Погружной насос для глубоких скважин QJ | Насос для подачи воды с высоким напором

Введение: Инженерия добычи из глубоких водоносных горизонтов

Погружной глубинный насос серии QJ представляет собой вертикально интегрированный многоступенчатый центробежный агрегат — насос‑двигатель, специально разработанный для добычи подземных вод из скважин и колодцев глубиной свыше 25 метров. В отличие от поверхностных насосов, ограниченных пределами атмосферного всасывания, насосы серии QJ работают полностью погруженными на уровне водоносного горизонта, используя напорное давление для подъёма воды с глубин от 25 до более чем 300 метров. Этот принцип конструктивного решения устраняет теоретический предел всасывания в 10,33 метра, обусловленный атмосферным давлением, обеспечивая надёжное водоснабжение из глубоких закрытых водоносных горизонтов.

Спроектированная в соответствии со стандартами GB/T 2816 и IEC 60034‑1, серия QJ отличается компактной модульной конструкцией: насосная часть размещена над погружным двигателем, заполненным водой или маслом. Обладая производительностью от 5 до 600 м³/ч, напором до 300 м и мощностью от 0,75 до 450 кВт, серия QJ полностью охватывает весь спектр требований к добыче подземных вод.

1. Основы работы глубинных насосов: физика и гидравлика

1.1 Атмосферные ограничения и преимущество подводных аппаратов

Максимальный теоретический всасывающий напор для любого насоса, установленного на поверхности, определяется атмосферным давлением:

Х _{всасывание, максимум} = P _{в данный момент} / (ρ × g) = 101325 / (1000 × 9,81) ≈ 10,33 м

Серия QJ преодолевает это ограничение, работая ниже уровня воды, где вход насоса всегда находится под положительным давлением:

П _вход = P _{в данный момент} + ρgh _{погружение}

1.2 Многоступенчатая накопительная головка

Х _общий = n × H _сцена × η _сцена

Пример расчёта:  
Для насоса QJ100-523-4, откачивающего воду с глубины 80 м при напоре на выходе 20 м:
Требуемый напор: H _общий = 80 + 20 = 100 м
Высота сцены: 5 м/сцена
Необходимое количество стадий: n = 100 / 5 = 20 стадий
Выбранный насос: 23 ступени (обеспечивает напор 115 м с запасом на просадку и потери на трение)

1.3 Гидравлическая мощность и КПД

П _ствол = (ρ × g × Q × H) / (1000 × η _{в целом} )

Пример практического расчёта:  
Для насоса QJ200-80-55 (Q=80 м³/ч = 0,0222 м³/с, H=150 м, η _{в целом} = 0,78):
П _ствол = (1000 × 9,81 × 0,0222 × 150) / (1000 × 0,78) ≈ 41,9 кВт
Установленный двигатель мощностью 55 кВт обладает достаточным коэффициентом запаса по нагрузке, позволяющим работать при колебаниях напряжения и в условиях кратковременной перегрузки.

1.4 Снижение уровня воды в скважине и гидравлика водоносного горизонта

Х _{динамический} = H _{статический} + s | s = (Q / 2πT) × ln(R / r _w )

Критическое правило проектирования: Насос QJ должен быть установлен на глубине не менее 3–5 метров ниже предполагаемого максимального динамического уровня воды, чтобы предотвратить образование всасывающей воронки и попадание воздуха.

2. Технические характеристики серии QJ

2.1 Общие эксплуатационные параметры

2.2 Номенклатура моделей

Пример: 100QJ5-23-4  
100: Применимый минимальный диаметр обсадной колонны скважины = 100 мм (4 дюйма)
QJ: Погружной насос для глубоких скважин серии QJ
5: Расход проектного потока = 5 м³/ч
23: Общая высота напора = 23 м
4: Мощность двигателя = 4 кВт

Коды вариантов:

• КЖ: Стандартная чугунная конструкция
• КД-С: Полная конструкция из нержавеющей стали (AISI 304/316)
• QJ-H / QJ-R / QJ-K: Варианты с высоким напором, горячей водой или отводом шахтных вод

3. Таблицы данных о производительности

3.1 Диапазон малых нагрузок: обсадная колонна скважины 100 мм (4 дюйма), 0,75 кВт – 7,5 кВт

3.2 Диапазон для среднегрузовых применений: обсадные колонны скважин диаметром 150–200 мм (6–8 дюймов)

3.3 Диапазон для тяжёлых условий: обсадные колонны скважин диаметром 250–400 мм (10–16 дюймов)

Примечание: Значения КПД отражают общее значение КПД насоса‑двигателя в точке наилучшей эффективности. Количество ступеней указывает число пар рабочее колесо–диффузор.

4. Структурный дизайн и инженерия материалов

4.1 Архитектура секции насоса

4.2 Конструкция погружного электродвигателя

Погружной двигатель оснащён упорным подшипником типа Кингсбери или подшипником с наклонными пластинами, предназначенным для восприятия значительного гидравлического упорного усилия, возникающего при работе многоступенчатой рабочей колесной системы.

5. Инженерия монтажа и проектирование скважин

5.1 Расчёт диаметра обсадной колонны и глубина установки насоса

Д _Корпус ≥ D _насос + 2 × C _Скидка | D _{установка} = H _{статический} + s _макс + 1 м (безопасность) + 3 м (запас по дну)

5.2 Расчёт сечения кабеля и падение напряжения

Падение напряжения (%) = (√3 × I × L × R _кабель / V _{номинальный} ) × 100

Максимально допустимое падение напряжения: 5% (рекомендуется 3% для оптимальной работы двигателя). Недостаточно мощные кабели приводят к повышению тока двигателя, снижению КПД и возможному отказу при пуске.

6. Инженерные решения и рекомендации по выбору

6.1 Соответствие точки водоснабжения и дебита водоносного горизонта

Оптимальный выбор насоса размещает рабочую точку системы вблизи или на уровне точки наивысшей эффективности (BEP):
Вопрос _{работающий} ≈ 0,8 × Q _БЭП до 1,05 × Q _БЭП

Расход насоса не должен превышать устойчивую дебит водоносного горизонта:
Вопрос _насос ≤ 0,9 × Q _{Аквифер}

6.2 Типичные сценарии применения

7. Системы управления и защиты

7.1 Стандартное управление и работа с частотным преобразователем

Серия QJ совместима с работой на частотных преобразователях для плавного пуска, регулирования расхода и энергосбережения. Среди ограничений, связанных с использованием частотных преобразователей, — минимальная частота 30 Гц, необходимая для обеспечения надлежащего охлаждения и смазки подшипников; при длине кабельной линии свыше 100 м рекомендуется применять фильтры синусоидального сигнала.

7.2 Максимальное количество запусков в час

8. Протокол технического обслуживания и устранение неисправностей

8.1 Плановое техническое обслуживание

8.2 Распространённые неисправности и способы их устранения

9. Информация о заказе и индивидуальное проектирование

9.1 Требуемые спецификационные данные

9.2 Пользовательские инженерные варианты

• Полная нержавеющая сталь AISI 304/316: Для агрессивных грунтовых вод (с высоким содержанием хлоридов, кислых или солёных)
• Крыльчатки с высоким содержанием хрома: Для абразивной воды с повышенным содержанием песка
• Исполнение с использованием горячей воды: До 80 °C при использовании высокотемпературных уплотнений и системы охлаждения двигателя
• Высоковольтные двигатели: 3000 В или 6000 В для установок мощностью свыше 200 кВт (снижает сечение кабеля)
• Интеграция SCADA: Удалённый мониторинг расхода, давления, мощности, вибрации и температуры

10. Почему стоит выбрать серию QJ для добычи подземных вод?

Получите бесплатный индивидуальный расчёт стоимости для погружных скважинных насосов QJ

Выберите серию QJ компании TITECHO для добычи подземных вод на больших напорах, обеспечения высокой гидравлической эффективности и надёжной работы при глубинном бурении скважин. Наша команда ответит в течение 24 часов!

Получите бесплатный индивидуальный расчет прямо сейчас →