потребляемой насосом, в результате подрезки диаметра рабочего колеса или снятием ступени следует предусмотреть замену погружного электродвигателя на меньший из ряда типоразмеров. Требуемую мощность электродвигателя допускается определять по формуле:

где

h _{т, b} - коэффициент полезного действия погружного насоса.

Регулирование дросселированием допустимо при условии

Коэффициент полезного действия погружного насоса при дросселировании определяется по формуле:

Подрезка наружного диаметра рабочего колеса приводит к снижению напорной характеристики насоса Q - H . При подрезке снижается также потребляемая мощность Р и значительно КПД - h _т. Значения соответствующих параметров при подрезке колеса определяются из формул:

где

D ; D_n - соответственно диаметры нормального и подрезанного рабочего колеса;

α, β и γ - коэффициенты пересчета, определяются по номограмме

Зависимость коэффициентов пересчетов
от подрезки рабочих колес погружных скважинных насосов

Напор многоступенчатых насосов снижается пропорционально числу снятий ступеней. КПД насоса практически остается постоянным.

Наилучший режим установки достигается, если напорная характеристика после снятия ступени проходит через заданную точку, в противном случае необходимо погасить излишний напор насоса посредством регулирования.

Комбинированный способ регулирования включает в себя снятие ступени с одновременной подрезкой рабочего колеса и заменой погружного электродвигателя с меньшей номинальной мощностью.

Источник: ВСН 33-2.2.03-86 Мелиоративные системы и сооружения.
Дренаж на орошаемых землях. Нормы проектирования

Статьи

Джабаров Н.Г., Джабаров А.Н. - Разработка технологических основ и нетрадиционных источников электроснабжения насосных установок вертикального дренажа (2010) 

Касымбеков Ж.К., Касымбеков Г.Ж. - Защита погружных насосов типа ЭЦВ от абразивного износа с помощью вакуум-гидроциклона (2012) 

Кузьменко А.А., Насыров В.Т. - Исследование показателей надежности погружных электронасосов на скважинах вертикального дренажа (1984)