دليل تحديد حجم مضخات الآبار العميقة: كيفية حساب معدل التدفق والضغط الديناميكي الكلي

لا ينبغي اختيار مضخة البئر العميقة حسب عمق البئر وحسب أو حجم أنبوب التفريغ أو قوة المحرك. يجب أن توفر المضخة الصحيحة التدفق المطلوب عند الرأس الديناميكي الإجمالي الفعلي للنظام (TDH).معاً، هذه القيمتان تشكلان نقطة عمل المضخة: معدل التدفق عند رأس محدد.

إذا تم التقليل من متطلبات التدفق ، فقد لا يلبي النظام الطلب على الري أو إمدادات المياه أو العملية. إذا تم حساب الرأس بشكل غير صحيح ، فقد توفر المضخة كمية صغيرة جدًا من المياه ،تعمل بعيدا عن نطاقها الفعال، زيادة في حمولة المحرك أو الدورة الزائدة أو تشغيل البئر دون مستوى ضخ آمن. لذلك يبدأ التحديد الموثوق به من خلال بيانات الموقع ، وليس من خلال رقم النموذج.

يوضح هذا الدليل كيفية حساب معدل التدفق المطلوب و TDH لمضخة البئر العميق أو فتحة الحفر ،كيفية تجنب الأخطاء الشائعة وكيفية استخدام نقطة العمل الناتجة على منحنى أداء الشركة المصنعة.

لقياس مضخة غمرة عميقة ، تحديد التدفق الذي يتطلبه التطبيق وحساب TDH في ظل ظروف التشغيل المتوقعة. في شكله الأكثر فائدة ، فإن الحساب هو:

بالنسبة للتفريغ المفتوح في خزان تنفسي ، يمكن أن يكون رأس الضغط المطلوب في المخرج صفر. لخط الري المضغوط ، خزان الضغط أو اتصال العملية ،يجب تحويل الضغط المتبقي المطلوب إلى أمتار أو أقدام من الماء وإضافته إلى TDH.

يتم اختيار المضخة النهائية من منحنى أدائها Q-H عند نقطة العمل المحسوبة. لا تختار مضخة فقط لأن رأسها الأقصى أو تدفقها الأقصى يبدو أنه يتجاوز المتطلب.هذه القيم القصوى تحدث في نقاط عمل مختلفة.

معدل التدفق هو حجم المياه الذي يجب تسليمه لكل وحدة من الوقت. ويتم التعبير عنه عادةً في م 3 / ساعة أو ل / ثانية أو US GPM. يأتي تدفق التصميم الصحيح من التطبيق ،ليس من قطر منفذ المضخة.

وتشمل نقاط البداية النموذجية:

• الري الزراعي: الطلب على المياه للمحاصيل ، والمساحة المروية ، وحجم منطقة الري ، ومعدل التطبيق وساعات الضخ المتاحة.
• الإمدادات البلدية أو المجتمعية: متوسط الطلب، الطلب في ساعات الذروة، حجم التخزين والإنتاج المسموح به من البئر.
• نقل المياه الصناعية: استهلاك العملية، وحجم الدفعة، وخطط التشغيل ومتطلبات الإفراط.
• الثروة الحيوانية وتربية الأحياء المائية: الاستهلاك اليومي، وذروة الاستخدام، ومتطلبات الدوران أو تبادل المياه.
• ملء الخزان: حجم الخزان القابل للاستخدام مقسوما على وقت ملء المسموح به.

مثال: يجب ملء خزان تخزين 400 متر مكعب في خمس ساعات. تجاهل السعة الاحتياطية في الوقت الحالي:

يجب أن تكون تدفق التصميم متوافقة مع الغلة المستدامة للبر. مضخة التي تزيل المياه بشكل أسرع من طبقة المياه الجوفية ويمكن أن تسترد البئر قد تسبب سحبًا مفرطًا ،تدفق غير مستقرعندما يتجاوز الطلب الإنتاج الآمن من البئر، فإن زيادة التخزين أو تمديد وقت الضخ غالبا ما يكون أكثر أمانا من تثبيت مضخة أكبر.

غالبًا ما يتم الخلط بين ثلاثة أعماق أثناء اختيار مضخة البئر العميق:

• مستوى المياه الثابتة: المسافة من النقطة المرجعية عند رأس البئر إلى سطح المياه عندما يتم استرداد البئر ولا تعمل المضخة.
• مستوى المياه المضخة ، والذي يطلق عليه أيضًا مستوى المياه الديناميكي: مستوى المياه أثناء ضخ البئر في أو بالقرب من تدفق التصميم.
• عمق إعداد المضخة: العمق المادي الذي يتم فيه تركيب مدخّل المضخة أو مجموعة المضخة.

بالنسبة لمكون الرفع الرأسي من TDH ، استخدم مستوى مياه الضخ المتوقع في التدفق المصمم. لا تستخدم تلقائيًا عمق البئر الكلي أو عمق ضبط المضخة.يمكن تركيب المضخة تحت مستوى المياه المضخة للحفاظ على الغرق وتبريد المحرك، ولكن المياه تحت مستوى الضخ هي بالفعل تحت الضغط على جانبي المضخة ولا يخلق نفس الرفع الساكن الإضافي.

يجب أن ينظر التصميم العملي إلى أدنى مستوى متوقع لمياه الضخ، بما في ذلك التراجع الموسمي للمياه الجوفية، والسحب على المدى الطويل والتداخل من الآبار القريبة.يجب أن تظل إعداد المضخة عميقة بما فيه الكفاية للغرق الآمن، ولكن لا تزال تحترم بناء البئر، ومناطق الرواسب، ومتطلبات تبريد المحرك والقيود على الكابلات.

الارتفاع الرأسي هو الفرق في الارتفاع بين مستوى المياه المضخة وارتفاع الإفراج النهائي. قم دائمًا بقياس الارتفاعات من نفس المعيار المرجعي.

إذا كان مستوى المياه المضخة 60 مترًا تحت الأرض وتدخل المياه إلى خزان تنفسي على ارتفاع 12 مترًا فوق الأرض:

إذا كانت نقطة التفريغ تحت رأس البئر، استخدم الفرق الفعلي في الارتفاع بدلاً من إضافة المسافات ميكانيكياً.يجب أن يصف الحساب تغير الطاقة بين سطح المياه المصدر في ظل ظروف الضخ ونقطة التسليم.

فقدان الاحتكاك هو الرأس المستهلكة كما الماء يتحرك من خلال الصعود الرئيسي، خط الأنابيب الأفقي والمنشآت.العمر وعدد الصمامات والأدواتقد يكلف أنبوب صغير أقل في البداية، ولكن يمكن أن يضيف مصدر كبير واستهلاك الطاقة على مدى حياة النظام.

بالنسبة لأنظمة المياه، يقوم المهندسون عادةً بحساب خسائر الأنابيب المستقيمة مع معادلة هيزن ويليامز أو معادلة دارسي ويزباخ. استخدم القطر الداخلي الفعلي، وليس فقط حجم الأنابيب الاسمي،وحساب الخسارة في تدفق التصميمثم تضمّن خسائر طفيفة من المكونات مثل المرفقين، والقضبان، والخفضات، والصمامات الاحتياطية، وصمامات العزل، ومقاييس التدفق، والمرشحات وظروف الدخول أو الخروج.

سير العمل العملي هو:

1. قم بإدراج كل قسم من أنابيب الأنابيب حسب المواد والقطر الداخلي والطول.
2. حساب السرعة وفقدان الاحتكاك في كل قسم في التدفق المصمم.
3. إضافة معامل طول أو خسارة معادلة للأدوات والصمامات.
4. تشمل الخسائر من خلال المرشحات ومبادلات الحرارة أو غيرها من المعدات من بيانات المورد.
5. إضافة الخسائر للحصول على رأس الاحتكاك للنظام في تدفق العمل.

فقدان الاحتكاك يرتفع بسرعة مع زيادة التدفق. إذا تغير طلب المشروع ، اعيد حساب الخسارة بدلاً من قياسها بشكل خطي. تحقق أيضًا من سرعة الماء: يمكن أن يخلق أنبوب صغير الحجم احتكاكًا كبيرًا ، ويمكن أن يضرب المياه.مطرقة المياه والتكلفة التشغيلية المفرطة، في حين أن أنابيب كبيرة غير ضرورية تزيد من تكلفة رأس المال.

إذا كانت نقطة التسليم يجب أن تحتفظ بالضغط، تحويل هذا الضغط إلى رأس المياه وإضافته إلى TDH.

• 1 بار يعادل حوالي 10.2 متر من رأس الماء.
• 1 psi يعادل حوالي 2.31 قدم من رأس الماء.
• 1 متر من رأس المياه حوالي 9.81 كيبا.

على سبيل المثال ، الضغط المطلوب في منفذ 3 بار هو:

استخدم ضغط المقياس المطلوب في نقطة التسليم. لا تضيف ضغط جوي إلى نظام مفتوح. إذا كان السائل المضخة له كثافة مختلفة بشكل كبير عن الماء،يجب أن تستخدم عملية تحويل الضغط إلى الرأس الجاذبية النوعية للسائل.

بعض حسابات الحجم المبسطة تجمع بين جميع الخسائر الديناميكية في بدل واحد من الاحتكاك. للحصول على نتيجة أكثر دفاعا، تحديد الخسائر التي تعرف بشكل منفصل. صمامات التحقق والمرشحات،صمامات التحكم، يمكن أن تؤدي عدادات المياه ومعدات المعالجة إلى خسائر كبيرة في الرأس، وخاصة عند تدفق كبير أو عند التلوث.

استخدم بيانات انخفاض الضغط من الشركة المصنعة عندما تكون متاحة.لا ينبغي أن يحصل خط المياه النظيفة ذو القطر الكبير على نفس الحد من الحد من الحد من الحد من الحد من الحدقد يكون هامش التصميم المتواضع مناسبًا لعدم اليقين ، ولكن زيادة حجم الرأس بنسبة كبيرة يمكن أن تحرك نقطة التشغيل بعيداً عن منطقة أفضل كفاءة.

افترض أن مشروع إمدادات المياه بعمق البئر لديه ظروف التشغيل التالية:

• التدفق المطلوب: 80 متر3/ساعة.
• مستوى المياه المضخة: 60 متر تحت مستوى مرجعية رأس البئر.
• مدخل الخزان: 12 متر فوق مستوى مرجعية رأس البئر.
• الخسارة المحسوبة للأنابيب والمنشآت عند 80 م3/س: 8 م.
• الضغط المتبقي المطلوب في اتصال الخزان: 3 بار، مما يعادل 30.6 متر من رأس الماء.
• خسارة المعدات الإضافية: 2 م.

أولاً حساب الرفع الرأسي:

ثم حساب TDH:

وبالتالي فإن نقطة العمل المطلوبة هي حوالي 80 م 3 / ساعة عند 113 م TDH. هذه هي النقطة التي يجب أن تكون موجودة على منحنى أداء المضخة.الحساب لا يعني أن المضخة الملصقة برأس 113 متر أقصى سوف تسلم 80 م 3 / ساعةيجب على النموذج أن يعطي كلتا القيم في نفس نقطة التشغيل.

يظهر منحنى المضخة كيف يتغير الرأس مع التدفق لنموذج معين ، والسرعة ، وتكوين الدوائر وعدد المراحل.تحدث نقطة التشغيل الفعلية حيث منحنى المضخة يقطع منحنى النظام.

عند مراجعة النموذج المرشح:

• تحديد مساحة 80 متر / ساعة على محور التدفق الأفقي وحوالي 113 متر على محور الرأس الرأسي.
• تأكيد أن منحنى النموذج يمر عبر هذه النقطة أو قريب منها ضمن نطاق العمل الموصى به من قبل الشركة المصنعة.
• تفضل العمل بالقرب من المنطقة الفعالة والمستقرة للنموذج ، وليس عند رأس الإغلاق أو في الطرف الأيمن القصير من المنحنى.
• تحقق من الطاقة الممتصة في نقطة العمل واختيار محرك مع هامش الخدمة المطلوبة في ظل الظروف القياسية والمنشأة المعمول بها.
• التحقق من الكفاءة، الحد الأدنى للتدفق، الحد الأقصى للتدفق المسموح به، عدد المراحل، حجم التفريغ وأداء عدم الإفراط في الحمل عند الاقتضاء.
• مراجعة النظام عند الحد الأدنى والحد الأقصى من مستويات المياه المتوقعة.يمكن لمستوى المياه الأعلى أن يحرك المضخة إلى نقطة تشغيل ذات تدفق أعلى وقد يزيد من حمولة المحرك.

يمكن أن يوفر تشغيل التردد المتغير مرونة التحكم ، ولكن يجب التحقق من المحرك والكابلات والتبريد والحد الأدنى للسرعة وحماية الهارمونية ومدى تشغيل المضخة.لا يصلح VFD اختيار هيدروليكي غير مناسب بشكل أساسي.

تعيين عمق المضخة هو قرار تثبيت، وليس بديلاً عن TDH. ضع المضخة تحت أدنى مستوى متوقع لمياه الضخ مع الغمر الكافي لمنع الدوامات.دخول الهواء وفقدان التبريدفي نفس الوقت، تجنب وضع المضخة في منطقة إنتاج الرواسب أو قريبة جدا من قاع البئر.

يعتمد الغمر المطلوب على تصميم المضخة ، والجريان ، وقياس البئر ، وسرعة المدخل ومتطلبات الشركة المصنعة. تعتمد المحركات الغارقة على الماء الذي يتحرك عبر المحرك للتبريد.في بئر قطره كبير، خزان مفتوح أو تثبيت غير عادي، قد تكون هناك حاجة إلى غطاء تحفيز التدفق. تأكيد سرعة التبريد وتعليمات التثبيت للمحرك المحدد.

نقطة العمل الهيدروليكية تضيق النماذج المتاحة ، ولكن عائلة المنتجات النهائية تعتمد أيضًا على قطر البئر وجودة المياه والمواد والجهد وظروف التثبيت.

• سلسلة QJ: مخصصة لرفع مياه الآبار العميقة أو فتحات الحفر وتتوفر في تكوينات لمصادر المياه والمواد المختلفة. إنها نقطة البداية الرئيسية لمهندسة وظائف الآبار العميقة ،بما في ذلك المشاريع ذات التدفقات العالية والتكاليف العالية.
• سلسلة SP: مجموعة مضخات الحفر الغارقة البالغة 4 بوصة و 6 بوصة و 8 بوصة و 10 بوصة تسمح بالاختيار حسب قطر الحفر ونقطة العمل. يتضمن الكتالوج مجموعات متعددة المراحل ،لذلك يجب التحقق من تدفق ورأس على منحنى النموذج الفردي بدلا من استنتاج من قطر المضخة.
• سلسلة QS: مناسبة لمهام نقل المياه الغواصة الأصغر أو المختلفة حيث تتطابق المتطلبات الهيدروليكية وتنظيم التثبيت مع السلسلة. تأكيد أن النموذج المحدد،حالة التبريد و هندسة البئر مناسبة قبل استخدامه كاختيار حفرة.

بالنسبة للمياه السامة أو المعدنية ، فإن اختيار المواد هو جزء من تحديد حجم المضخة لأن التآكل والتكسير يؤثران على الموثوقية. يمكن أن تشمل التكوينات المتاحة الحديد الزهري ،الصلب المقاوم للصدأ أو غيره من السبائك حسب السلسلة والوسيلةيجب مراجعة تحليل الماء قبل اختيار المواد المبللة.

عمق البئر لا يساوي رأس الرفع. استخدم مستوى المياه المضخة، ارتفاع التفريغ، الاحتكاك والضغط المطلوب.يتم التحقق بشكل منفصل من عمق ضبط المضخة من أجل الغرق وسلامة التثبيت.

ينخفض مستوى المياه أثناء الضخ. يمكن أن يقلل استخدام المستوى الساكن المسترد من تقدير الرفع ويسبب تدفقًا غير كافٍ عند تشغيل المضخة.

خطوط الأنابيب الطويلة، والقطر الداخلي الصغير، والصمامات والمرشحات يمكن أن تضيف رأس كبير. حساب هذه الخسائر في تدفق التصميم.

عادةً ما يكون الحد الأقصى للرأس قريبًا من التدفق الصفر ، ويحدث الحد الأقصى للتدفق عند الرأس المنخفض بكثير. قوة المحرك وحدها لا تحدد الواجب الهيدروليكي. استخدم دائمًا منحنى Q-H.

يمكن أن يؤدي الهامش الكبير غير المحقق إلى زيادة حجم المضخة وزيادة السرعة واستهلاك الطاقة ، وتحريك التشغيل خارج النطاق المفضل.معالجة عدم اليقين من خلال سيناريوهات تشغيل واقعية ومراجعة المنحنى.

للحصول على توصية مضخة مفيدة من الناحية الفنية والاقتراح، قدم:

• معدل التدفق المطلوب وما إذا كان مستمرًا أو ذروة أو متغير.
• مستوى المياه الثابتة ومستوى مياه الضخ عند تدفق الاختبار المحدد.
• عمق البئر، والقطر الداخلي للغلاف والقيود المفروضة على إعداد المضخة.
• ارتفاع التفريغ والضغط المتبقي المطلوب في نقطة التسليم.
• مادة القيادة والأنابيب، والقطر الداخلي، والطول والإصلاحات.
• درجة حرارة المياه، الحموضة الحمضية، محتوى الكلوريدات، محتوى الرمل وغيرها من بيانات تحليل المياه المتاحة.
• مصدر الطاقة: الجهد، التردد، المرحلة، و طريقة البدء أو التحكم.
• اتجاه التثبيت، ظروف التبريد، طول الكابلات والظروف المحلية المحيطة أو الارتفاع.

مع هذه المعلمات، يمكن للمصنع حساب أو التحقق من TDH، وتحديد المنحنيات المرشحة، والتحقق من حمولة المحرك وتوصية المواد والاكسسوارات.

لا. يستند الرأس المطلوب إلى مستوى المياه المضخة، وارتفاع التسليم، والاحتكاك وضغط المخرج المطلوب. عمق البئر الإجمالي وعمق ضبط المضخة هي معايير التثبيت،مكونات غير أوتوماتيكية للرفع الرأسي.

استخدم مستوى المياه المضخة أو الديناميكية المتوقعة في التدفق المصمم. قم أيضًا بتقييم أدنى مستوى تشغيل موسمي. مستوى المياه الثابت مفيد لفهم السحب ،ولكن عادة ما يقلل من الرفع أثناء الضخ.

بالنسبة للمياه النظيفة بالقرب من درجة حرارة الغرفة، اضرب بار بـ 10 تقريبًا.2لذلك، 3 بار هو حوالي 30.6 م من رأس المياه. للكثافة السائلة الأخرى، ضبط التحويل باستخدام الجاذبية النوعية.

ليس بنفس الكمية. تركيب المضخة أعمق من سطح المياه المضخة يزيد من الغرق، لكنه لا يضيف تلقائيًا هذا العمق الكامل إلى الرفع الساكن.حساب الرفع من مستوى المياه المضخة إلى ارتفاع التفريغ.

لا. الحد الأقصى للرأس و الحد الأقصى للتدفق هي نقاط نهاية المنحنى ولا تحدث معًا. يجب أن يستوفي النموذج المختار التدفق المطلوب و TDH في نقطة عمل واحدة ضمن نطاق التشغيل الموصى به.

لا توجد نسبة عالمية تناسب كل مشروع أولاً احسب الخسائر المعروفة وتغير مستوى المياه الموثوق به أضف فقط إعفاء مبرر للاحتمالات المتبقيةثم التحقق من كل من نقاط التشغيل العادية وأسوأ الحالات على المنحنى.

يبدأ حجم مضخة البئر العميقة الصحيح مع نقطة العمل ، وليس مع عمق البئر أو تصنيف المحرك. حساب التدفق المطلوب من الطلب الفعلي ، واستخدام مستوى المياه الضخة لرفع عمودي ، إضافة الأنابيب ،خسائر التجهيزات والمعدات، تحويل ضغط المخرج المطلوب إلى الرأس، ومن ثم مطابقة التدفق المشترك و TDH إلى منحنى أداء الشركة المصنعة.

في المثال الوارد في هذا الدليل، يبلغ الحمل المطلوب حوالي 80 م3/ساعة عند 113 م TDH. لا يزال الاختيار النهائي يتطلب تأكيد قطر البئر ومستويات المياه، والأنابيب، وإمدادات الطاقة،جودة المياه، تبريد المحرك و منحنى النموذج المختار.

تحتاج إلى توصية مضخة عميقة؟ أرسل SLAPK التدفق المطلوب، مستويات المياه الساكنة والضخة، ارتفاع التفريغ، تفاصيل خط الأنابيب، ضغط المخرج، قطر البئر،تحليل المياه وإمدادات الكهرباءيمكن لمهندسيننا مراجعة نقطة العمل وتوصية QJ مناسبة، SP أو تشكيل مضخة غمر أخرى.