كيفية تحديد حجم المضخة الرئيسية للضخ؟

النفق الرئيسي المرتفع هو الأنابيب العمودية التي تحمل المياه من مضخة حفرة غارقة في الماء إلى رأس البئر. قد يبدو اختيارها بسيطًا:ربط أنبوب إلى منفذ المضخة وتوسيعه إلى السطح.

في الممارسة العملية ، يؤثر التيار الصاعد على أداء المضخة واستهلاك الطاقة وحمل التثبيت ومطرقة المياه والصيانة والموثوقية على المدى الطويل.

أنبوب صغير جدا ينتج سرعة المياه العالية وفقدان الاحتكاك المفرط. ثم يجب أن تعمل المضخة ضد رأس إضافي،والتي يمكن أن تقلل من تدفق التسليم وزيادة استهلاك الطاقة.

إن الأنابيب الكبيرة غير الضرورية تكلف أكثر، وتضيف الوزن وقد يكون من الصعب تركيبها داخل غلاف البئر المتاح.

كما أن اتصال تفريغ المضخة ليس بالقطر الصحيح تلقائيًا لجميع المضخة الصاعدة. يحدد حجم منفذ الاتصال الميكانيكي على المضخة المختارة.يجب التحقق من قطر الأنابيب النهائي باستخدام تدفق التصميم، قطر الأنابيب الداخلية، الطول، المواد، وضغط التصنيف وظروف التثبيت.

يربط المضخة المغمورة مع رأس البئر بجهاز رئيسي مرتفع ، يسمى أيضًا أنبوب عمود أو أنبوب هبوط أو أنبوب تصريف.

اعتمادا على المنشأة، يمكن تصنيعها من:

• فولاذ الكربون

• الفولاذ المغلف

• الفولاذ المقاوم للصدأ

• HDPE

• uPVC

• أنابيب مرنة مقوية

• مادة أخرى معتمدة لأنابيب الضغط

يجب أن يحمل الأنابيب المياه المضخة مع دعم أو استيعاب الأحمال التي تنتجها مجموعة المضخة والكابلات وصمامات الانسداد وعمود المياه.

في بعض المنشآت ، يدعم المضخة بشكل ميكانيكي بواسطة الرأس الصاعد. في أماكن أخرى ، يتم توفير كابل أمان منفصل أو نظام دعم.يجب أن يكون الترتيب الكامل متوافقًا مع تعليمات مصنع الأنابيب ومتطلبات التثبيت المحلية.

قطر الأنابيب يؤثر على سرعة الماء وفقدان الاحتكاك.

بالنسبة لمعدل تدفق معين، فإن تقليل القطر الداخلي يزيد من السرعة.السرعة العالية عموما يزيد من خسارة الاحتكاك ويجعل النظام أكثر حساسية لحركة الصمام المفاجئة والضخ بدء أو وقف.

زيادة قطر الأنابيب يقلل من سرعة وخسارة الاحتكاك، ولكنه يزيد أيضا من تكلفة المواد، ووزن الأنابيب والمساحة المطلوبة داخل البئر.

وبالتالي فإن القطر الصحيح هو توازن بين:

• تدفق المضخة المطلوب

• سرعة الماء المقبولة

• خسارة الاحتكاك المسموح بها

• إجمالي تكلفة التثبيت

• تصنيف الضغط في الأنابيب

• المساحة المتاحة من الغلاف

• المقاومة الميكانيكية

• متطلبات التثبيت واسترداد

يجب اختيار حجم الأنابيب كجزء من نظام الضخ الكامل وليس بعد طلب المضخة بالفعل.

عادة ما يوفر كتالوج مضخة فتحة تفريغ حجم منفذ التفريغ لكل عائلة مضخة.

على سبيل المثال ، يمكن لعائلات نموذج SLAPK 6SP المختلفة استخدام اتصالات تفريغ مختلفة لأن نطاقات التدفق الاسمية مختلفة.سلسلة 8SP عموما يخدم واجبات تدفق أعلى ويستخدم اتصالات منفذ أكبر.

ومع ذلك ، فإن بعد المخرج لا يحدد بشكل مستقل أفضل قطر رئيسي مرتفع.

يمكن استخدام انتقال هندسي قصير عندما يختلف قطر الأنابيب المحسوب عن منفذ المضخة بشرط أن:

• الانتقال ميكانيكيا مناسب.

• الضغط الكافي

• الاتصال لا يخلق خسارة محلية مفرطة.

• الانتقال يناسب داخل الغلاف

• ويمكن انخفاض الجمع واستعادة بأمان.

• المصنع يوافق على التكوين

لا تختار أنبوبًا فقط لأن حجمها الاسمي يطابق خيط الخروج أو الشبكة.

يجب أن يكون حجم الرئيسي المرتفع في التدفق التصميم الفعلي ، وليس الحد الأقصى للدفق المنشور للمضخة.

يجب أن يأتي تدفق التصميم من التطبيق، مثل:

• الطلب على الري

• استهلاك المياه البلدية

• وقت ملء خزان التخزين

• الطلب على العمليات الصناعية

• احتياجات الماشية من المياه

• متطلبات مياه الحريق

• نقل المياه من المناجم أو البناء

يجب أن توفر المضخة المختارة هذا التدفق عند الرأس الديناميكي الإجمالي المحسوب.

إذا كان النظام سيعمل عند عدة معدلات تدفق، تحقق من أنبوب في:

• الحد الأدنى للتدفق المستمر

• تدفق التصميم الطبيعي

• الحد الأقصى للتدفق المتوقع

• حدود التشغيل لسرعة متغيرة

• التدفقات المستقبلية للتوسع، إذا تأكدت

لا تزداد خسارة الاحتكاك بشكل خطي مع التدفق. يمكن أن يؤدي زيادة صغيرة نسبيا في التدفق إلى زيادة أكبر بكثير في خسارة الأنابيب.

الحسابات الهيدروليكية يجب أن تستخدم القطر الداخلي للأنابيب.

أنابيب ذات حجم اسمي واحد يمكن أن يكون لها قطرات داخلية مختلفة بسبب:

• سمك الجدار

• جدول الأنابيب

• فئة الضغط

• المواد

• معيار التصنيع

• الغطاء الداخلي

عادة ما يكون للأنابيب عالية الضغط جدار سميك أكثر من أنابيب منخفضة الضغط ذات نفس القطر الخارجي. يقلل الجدار الأكثر سمكاً من مساحة التدفق الداخلي.

استخدام القطر الاسمي بدلاً من الحفرة الحقيقية يمكن أن يقلل من تقدير سرعة الماء وفقدان الاحتكاك.

احصل على بيانات أبعاد الشركة المصنعة للأنابيب قبل إكمال الحساب.

يمكن حساب متوسط سرعة المياه من معدل تدفق المياه ومنطقة القسم العرضي الداخلي للأنابيب:

السرعة = معدل التدفق ÷ مساحة الأنابيب الداخلية

بالنسبة للأنابيب الدائرية:

v = 4Q ÷ (πD2)

حيث:

• vهو متوسط سرعة الماء

• قهو معدل التدفق الحجمي

• دهو قطر الأنابيب الداخلي الفعلي

• πهو حوالي 3.1416

يجب أن تكون جميع الوحدات متسقة. إذا تم توفير التدفق في متر مكعب في الساعة، تحويله إلى متر مكعب في الثانية قبل حساب السرعة في متر في الثانية.

السرعة هي معيار فحص، وليس المعيار الوحيد للاختيار. المدى المقبول يعتمد على مادة الأنابيب، وظيفة النظام، طريقة البدء،تحليل المطرقة المائية والمعيار الهندسي المعمول به.

تجنب تطبيق حدود سرعة عالمية واحدة لكل مشروع.

خسارة الاحتكاك هي الرأس المستهلكة عندما يتحرك الماء من خلال الرئيسي الصاعد.

يعتمد على:

• معدل التدفق

• قطر داخلي حقيقي

• طول الأنابيب

• خشونة الأنابيب

• مواد الأنابيب

• عمر الأنابيب والحالة الداخلية

• خصائص الماء

دارسي ويزباخ وهازن وليامز هي طرق شائعة الاستخدام لحسابات أنابيب المياه.

يمكن تطبيق درسي-فايسباك على مجموعة واسعة من السوائل ومواد الأنابيب عند استخدام عامل الاحتكاك الصحيح.ولكن يجب اختيار معاملها بشكل مناسب.

لحساب قابل للدفاع:

1. حدد طول الأنابيب الرأسي بالكامل.

2. تأكدي من القطر الداخلي والمواد

3. حساب الخسارة لكل وحدة طول في تدفق التصميم.

4. اضرب طول الأنابيب الفعلي

5. كرر الحساب عند التدفقات التشغيلية المتوقعة الأخرى.

6. إدراج النتيجة في الرأس الديناميكي الكلي للنظام.

لا تستخدم نسبة عامة من عمق البئر كبديل لحساب خسارة الأنابيب.

لمعرفة طريقة الرأس الكاملة، انظردليل تحديد حجم مضخة البئر العميق: كيفية حساب معدل التدفق و مجموع الرأس الديناميكي.

الرئيسي الصاعد ليس المصدر الوحيد للمقاومة الهيدروليكية.

يمكن أن تحدث خسائر إضافية من خلال:

• انتقالات تفريغ المضخة

• صمامات الاختبار

• صمامات البوابة

• صمامات الفراشة

• المرفقين

• تيس

• أجهزة تخفيف

• أجهزة قياس تدفق

• مقاييس الضغط وأدوات قياس الضغط

• المرشحات

• اتصالات رأس البئر

• صمامات التحكم

• مجموعات مدخلات الخزان

يمكن حساب هذه الخسائر باستخدام معامل الخسارة أو أطوال الأنابيب المكافئة أو بيانات الشركة المصنعة.

الصمامات الاختبارية تستحق اهتماما خاصا. الصمام المختار فقط من حيث الحجم الاسمي قد يخلق خسارة كبيرة في تدفق كبير. تأكيد منطقة التدفق المفتوحة بالكامل،التوجه والاستعداد للخدمة العمودية.

يجب أن يتحمل الأنابيب ضغطاً أعلى من الضغط العادي الذي يلاحظ في السطح.

اعتمادا على حالة التشغيل، قد يحدث أعلى ضغط بالقرب من المضخة أو خلال حدث عابر.

يجب أن تشمل مراجعة الضغط:

• رأس إغلاق المضخة

• ضغط عمود المياه الثابت

• ضغط تشغيل طبيعي

• الضغط المطلوب في رأس البئر

• إغلاق الصمام

• بدء وإيقاف المضخة

• مطرقة ماء

• تغيرات الارتفاع

• إعدادات ضبط الضغط

• ضغط الاختبار

• هامش السلامة المطلوب بموجب معيار الأنابيب

يمكن أن تتعرض أقصى أقسام الممرات العميقة للضغط الداخلي العالي.

لا تختار فئة الضغط من القراءة العادية لمقياس رأس البئر وحدها. يجب على المصمم التحقق من أشد حالات التشغيل والمرور الموثوق بها.

مطرقة الماء هي تغير مؤقت في الضغط الناجم عن تغير سريع في سرعة الماء.

قد يحدث عندما:

• المضخة تبدأ فجأة.

• المضخة تتوقف بعد انقطاع الطاقة

• صمام الانسداد يغلق بسرعة

• الصمام السطحي يغلق بسرعة كبيرة

• جهاز تحديد السرعة يغير السرعة بشكل عنيف جداً

• انعكاس التدفق قبل إغلاق صمام التوقف

تعتمد شدة الحالة على طول الأنابيب، وسرعة الماء، ومواد الأنابيب، وسلوك الصمام ومعدل تغير السرعة.

يحتوي الرابط الرأسي الطويل على عمود مياه متحرك كبير. يمكن أن يؤدي صمام الاختيار الخاطئ أو الإغلاق السريع إلى زيادات ضغط ضارة.

تشمل الضوابط المحتملة:

• صمامات إيقاف ضد الإصابة

• تشغيل الصمام المتحكم به

• بداية ناعمة

• تسريع وتباطؤ VFD المتحكم به

• أوعية الموجات

• أجهزة تخفيف الضغط

• معدات أخرى لتحكم في زيادة الحرارة

قد يكون هناك حاجة إلى تحليل مؤقت مفصل للآبار العميقة والأنابيب الطويلة وأنظمة التدفق العالي.

يجب أن يحمل السيل الصاعد بثبات وزنه الخاص ووزن المياه المحتوية وأي معدات تدعمها.

تشمل الأحمال ذات الصلة:

• وزن الأنابيب الجافة

• وزن عمود الماء

• وزن المضخة والمحرك

• وزن صمام التحقق

• وزن الكابلات والحماية

• وزن الارتباط

• الأحمال الديناميكية أثناء البدء والتوقف

• الأحمال أثناء التثبيت وإزالة

• قوى مطرقة الماء

• حمولات دعم رأس البئر

في حالة أنابيب الفولاذ الملفوفة بالخيوط، تحقق من قوة الخيوط وقوة الارتباط. في حالة الأنابيب الملفوفة بالفلانجز، تحقق من ترتيب الفلانج والمسامير والضمادات.

بالنسبة للأنابيب البلاستيكية، تحقق من حمولة السحب، والزحف، وتأثيرات درجة الحرارة، وتصنيف المفاصل، والحدود المصنعة للخدمة العمودية المعلقة.

قد لا يزال الأنابيب التي تفي بمتطلبات الضغط الداخلي غير مناسبة للحمل الميكانيكي المعلق.

يجب أن يتناسب القطر الخارجي للقطار الرئيسي المرتفع والاتصالات والملحقات مع الحد الأدنى للقطر الداخلي للغلاف.

تحقق من غلاف التثبيت الكامل، بما في ذلك:

• ربطات الأنابيب

• أجهزة التشنج

• انتقال منفذ المضخة

• صمامات الاختبار

• كابل الطاقة

• حراس الكابلات

• مشابك الكابلات

• حماية التجمع

• المركزيات

• كابل الأمان

• أجهزة الرفع

قد يكون أكبر مكون عقدة أو صمام بدلاً من الأنابيب نفسها.

النظر أيضاً:

• انحراف البئر

• مفاصل الغطاء

• لحام داخلي

• طوابق

• الودائع المتعددة

• التشوه

• التغيرات في قطر الغلاف

لا يعتبر التركيب النظري للمعادن إلى المواد المعدنية معايير تثبيت مقبولة.

لمزيد من المعلومات حول التفريغ الأبعاد، انظرمضخات حفر 6 بوصات مقابل 8 بوصات: كيف تختار.

فولاذ الكربون الصاعد

يقدم الفولاذ الكربوني قوة ميكانيكية عالية وهو متاح على نطاق واسع. يمكن أن يكون مناسبًا لتركيبات العميقة والضغط العالي.

ومع ذلك ، يجب مراعاة التآكل. يزيد التآكل الداخلي من الخام والخسارة من الاحتكاك ، في حين أن التآكل الخارجي يقلل من سمك الجدار.

يمكن أن تكون هناك حاجة إلى طلاءات ومغلفات ومعايير للتآكل.

الصلب المغلفة الصعود الرئيسي

يستخدم الصلب المعالج عادة في تركيبات الآبار المائية ، وخاصة في الأحجام المتوسطة.

تعتمد مدى ملاءمته على كيمياء المياه ، ومدة التثبيت ، والاتصالات المتداخلة والمعايير المحلية. يمكن أن يصبح التصلب التالف في الخيوط أو المفاصل نقطة تآكل.

الصلب المقاوم للصدأ

الفولاذ المقاوم للصدأ يوفر مقاومة أفضل للتآكل، ولكن يجب اختيار الدرجة الصحيحة من تحليل الماء.

SS304 ليس مناسبًا تلقائيًا للمياه عالية الكلور. SS316L أو الفولاذ المقاوم للصدأ المزدوج أو سبيكة أخرى قد تكون مطلوبة في ظروف أكثر عدوانية.

وينبغي أيضاً مراجعة التفاعل الكهربائي بين المعادن المختلفة.

HDPE يرتفع بشكل رئيسي

يمكن لـ HDPE أن يقدم مقاومة للتآكل ، أسطح داخلية ناعمة ومفاصل أقل صلابة.

تصميمها يتطلب مراجعة دقيقة ل:

• فئة الضغط

• عبء السحب

• الحرارة

• (كريبت)

• طريقة التوصيل

• الطول

• التوافق مع اتصال المضخة

• متطلبات الدعم الرأسي

يجب أن يؤكد مصنع الأنابيب ملاءمته لتركيب حفر معلق.

uPVC Rising Main (البورصة المتصاعدة)

يتم استخدام أنابيب عمود uPVC المتخصصة في بعض أنظمة الحفر لأنها خفيفة الوزن ومقاومة للتآكل.

يجب تحديد الأنبوب والمفاصل الملفوفة على وجه التحديد لعمق التثبيت والضغط والحمل المعلوق. لا ينبغي استخدام أنبوب الضغط العادي تلقائيًا كأنبوب عمود عميق.

لنفترض أن مضخة حفرة يجب أن تسلم 50 م 3 / ساعة من خلال 140 متر عمودية الصعود الرئيسي.

تلبي الأنابيب المرشحة المتطلبات الأساسية للاتصال والضغط. واحد له قطر داخلي أصغر ، بينما الآخر له قطر داخلي أكبر.

الأنبوب الأصغر سوف ينتج:

• سرعة المياه العالية

• خسارة أكبر من الاحتكاك

• الرأس الديناميكي الإجمالي الأعلى

• حساسية أكبر لمطرقة الماء

• انخفاض تكلفة الأنابيب الأولية

أنبوب أكبر سوف ينتج:

• سرعة الماء المنخفضة

• انخفاض خسارة الاحتكاك

• رأس مضخة أقل مطلوبة

• طاقة تشغيل أقل محتملة

• ارتفاع التكلفة الأولية والوزن

لا يمكن اتخاذ القرار الصحيح من سعر الشراء وحده.

يجب أن يحسب المهندس نقطة التشغيل لكلا البدائل ، ويضيف كل خسارة اصطدام إلى TDH ويقارن:

• نموذج المضخة وقوة المحرك

• كفاءة المضخة

• استهلاك الطاقة السنوي

• تكلفة الأنابيب والتركيب

• فئة الضغط

• مساحة الإفراج عن البئر

• عمر الخدمة المتوقع

يمكن أن يقلل الأنابيب الكبيرة من تكلفة الطاقة طوال حياتها، ولكن زيادة قطرها أكثر من المتطلبات العملية قد توفر فائدة إضافية ضئيلة.

العديد من مضخات الحفر تحتوي على صمام عازل في أو بالقرب من التفريغ. يمكن النظر في صمامات عازلة إضافية في شبكات الطاقة الطويلة ، ولكن لا ينبغي إضافتها باستخدام قاعدة الفاصل العالمي.

يمكن أن تسهم صمامات الانسحاب الموضعة بشكل غير صحيح أو غير مناسب في:

• الضغط المحاصر

• الصدمة الهيدروليكية

• صوت الصمام

• تأخير الإغلاق

• الدوران العكسي

• زيادة خسارة الاحتكاك

• صيانة صعبة

يجب اختيار ترتيب الصمام وفقًا لعمق المضخة وطول الأنابيب والضغط والتدفق وطريقة البدء وتعليمات الشركة المصنعة.

تأكد ما إذا كانت المضخة المختارة تحتوي بالفعل على صمام ضبط متكامل قبل تحديد صمامات إضافية.

هل يجب أن يكون الرئيسي المرتفع بنفس حجم منفذ المضخة؟

ليس بالضرورة. المخرج يحدد الاتصال المباشر. يجب التحقق من قطر الصعود الرئيسي باستخدام التدفق والسرعة وفقدان الاحتكاك والضغط والحمل الميكانيكي ومساحة الكيس.

هل يمكنني تقليل قطر المضخة الرئيسية فوق المضخة؟

قد يكون الحد من السرعة ممكنًا ، لكنه يزيد من السرعة ويمكن أن يضيف خسارة هيدروليكية. يجب إعادة حساب النظام الكامل ، ويجب أن يكون الانتقال مناسبًا ميكانيكيًا.

هل يحسن الأنابيب الكبيرة دائماً أداء المضخة؟

يقلل القطر الداخلي الأكبر من خسارة الاحتكاك ، ولكن الحجم المفرط يمكن أن يزيد من التكلفة والوزن وصعوبة التثبيت. اختر القطر من خلال تقييم الهيدروليكية ودورة الحياة.

هل يجب حساب خسارة الاحتكاك من عمق البئر؟

لا، استخدم الطول الفعلي والقطر الداخلي والمواد وتدفق التصميم لكل قسم من الأنابيب عمق البئر وحده لا يحدد خسارة الاحتكاك

هل يمكن استخدام HDPE كمضخة حفرة صعود رئيسية؟

نعم، في المنشآت المناسبة، ولكن يجب تقييم الأنابيب المحددة والمفاصل ونظام الدعم للضغط الداخلي، والحمل المعلوق، ودرجة الحرارة، والزحف وعمق التثبيت.

كم من صمامات الانسحاب يجب أن تستخدم مضخة البئر العميقة؟

لا توجد كمية عالمية أو مسافة مناسبة لكل بئر. اتبع توصيات مصمم المضخة والصمام والنظام بعد مراجعة العمق والضغط والظروف المؤقتة.

هل يؤثر الصعود الرئيسي على قوة محرك المضخة؟

أجل، إضافة الاحتكاك إلى TDH، ويمكن أن يغير TDH العدد من المراحل، ونقطة التشغيل، والقوة المطلوبة للمحرك.

يجب أن يستوفي المضخة الموثوقة للضغط الهيدروليكي والضغط والميكانيكي ومتطلبات التثبيت في نفس الوقت.

يجب على عملية الاختيار:

• تأكدي من تدفق التصميم

• استخدم قطر الأنابيب الداخلي الفعلي

• حساب سرعة الماء وفقدان الاحتكاك

• تشمل الصمامات والأدوات.

• تحقق من الضغط التشغيلي والإغلاق والضغط العابر

• تحقق من قوة الأنابيب والإصلاحات

• تأكيد إزالة الغلاف

• اختر مادة متوافقة مع الماء

• تقييم تكلفة الطاقة في دورة الحياة.

لا تختار القناة المرتفعة الكاملة فقط من حجم منفذ المضخة. يجب التحقق من قطر الأنابيب النهائي وطبقة الضغط مقابل الظروف الفعلية للبرة وظروف التشغيل.

إرسال SLAPK التدفق المطلوب والرأس، عمق البئر، عمق تركيب المضخة، الحد الأدنى للقطر الداخلي الغلاف، المادة المقترحة الأنبوب والقطر، الضغط المطلوب منفذ، والجهد،تحليل التردد والماء.

يمكن لمهندسيننا أن يوصوا بمضخة QJ أو SP المناسبة وتوفير منحنى المضخة وأبعاد المخرج وبيانات التثبيت المطلوبة لتصميمك الرئيسي المرتفع.