Научная статья на тему 'МЕТОДИКА АНАЛИЗА ФАКТИЧЕСКОГО ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СКВАЖИННОГО НАСОСНОГО ОБОРУДОВАНИЯ'

МЕТОДИКА АНАЛИЗА ФАКТИЧЕСКОГО ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СКВАЖИННОГО НАСОСНОГО ОБОРУДОВАНИЯ Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
213
30
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПОГРУЖНОЙ НАСОС / СНИЖЕНИЕ НАПОРНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ / ИЗНОС СКВАЖИННОГО НАСОСА / ИСПЫТАНИЕ НАСОСА НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ / МАНОМЕТР

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Ивашечкин В. B., Крицкая В. И., Ануфриев В. Н., Аврутин О. А.

Снижение напорной характеристики погружного насоса в процессе эксплуатации происходит в результате совокупного действия ряда причин. Насосное оборудование изнашивается вследствие гидроабразивного разрушения проточных каналов. Снятие характеристик погружных насосов производится в заводских условиях на специальных стендах. На крупных групповых водозаборах подземных вод скважины оборудованы автоматизированной системой управления, позволяющей тестировать насос на рабочем месте и оперативно принимать решение о его замене при недопустимом снижении напорной характеристики. Фактическую напорную характеристику насоса H н = f(Q) с достаточной степенью точности можно построить непосредственно на скважине. Для определения степени износа насоса производится сравнение его напорных характеристик до установки и в момент снятия показаний. В статье описана схема обвязки скважины для измерения удельного дебита и напорной характеристики погружного насоса. Цель исследования - вывести зависимость для построения расходно-напорной характеристики погружного насоса на его рабочем месте и разработать методику учета его износа в процессе работы, позволяющую прогнозировать снижение производительности скважин во времени. Предложено выражение для описания напорной характеристики насоса в любой момент времени, исчисляемый от его установки в скважину. Приведен анализ снижения напорных характеристик насосов различных производителей на скважинах действующего водозабора подземных вод. Подтверждено, что интенсивность снижения напора зависит от продолжительности эксплуатации насоса на данной скважине, материала рабочих колес насоса и содержания песка в перекачиваемой воде.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Ивашечкин В. B., Крицкая В. И., Ануфриев В. Н., Аврутин О. А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

METHODOLOGY FOR ANALYZING THE ACTUAL TECHNICAL CONDITION OF DOWNHOLE PUMPING EQUIPMENT

The reducing in the pressure characteristic of the submersible pump during operation occurs as a result of the combined action of a number of reasons. Pumping equipment wears out due to waterjet destruction of flow channels. The characteristics of submersible pumps are captured at the factory on special stands. At large group groundwater intakes, wells are equipped with an automated control system that allows testing the pump at the workplace and promptly making a decision on its replacement if the pressure characteristic is unacceptably reduced. The actual pressure characteristic of the pump H н = f (Q) can be plotted directly in the well with a sufficient degree of accuracy. To determine the degree of wear of the pump, its pressure characteristics are compared before installation and at the time of taking readings. The article describes a well strapping scheme for measuring the specific flow rate and pressure characteristics of a submersible pump. The purpose of the study is to derive a dependency for constructing the flow-pressure characteristics of a submersible pump at its workplace and to develop a method for accounting for its wear during operation, which allows predicting a decrease in well productivity over time. An expression is proposed to describe the characteristics of the pump at any time, calculated from its installation in the well. The analysis of the reducing in the pressure characteristics of pumps produced by various manufacturers in the wells of the existing water intake of underground water is presented. It is confirmed that the intensity of the pressure reduction depends on the duration of the pump operation in a given well, the material of the pump impellers and the sand content in the pumped water.

Текст научной работы на тему «МЕТОДИКА АНАЛИЗА ФАКТИЧЕСКОГО ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СКВАЖИННОГО НАСОСНОГО ОБОРУДОВАНИЯ»

Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. Т. 64, № 3 (2021), с. 275-286 Energetika. Proc. CIS Higher Educ. Inst. and Power Eng. Assoc. V. 64, No 3 (2021), pp. 275-286 275

https://doi.org/10.21122/1029-7448-2021-64-3-275-286 УДК 628.12

Методика анализа

фактического технического состояния скважинного насосного оборудования

В. В. Ивашечкин1*, В. И. Крицкая1*, В. Н. Ануфриев1*, О. А. Аврутин2)

^Белорусский национальный технический университет (Минск, Республика Беларусь), 2)УП «Минскводоканал» (Минск, Республика Беларусь)

© Белорусский национальный технический университет, 2021 Bekrusian National Technical University, 2021

Реферат. Снижение напорной характеристики погружного насоса в процессе эксплуатации происходит в результате совокупного действия ряда причин. Насосное оборудование изнашивается вследствие гидроабразивного разрушения проточных каналов. Снятие характеристик погружных насосов производится в заводских условиях на специальных стендах. На крупных групповых водозаборах подземных вод скважины оборудованы автоматизированной системой управления, позволяющей тестировать насос на рабочем месте и оперативно принимать решение о его замене при недопустимом снижении напорной характеристики. Фактическую напорную характеристику насоса Hн = f(Q) с достаточной степенью точности можно построить непосредственно на скважине. Для определения степени износа насоса производится сравнение его напорных характеристик до установки и в момент снятия показаний. В статье описана схема обвязки скважины для измерения удельного дебита и напорной характеристики погружного насоса. Цель исследования - вывести зависимость для построения расходно-напорной характеристики погружного насоса на его рабочем месте и разработать методику учета его износа в процессе работы, позволяющую прогнозировать снижение производительности скважин во времени. Предложено выражение для описания напорной характеристики насоса в любой момент времени, исчисляемый от его установки в скважину. Приведен анализ снижения напорных характеристик насосов различных производителей на скважинах действующего водозабора подземных вод. Подтверждено, что интенсивность снижения напора зависит от продолжительности эксплуатации насоса на данной скважине, материала рабочих колес насоса и содержания песка в перекачиваемой воде.

Ключевые слова: погружной насос, снижение напорной характеристики, износ скважин-ного насоса, испытание насоса на рабочем месте, манометр

Для цитирования: Методика анализа фактического технического состояния скважинного насосного оборудования / В. В. Ивашечкин [и др.] // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2021. Т. 64, № 3. С. 275-286. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2021-64-3-275-286

Адрес для переписки

Ивашечкин Владимир Васильевич Белорусский национальный технический просп. Независимости, 67/2, 220065, г. Минск, Республика Беларусь Тел.: +375 17 292-30-13 fes@bntu.by

Address for correspondence

Ivashechkin Vladimir V. Belarusian National Technical University 67/2, Nezavisimosty Ave., 220065, Minsk, Republic of Belarus Tel.: +375 17 292-30-13 fes@bntu.by

Methodology for Analyzing the Actual Technical Condition of Downhole Pumping Equipment

V. V. Ivashechkin1), V. I. Krytskaya1), V. N. Anufriev1), O. A. Avrutin2)

'-Belarusian National Technical University (Minsk, Republic of Belarus), 2)UE "Minskvodokanal" (Minsk, Republic of Belarus)

Abstract. The reducing in the pressure characteristic of the submersible pump during operation occurs as a result of the combined action of a number of reasons. Pumping equipment wears out due to waterjet destruction of flow channels. The characteristics of submersible pumps are captured at the factory on special stands. At large group groundwater intakes, wells are equipped with an automated control system that allows testing the pump at the workplace and promptly making a decision on its replacement if the pressure characteristic is unacceptably reduced. The actual pressure characteristic of the pump Hн = f(Q) can be plotted directly in the well with a sufficient degree of accuracy. To determine the degree of wear of the pump, its pressure characteristics are compared before installation and at the time of taking readings. The article describes a well strapping scheme for measuring the specific flow rate and pressure characteristics of a submersible pump. The purpose of the study is to derive a dependency for constructing the flow-pressure characteristics of a submersible pump at its workplace and to develop a method for accounting for its wear during operation, which allows predicting a decrease in well productivity over time. An expression is proposed to describe the characteristics of the pump at any time, calculated from its installation in the well. The analysis of the reducing in the pressure characteristics of pumps produced by various manufacturers in the wells of the existing water intake of underground water is presented. It is confirmed that the intensity of the pressure reduction depends on the duration of the pump operation in a given well, the material of the pump impellers and the sand content in the pumped water.

Keywords: submersible pump, pressure reduction, downhole pump wear, pump test at the workplace, pressure gauge

For citation: Ivashechkin V. V., Krytskaya V. I., Anufriev V. N., Avrutin O. A. (2021) Methodology for Analyzing the Actual Technical Condition of Downhole Pumping Equipment. Ener-getika. Proc. CIS Higher Educ. Inst. and Power Eng. Assoc. 64 (3), 275-286. https://doi.org/10. 21122/1029-7448-2021-64-3-275-286 (in Russian)

Введение

Снижение напорной характеристики погружного насоса происходит в результате совокупного действия ряда причин (абразивный износ колес, увеличение зазоров между рабочим колесом и направляющим аппаратом и т. д.). Насосное оборудование изнашивается вследствие гидроабразивного разрушения проточных каналов. Согласно [1-8], погружной насос может терять ежемесячно 2-3 % первоначальной производительности вследствие физического износа деталей. Причем насосы, прошедшие один или несколько капитальных ремонтов, изнашиваются больше, чем новые.

Кривые изменения производительности насосов скважин во времени, обусловленного износом погружных насосов, показаны на рис. 1 [1].

Анализ кривых подтверждает, что интенсивность снижения дебита скважин с новыми насосами ниже, чем скважин с насосами после ремонта.

Процесс уменьшения дебита скважины при износе насоса проиллюстрирован на рис. 2. Напорно-расходная характеристика насоса перемещается из положения 4 в 5, тогда как характеристики скважины 1 и трубопровода 2, а также их суммарная характеристика 3 остаются неизменными. Рабочая точ-

ка А1 смещается влево по кривой 3 в положение А2, что приводит к уменьшению подачи насоса, а значит, и фактического дебита скважины ^А2 < Qл1).

Рис. 1. Графики изменения производительности насосов скважин вследствие их износа Fig. 1. Graphs of well pumps productivity over time due to its wear

Fig. 2. Hydraulic characteristics of: 1 - well; 2 - pipeline; 3 - well and a pipeline;

4 - new pump; 5 - reduced pump performance due to wear

Как показывает опыт эксплуатации скважинных насосов различных производителей, около 80 % случаев выхода из строя связаны с поломкой электродвигателя. Кроме того, к снижению ресурса насоса приводит эксплуатация за пределами рабочего диапазона. Поэтому правильный подбор насоса позволяет обеспечить его функционирование в оптимальной точке рабочей характеристики с максимальным КПД и продлевает его срок службы [2].

Снятие характеристик погружных насосов производится в заводских условиях на специальных стендах согласно требованиям ГОСТ 6134 [9]. Давление измеряется манометром, установленным на выходе из водоподъемной трубы. Одновременно измеряются динамический уровень в колонне и подача воды водомером на напорном трубопроводе. ГОСТ 6134 также предусматривает возможность проведения приемочных испытаний насоса на рабочем месте с целью подтверждения его расчетных характеристик. В этом случае насос снабжают всеми необходимыми водоподъемными трубами, опускают в скважину и проводят испытания, оговоренные с покупателем. Потери напора в водоподъемных трубах определяют по формулам гидравлики.

На крупных групповых водозаборах подземных вод скважины оборудованы системой АСУ, предусматривающей установку водомера и двух датчиков давления (на устье и входе в линию подключения скважины к сборному водоводу), обеспечивающих мониторинг давления и расхода воды, подаваемой насосом в сборный водовод. Кроме этого, в стволе скважины смонтирован датчик, предназначенный для определения статического и динамического уровней воды. Дополнительно контролировать положение уровней можно с помощью электро- или пневмоуровнемера. Перечисленных приборов достаточно для тестирования насоса на рабочем месте и принятия решения о его замене при недопустимом снижении напорной характеристики. Фактическую напорную характеристику насоса Нн = f(Q), показывающую степень его износа, с достаточной точностью можно построить непосредственно на скважине. Это позволит сэкономить время на демонтаж насоса, его транспортировку на испытательный стенд для тестирования.

Цель настоящей работы - вывести зависимость для построения расход-но-напорной характеристики погружного насоса на скважине и разработать методику учета его износа в процессе работы.

Основная часть

Типичная схема обвязки скважины группового водозабора подземных вод, подающей воду на станцию обезжелезивания, представлена на рис. 3, где Н -статический уровень воды, м; Нд - динамический уровень воды, м; - понижение, м; 1тр - длина трубки пневмоуровнемера, м; И - расстояние от плиты оголовка до оси линии подключения, м; Изагл - заглубление насоса под динамический уровень воды в скважине, м; Ин - высота насосной части агрегата, м. Насосная установка в достаточной степени укомплектована запорно-регулирующей арматурой (обратный клапан, задвижка) и контрольно-измерительной аппаратурой (манометры, датчики давления, водомер).

Напор Нн погружного насоса при снятии фактической напорной характеристики Н = f(Q) на рабочем месте найдем как разность полных удельных энергий Е\ за насосом в сечении 1-1 и Е3 на входе в насос в сечении 3-3 относительно плоскости сравнения 0-0, проходящей по уровню воды в скважине:

H н - E - E3 -

A

Pg

av

2g

Pg

av

2\

2g

(1)

где zi - геометрическая высота, м; р^ - пьезометрическое давление; р плотность воды, кг/м3; g - ускорение свободного падения, м/с2; а - коэф фициент Кориолиса; - скорость движения жидкости в ^м сечении, м/с.

2 2'

Ж 4 Л 5 11

Рис. 3. Схема обвязки скважины для измерения удельного дебита и напорной характеристики погружного насоса: 1 - насос; 2 - водоподъемная труба; 3 - внутристанционная труба;

4 - водомер; 5 - обратный клапан; 6-8 - манометры; 9 - пневмоуровнемер; 10 - компрессор; 11 - задвижка

Fig. 3. Borehole strapping scheme for measuring the specific flow rate and pressure characteristics of a submersible pump: 1 - pump; 2 - water lifting pipe;

3 - internal pipe; 4 - water meter; 5 - check valve; 6-8 - pressure gauges;

9 - pneumatic level gauge; 10 - compressor; 11 - gate valve

Согласно расчетной схеме (рис. 3) получим:

^ = -Азагл; Р1 = Р1ман; V = ^вп =~; ^ = -Азагл - ; Рз = Рвх; = V ~ 0, (2)

®вп

где р1ман - манометрическое давление, Па; увп - скорость в водоподъемной трубе, м/с; Q - подача насоса, м3/ч; ювп - площадь сечения водоподъемной трубы, м2; рвх - давление на входе в насос, Па; увх - скорость на входе в насос, м/с.

Из рис. 3 следует, что в сечении 3-3 пьезометрическая высота -Р3 чис-

Pg

ленно равна по абсолютной величине геометрической высоте z3, но относительно плоскости отсчета 0-0 они имеют разные знаки и их сумма равна нулю

^3 + P - (-¿загл - hH) + P - 0.

Pg

Pg

(3)

Чтобы найти давление р1ман в сечении 1-1, запишем уравнение Д. Бер-нулли для сечения 1-1 на выходе из насоса и сечения 2-2, проходящего через точку подключения манометра 7, относительно плоскости сравнения 0-0, совпадающей с динамическим уровнем

.2

Лман , Р2ман , аТ2

-1^-2, (4)

где XЛтр1-2 - потери на трение в трубе на участке 1-2. Тогда согласно схеме (рис. 3) получим:

= -Азагл; Р1 = аман; т = ^вп = —;

®вп

^2 = Яд + Л'; Р2 = Р2ман ; Т2 = Твст =~

(5)

где Твст - скорость во внутристанционном трубопроводе, м/с; ювст - площадь сечения во внутристанционном трубопроводе, м2.

Подставив (5) в (4), получим выражение для пьезометрического напора

Р1ман в сечении 1-1 РЯ

.2

Р1

ман

= Яд + йзагл + Л + X Лтр1-2 + ^ +^ ~^. (6)

После подстановки (2), (3), (6) в (1) и преобразований получим выражение для напора насоса

Я н = Яд + Л' + Х Лтр1-2 + ^ + -О^. (7)

Р& 2Я

Потери напора X лтр1-2 на участке 1-2 складываются из потерь по длине Лдл и на местных сопротивлениях Лм

X Лр1-2 =Лдл +Лм = ДвЛ—2 +Спов— 2 / (2 Я®2всТ ), (8)

где Лвп - удельное сопротивление водоподъемной трубы; /вп - длина водоподъемной трубы, м; Спов - коэффициент местного сопротивления поворота внутристанционного трубопровода, принимается по справочнику [10].

В случае, если манометр 7 в сечении 2-2 отсутствует, а есть манометр 8 в сечении 2 '-2 ', в расчете напора насоса Ян необходимо учесть потери напора на водомере Лвод (зависят от расхода Лвод = А—), определяются по заводским паспортным характеристикам)

Я н = Яд + Л' + X ЛТр1_2' + Лвод + ^ + ■- ^Т2". (9)

Р& 2Я 2Я

Если зазоры между фланцами (муфтами) водоподъемных труб слишком малы для спуска электрода электроуровнемера, динамический уровень воды Яд определяют с помощью пневмоуровнемера (рис. 3). Он представляет собой пластиковую трубку с внутренним диаметром порядка 8 мм. Нижний конец трубки жестко закреплен на водоподъемной трубе выше насоса, а верхний выведен на оголовок скважины. При замере уровня воды в сква-

жине к верхнему концу подключают компрессор или ручной пневмонасос с манометром и подают в трубку воздух, наблюдая за положением стрелки манометра на выходе пневмонасоса. Максимальное давление р*тх фиксируют. Динамический уровень вычисляют по формуле

Нд = 1тр - Азагл = 1тр - Ртах /Р&- (10)

Аналогично определяют положение статического уровня Н при выключенном насосе.

Для построения напорной характеристики насоса ступенчато изменяют его подачу с помощью задвижки и фиксируют показания манометра в сечении 2-2 или 2'-2', водомера, пневмоуровнемера (рис. 3). Напор насоса вычисляют по формулам (7) или (9).

Для оценки степени снижения напорной характеристики насоса в результате износа в общей координатной сетке наносят характеристику Н0н = / (<2), снятую на заводе-изготовителе (паспортную характеристику, если насос новый) или на стенде ремонтных мастерских эксплуатирующей организации (если насос после ремонта) перед установкой на скважину. Затем ее сравнивают с характеристикой насоса Ннбсл = / (2), снятой

на рабочем месте. Если Нобсл = / (2) ниже Н^ = / (2), имеет место некоторый износ насоса.

В статье проанализированы насосы, установленные на скважинах водозабора № 2 «Петровщина» г. Минска.

Напорные характеристики погружного насоса '^1о-ЕМи К85-3+ Ки501-2/22, установленного на скважине № 4в, представлены на рис. 4. Насос повергался испытаниям: 03.10.2018 - на гидравлическом стенде в ремонтно-механическом цехе (РМЦ) УП «Минскводоканал» (кривая 1); 28.05.2019 - на рабочем месте по предлагаемой методике (кривая 2); 30.08.2019 - на том же гидравлическом стенде (кривая 3).

Рис. 4. Графики напорных характеристик насоса Wilo-EMU K85-3+NU501-2/22

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

на скважине № 4в

Fig. 4. Graphs of the pressure characteristics of the Wilo-EMU K85-3+NU501-2/22

pump at the well No 4c

Таким образом, расхождение графиков напорных характеристик составляет не более 1,5 м. Это значит, что методика испытаний насоса в скважине может использоваться эксплуатирующей организацией.

Снижение напорных характеристик погружных насосов вследствие износа представлено на рис. 5.

Погружной насос 8ЛБЯ 8РС151-Б/9 (производство Италия), оснащенный чугунными рабочими колесами, установлен на скважине № 8а (рис. 5). Повергался испытаниям: 17.07.2014 - на гидравлическом стенде в РМЦ УП «Минск-водоканал» перед установкой на скважину (кривая 1); 21.05.2019 - на рабочем месте по предлагаемой методике (кривая 2). Анализ кривых показывает, что за 4 года и 10 месяцев напорная характеристика снизилась на 4,5 м.

Погружной насос ЭЦВ 10-65-65 (производство г. Ливны) с рабочими колесами из нержавеющей стали установлен на скважине № 12б (рис. 6). Повергался испытаниям: 09.02.2018 - на гидравлическом стенде в РМЦ УП «Минскводоканал» перед установкой на скважину (кривая 1); 19.06.2019 - на рабочем месте по предлагаемой методике (кривая 2). Анализ положения кривых показывает, что за 1 год и 4 месяца напорная характеристика снизилась на 8 м.

Рис. 5. Графики напорных характеристик Рис. 6. Графики напорных характеристик насоса SPC151-B/9 на скважине № 8а насоса ЭЦВ 10-65-65 на скважине № 12б

Fig. 5. Graphs of the pressure characteristics Fig. 6. Graphs of the pressure characteristics of the SPC151-B/9 pump in the well No 8a of the ECV 10-65-65 pump in the well No 12b

Напорные характеристики погружного насоса ЭЦВ 10-65-65, установленного на скважине № 10в, представлены на рис. 7. Повергался испытаниям: 31.08.2018 - на гидравлическом стенде в РМЦ УП «Минскводоканал» перед установкой на скважину (кривая 1); 17.05.2019 - на рабочем месте по предлагаемой методике (кривая 2).

Аппроксимируем кривую 1 (рис. 7) полиномиальной зависимостью вида

Hон = с - aQ2 - bQ, (11)

где с - некоторый фиктивный напор насоса; a, b - коэффициенты кривой, характеризующие фиктивное гидравлическое сопротивление.

H, m

41 51 61

Протокол испытаний: 1- на стенде от 31.08.2018 2 - на скважине от 17.05.2019

Q, м3/с

Рис. 7. Графики напорных характеристик насоса ЭЦВ 10-65-65 на скважине № 10в Fig. 7. Graphs of the pressure characteristics of the ECV 10-65-65 pump in the well No 10c

Определяют амплитуду снижения напора AH^ как среднее арифметическое значений расстояний по вертикали AHf между указанными характеристиками при нескольких расходах Qi в зоне максимальных КПД

Iah

\TJH_ _1_

обсл = п • (12)

Тогда выражение для характеристики насоса Нобсл на момент обследования можно представить в виде

АН"

(

ггн _

-"обсл

л

1--

обсл

c

С - aQ2- bQ.

(13)

Снижение напора АНобсл, характеризующее износ насоса, зависит от продолжительности его эксплуатации на данной скважине. На другой скважине интенсивность снижения напора может быть иной в силу различий в химическом составе подземных вод, содержании песка в перекачиваемой воде, частоте включений насоса и т. д. [10].

При наличии данных наблюдений в различные моменты времени за снижением напорной характеристики насоса можно получить эмпирическую зависимость АН = ДО вида

ан; = анобсл^', (14)

где у - коэффициент интенсивности снижения напора насоса, зависящий от его марки (для определения у необходимо провести не менее двух обследований).

Это дает возможность делать прогноз изменения напорной характеристики насоса через заданный промежуток времени отсчитываемый от момента обследования. Тогда с учетом (11) и (12) получим

н н =

1 AH о'бсл^

V Л

c - aQ2 - bQ.

(15)

Фактическое время работы насоса на скважине можно получить из соответствующих отчетов. Так, исходя из данных отчета по работе насоса ЭЦВ 10-65-65 на скважине № 10в (табл. 1), из теоретически возможных 10224 моточасов он отработал всего 6709. Продолжительность работы в годах определяется по выражению

/8760 = X, (16)

где Хфакт - фактическое количество часов работы; 8760 - количество моточасов в одном году.

Данные о работе насосов марки ЭЦВ 10-65-65 на скважинах № 12б и 10в представлены в табл. 1.

Таблица 1

Данные о работе насоса ЭЦВ 10-65-65 на скважинах № 12б и 10в Data on the operation of the ECV 10-65-65 pump in the wells No 12b and 10c

Фактическое Теоретическое

Дата количество часов работы Гф^ количество часов работы Гтеор

12б 10в 12б 10в

2018 г.

Март 618 - 744 -

Апрель 598 - 720 -

Май 676 - 744 -

Июнь 281 - 720 -

Июль 76 - 744 -

Август 273 - 744 -

Сентябрь 120 217 720 720

Октябрь 17 207 744 744

Ноябрь 50 429 720 720

Декабрь 369 636 744 744

2019 г.

Январь 190 611 744 744

Февраль 31 299 672 672

Март 17 352 744 744

Апрель 20 330 720 720

Май 391 533 744 744

Июнь 428 604 720 720

Июль 236 680 744 744

Август 134 417 744 744

Сентябрь 145 699 720 720

Октябрь 640 695 744 744

Всего 5310 6709 14640 10224

Исходя из данных табл. 1, продолжительность работы насоса ЭЦВ 10-65-65 на скважине № 10в составляет 0,77 года; на скважине № 12б - 0,61 года.

Кроме того, выявлено, что износ указанных насосов не одинаков [11]. Так, напорная характеристика насоса на скважине № 10в за 0,77 года снизилась на 4 м; насоса на скважине № 12б за 0,61 года - на 8 м. Большая степень износа вызвана тем, что скважина № 12б некоторое время песковала.

Фактическое снижение КПД насосов определялось по формуле

Пн = -100 % =-pg^--100 %, (17)

^потр Цдв^13IU cos ф

где ^пол, ^потр - полезная и потребляемая мощности насоса соответственно, Вт; пдв - КПД двигателя; I - сила тока, А; U - напряжение, В; cos ф-коэффициент мощности.

Полезную мощность определяли по снятой на скважине напорной характеристике насоса, потребляемую - по данным АСУ водозабора. Результаты вычислений представлены в табл. 2.

Таблица 2

Данные расчетов степени снижения КПД насосов модели ЭЦВ 10-65-65 на скважинах № 10в и 12б

Data of the calculation of the degree of decrease in efficiency of ECV 10-65-65 pumps in the wells No 10c and 12b

Номер скважины Дата замеров Подача насоса Q, м3/ч Динамический уровень Яд, М Полезная мощность насоса ли, Вт Потребляемая мощность насоса Лпотр, Вт КПД двигателя Пдв, % Степень снижения КПД, %

10в 31.08.18 63,33 66,37 11,72 21,15 55,40 31,8

17.05.19 72,33 59,00 10,49 27,80 37,73

12б 09.02.18 65,23 66,03 11,44 22,74 50,31 44,6

19.06.19 67,60 57,00 11,62 41,70 27,87

ВЫВОДЫ

1. Получена аналитическая зависимость для определения напора погружного насоса, установленного в водозаборной скважине, и разработана методика снятия энергетических характеристик насоса на его рабочем месте.

2. Приведен анализ снижения напорных характеристик насосов различных производителей на скважинах действующего водозабора подземных вод. Подтверждено, что интенсивность снижения напора зависит от продолжительности эксплуатации насоса на данной скважине, материала рабочих колес насоса и содержания песка в перекачиваемой воде.

3. Разработана методика учета износа погружных насосов с целью прогноза снижения производительности скважин в процессе работы. Предложено выражение для описания характеристики насоса И" в любой момент времени, исчисляемый от его установки в скважину.

ЛИТЕРАТУРА

1. Тугай, А. М. Водоснабжение из подземных источников / А. М. Тугай, И. Т. Прокопчук. Киев: Урожай, 1990. 264 с.

2. Наладка и интенсификация работы городских систем подачи и распределения воды / И. В. Кожинов [и др.]. М.: Стройиздат, 1978. 112 с.

3. Кикачейшвили, Г. Е. Методология оптимизации систем подачи и распределения воды / Г. Е. Кикачейшвили. Тбилиси: Техн. ун-т, 2002. 180 с.

4. Карамбиров, С. Н. Совершенствование методов расчета систем подачи и распределения воды в условиях многорежимности и неполной исходной информации / С. Н. Карамбиров. М., 2005. 46 с.

5. Веременюк, В. B. Математические модели скважинных водозаборов с разветвленной и кольцевой схемами соединения сборных водоводов / В. B. Веременюк, В. В. Ивашечкин, В. И. Крицкая // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2020. Т. 63, № 6. С. 563-580. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2020-63-6-563-580.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

6. Абрамов, Н. Н. Водоснабжение / Н. Н. Абрамов. М.: Стройиздат, 1982. 440 с.

7. Эгильский, И. С. Основные направления интенсификации работы городских систем подачи и распределения воды / И. С. Эгильский, И. В. Кожинов // Интенсификация и оптимизация городских и промышленных водопроводов: материалы семинара. М.: МДНТП имени Ф. Э. Дзержинского, 1973. С. 3-9.

8. Рекомендации по сокращению потерь воды в жилищном хозяйстве. М.: ОНТИ АКХ, 1977. 27 с.

9. Насосы динамические. Методы испытаний: ГОСТ 6134-2007 (ИСО 9906:1999). М.: Стандартинформ, 2008.

10. Федоров, Н. Ф. Справочник по гидравлическим расчетам систем водоснабжения и канализации / Н. Ф. Федоров, А. М. Курганов. Л.: Стройиздат, 1973.

11. Иванова, И. Е. Теоретические исследования процесса выщелачивания кольматанта в гравийной обсыпке фильтра скважины при использовании установки для реверсивно-реагентной регенерации / И. Е. Иванова, В. В. Ивашечкин, В. В. Веременюк // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2018. Т. 61, № 1. С. 80-92. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2018-61-1-80-92.

Поступила 03.06.2020 Подписана в печать 11.08.2020 Опубликована онлайн 31.05.2021 REFERENCES

1.Tugai A. M., Prokopchuk I. T. (1990) Water Supply from Underground Sources. Kiev, Urozhai Publ. 264 (in Russian).

2. Kozhiniv I. V., Kolesov V. V., Maizel's M. P., Egil'skii I. S. (1978) Commissioning and Intensification of Urban Water Supply and Distribution Systems. Moscow, Stroiizdat Publ. 112 (in Russian).

3. Kikacheishvili G. E. (2002) Methodology of Optimization of Water Supply and Distribution Systems. Tbilisi, Technical University. 180 (in Russian).

4. Karambirov S. N. (2005) Improvement of Methods for Calculating Water Supply and Distribution Systems in Conditions of Multiple Modes and Incomplete Initial Information. Moscow. 46 (in Russian).

5. Veremenyuk V. V., Ivashechkin V. V., Krytskaya V. I. (2020) The Borehole Water Intakes Mathematical Models with a Branched and Circular Connection Schemes for Prefabricated Water Conduits. Em^tika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob'edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 63 (6), 563-580. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2020-63-6-563-580 (in Russian).

6. Abramov N. N. (1982) Water Supply. Moscow, Stroiizdat Publ. 440 (in Russian).

7. Egil'skii I. S., Kozhinov I. V. (1973) Main Directions of Intensification of Urban Water Supply and Distribution Systems. Intensification and Optimization of Urban and Industrial Water Pipes: Workshop Proceedings. Moscow, Moscow House of Scientific and Technical Popularization named after F. E. Dzerzhinskii. 3-9 (in Russian).

8. Recommendations for Reducing Water Losses in Housing. Moscow, 1977. 27 (in Russian).

9. State Standart 6134-2007 (ISO 9906:1999) Dynamic Pumps. Test Methods. Moscow, Stan-dartinform Publ. 2008 (in Russian).

10.Fedorov N. F., Kurganov A. M. (1973) Handbook of Hydraulic Calculations of Water Supply and Sewerage Systems. Leningrad, Stroiizdat Publ.

11. Ivanova I. E., Ivashechkin V. V., Veremenyuk V. V. (2018) Theoretical Studies of the Leaching Process of the Mudding Element in the Gravel Package of the Well Filter Using the Unit for Reverse-Reagent Regeneration. Em^tiM. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob 'edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 61 (1), 80-92. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2018-61-1-80-92 (in Russian).

Received: 3 June 2020 Accepted: 11 August 2020 Published online: 31 May 2021

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.