Guide de dimensionnement de la pompe de puits profonds: comment calculer le débit et la tête dynamique totale

Une pompe à puits profonds ne doit pas être choisie uniquement en fonction de la profondeur du puits, de la taille du tuyau de décharge ou de la puissance du moteur.Ensemble., ces deux valeurs forment le point de service de la pompe: débit à une tête spécifiée.

Si le débit requis est sous-estimé, le système peut ne pas répondre à la demande d'irrigation, d'approvisionnement en eau ou de processus.fonctionner loin de sa portée efficaceLa taille fiable commence donc par les données du site et non par un numéro de modèle.

Le présent guide explique comment calculer le débit requis et la TDH pour une pompe à puits ou à forage en profondeur,comment éviter les erreurs courantes et comment utiliser le point de travail résultant sur la courbe de performance du fabricant.

Pour mesurer une pompe submersible de puits profonds, déterminer le débit requis par l'application et calculer la TDH dans les conditions de fonctionnement attendues.

Pour une décharge ouverte dans un réservoir ventilé, la tête de pression requise à la sortie peut être nulle.la pression résiduelle requise doit être convertie en mètres ou pieds d'eau et ajoutée à la TDH.

La pompe finale est sélectionnée à partir de sa courbe de performance Q-H au point de fonctionnement calculé. Ne choisissez pas une pompe uniquement parce que sa tête maximale ou son débit maximal semblent dépasser l'exigence.ces deux valeurs maximales se produisent à des points de fonctionnement différents.

Le débit est le volume d'eau qui doit être livré par unité de temps. Il est généralement exprimé en m3/h, L/s ou US GPM.non du diamètre de la sortie de la pompe.

Les points de départ typiques sont:

• Irrigation agricole: demande d'eau pour les cultures, surface irriguée, taille de la zone d'irrigation, taux d'application et heures de pompage disponibles.
• Offre municipale ou communautaire: demande moyenne, demande aux heures de pointe, volume de stockage et rendement permis du puits.
• Transfert industriel d'eau: consommation de procédé, volume des lots, calendrier d'exploitation et exigence de redondance.
• Élevage et aquaculture: consommation quotidienne, consommation maximale, circulation ou échange d'eau.
• Remplissage du réservoir: volume utilisable du réservoir divisé par le temps de remplissage autorisé.

Exemple: un réservoir de stockage de 400 m3 doit être rempli en cinq heures.

Une pompe qui élimine l'eau plus rapidement que l'aquifère et qui peut récupérer le puits peut entraîner un prélèvement excessif, un entraînement d'air, une diminution de l'eau dans le puits, une diminution de l'eau dans le puits, une diminution de l'humidité dans le puits, une diminution de l'humidité dans le puits.débit instableLorsque la demande dépasse le rendement sûr du puits, il est souvent plus sûr d'augmenter le stockage ou de prolonger le temps de pompage que d'installer une pompe plus grande.

Trois profondeurs sont souvent confondues lors de la sélection de la pompe de puits profonds:

• Niveau d'eau statique: la distance entre le point de référence de la tête de puits et la surface de l'eau lorsque le puits est recouvert et que la pompe ne fonctionne pas.
• Niveau d'eau de pompage, également appelé niveau d'eau dynamique: le niveau d'eau pendant que le puits est pompé à ou près du débit de conception.
• Profondeur de réglage de la pompe: la profondeur physique à laquelle est installée l'entrée de la pompe ou l'ensemble de pompes.

Pour le composant de levage vertical de la TDH, utiliser le niveau d'eau de pompage attendu au débit de conception.La pompe peut être installée en dessous du niveau de l'eau de pompage pour maintenir l'immersion et le refroidissement du moteur., mais l'eau inférieure au niveau de pompage est déjà sous pression des deux côtés de la pompe et ne crée pas une élévation statique supplémentaire égale.

Une conception pratique devrait tenir compte du niveau d'eau de pompage le plus bas prévu, y compris le déclin saisonnier des eaux souterraines, le prélèvement à long terme et les interférences des puits voisins.Le réglage de la pompe doit rester suffisamment profond pour une immersion sûre, mais respectent toujours la construction des puits, les zones de sédimentation, les exigences de refroidissement du moteur et les limitations des câbles.

L'élévation verticale est la différence d'élévation entre le niveau de l'eau de pompage et l'élévation de décharge finale.

Si le niveau de l'eau de pompage est à 60 m sous le sol et que l'eau pénètre dans un réservoir ventilé à 12 m au-dessus du sol:

Si le point de décharge est en dessous de la tête de puits, utilisez la différence d'altitude réelle plutôt que d'ajouter les distances mécaniquement.Le calcul doit décrire la variation d'énergie entre la surface de l'eau de source dans des conditions de pompage et le point de livraison..

La perte de frottement est la tête consommée lorsque l'eau se déplace à travers la conduite principale, horizontale et les raccords.l'âge et le nombre de vannes et de raccordsUn petit tuyau peut coûter moins cher au début, mais il peut ajouter une consommation de tête et d'énergie substantielle au cours de la vie du système.

Pour les systèmes d'eau, les ingénieurs calculent généralement la perte de tuyauterie droite avec l'équation de Hazen-Williams ou l'équation de Darcy-Weisbach.et calculer la perte au débit de conception. puis les pertes mineures de composants tels que les coudes, les tees, les réducteurs, les soupapes de freinage, les soupapes d'isolation, les débitmètres, les filtres et les conditions d'entrée ou de sortie.

Un flux de travail pratique est:

1. Faites la liste de chaque section de tuyau par matériau, diamètre interne et longueur.
2. Calculer la vitesse et la perte de frottement dans chaque section au débit de conception.
3. Ajouter des coefficients de longueur ou de perte équivalents pour les raccords et les vannes.
4. Inclure les pertes par filtres, échangeurs de chaleur ou autres équipements à partir des données fournisseurs.
5. Ajouter les pertes pour obtenir la tête de frottement du système au débit de travail.

La perte de frottement augmente rapidement à mesure que le débit augmente. Si la demande du projet change, recalculer la perte au lieu de l'échelle linéaire.le marteau à eau et les coûts d'exploitation excessifs, tandis qu'un tuyau inutilement grand augmente le coût du capital.

Si le point de distribution doit maintenir une pression, cette pression doit être convertie en tête d'eau et ajoutée à la TDH.

• 1 bar correspond à environ 10,2 m de tête d'eau.
• 1 psi équivaut à environ 2,31 pieds de tête d'eau.
• 1 m de tête d'eau est d'environ 9,81 kPa.

Par exemple, une pression de sortie requise de 3 bar est:

Utilisez la pression de mesure requise au point de livraison. N'ajoutez pas de pression atmosphérique à un système ouvert. Si le liquide pompé a une densité significativement différente de celle de l'eau,la conversion de la pression en tête doit utiliser la gravité spécifique du liquide.

Certains calculs de dimensionnement simplifiés combinent toutes les pertes dynamiques en une seule allocation de frottement.soupapes de commande, les compteurs d'eau et les équipements de traitement peuvent entraîner des pertes de tête significatives, en particulier lors d'un débit élevé ou lorsqu'ils sont contaminés.

Évitez d'appliquer un pourcentage arbitraire à chaque projet:une conduite d'eau propre de grand diamètre et une ligne longue avec plusieurs raccords ne devraient pas recevoir la même allocationUne marge de conception modeste peut être appropriée pour l'incertitude, mais une surdimensionation de la tête par un pourcentage important peut éloigner le point de fonctionnement de la région du meilleur rendement.

Supposons qu'un projet d'approvisionnement en eau de puits profonds ait les conditions d'exploitation suivantes:

• Débit requis: 80 m3/h.
• Niveau de l'eau de pompage: 60 m sous le niveau de référence de la tête de puits.
• Entrée du réservoir: 12 m au-dessus du niveau de référence de la tête de puits.
• Perte calculée des tuyaux et des raccords à 80 m3/h: 8 m.
• Pression résiduelle requise à la connexion du réservoir: 3 bar, équivalent à 30,6 m de tête d'eau.
• Perte d'équipement supplémentaire: 2 m.

Comptez d'abord la portance verticale:

Calculer ensuite la TDH:

Le point de charge requis est donc d'environ 80 m3/h à 113 m TDH. C'est le point qui doit être situé sur la courbe de performance de la pompe.Le calcul ne signifie pas qu'une pompe étiquetée avec une tête maximale de 113 m produira 80 m3/hLe modèle doit produire les deux valeurs au même point de fonctionnement.

Une courbe de pompe montre comment la tête change avec le débit pour un modèle spécifique, la vitesse, la configuration de la roue et le nombre de étapes.Le point de fonctionnement réel se produit lorsque la courbe de la pompe intersecte la courbe du système.

Lors de l'examen d'un modèle candidat:

• On situe 80 m3/h sur l'axe horizontal du débit et environ 113 m sur l'axe vertical de la tête.
• Confirmer que la courbe du modèle traverse ou se rapproche de ce point dans la plage de fonctionnement recommandée par le constructeur.
• Préférer le fonctionnement près de la région efficace et stable du modèle, et non à la tête d'arrêt ou à l'extrême droite de la courbe.
• Vérifiez la puissance absorbée au point de service et sélectionnez un moteur avec la marge de service requise dans les conditions standard et de site applicables.
• Vérifier l'efficacité, le débit minimum, le débit maximal autorisé, le nombre d'étapes, la taille de la décharge et, le cas échéant, les performances de non-surcharge.
• Examiner le système à des niveaux d'eau minimaux et maximaux attendus.un niveau d'eau plus élevé peut déplacer la pompe vers un point de fonctionnement à débit plus élevé et peut augmenter la charge du moteur.

Le fonctionnement à fréquence variable peut fournir une flexibilité de commande, mais le moteur, le câble, le refroidissement, le régime minimum, la protection harmonique et la plage de fonctionnement de la pompe doivent tous être vérifiés.Un VFD ne corrige pas une sélection hydraulique fondamentalement inappropriée.

La profondeur de réglage de la pompe est une décision d'installation, et non un substitut de la TDH.entrée d'air et perte de refroidissementEn même temps, évitez de placer la pompe dans une zone de production de sédiments ou trop près du fond du puits.

La submersion requise dépend de la conception de la pompe, du débit, du diamètre du puits, de la vitesse d'entrée et des exigences du fabricant.dans un puits de grand diamètre, réservoir ouvert ou installation inhabituelle, une housse inductrice de débit peut être nécessaire.

Le point de charge hydraulique réduit les modèles disponibles, mais la famille de produits finale dépend également du diamètre du puits, de la qualité de l'eau, du matériau, de la tension et des conditions d'installation.

• Série QJ: destinée au levage d'eau de puits profonds ou de puits de forage et disponible en configurations pour différentes sources et matériaux d'eau.y compris les projets à débit plus élevé et à coûts plus élevés.
• Série SP: les gammes de pompes de forage submersibles de 4 pouces, 6 pouces, 8 pouces et 10 pouces permettent une sélection par diamètre de forage et point de charge.donc le débit et la tête doivent être vérifiés sur la courbe du modèle individuel plutôt que déduits du diamètre de la pompe.
• Série QS: adaptée à des tâches de transfert d'eau submersibles plus petites ou différentes lorsque les exigences hydrauliques et la disposition de l'installation correspondent à la série.les conditions de refroidissement et la géométrie du puits sont appropriées avant de l'utiliser comme sélecteur de forage;.

Pour l'eau corrosive ou minéralisée, la sélection du matériau fait partie de la taille de la pompe car la corrosion et l'usure affectent la fiabilité.d'acier inoxydable ou d'autres alliages selon la série et le milieuUne analyse de l'eau doit être examinée avant de choisir des matériaux humides.

Utilisez le niveau d'eau de pompage, l'élévation de décharge, le frottement et la pression requise.La profondeur de réglage de la pompe est vérifiée séparément pour la sécurité de l'immersion et de l'installation..

L'utilisation du niveau statique récupéré peut sous-estimer la portance et provoquer un débit insuffisant lorsque la pompe fonctionne.

Les conduites longues, les petits diamètres internes, les vannes et les filtres peuvent ajouter une tête importante.

La tête maximale est normalement proche de zéro débit, et le débit maximal se produit à une tête beaucoup plus basse.

Une marge non vérifiée importante peut surdimensionner la pompe, augmenter la vitesse et la consommation d'énergie, et déplacer l'opération en dehors de la plage préférée.S'attaquer à l'incertitude grâce à des scénarios opérationnels réalistes et à l'examen de la courbe.

Pour obtenir une recommandation et un devis de pompe techniquement utiles, fournir:

• Le débit requis et s'il est continu, maximum ou variable.
• Niveau d'eau statique et niveau d'eau de pompage à un débit d'essai indiqué.
• La profondeur du puits, le diamètre interne du boîtier et les limites de réglage de la pompe.
• L'élévation de décharge et la pression résiduelle requise au point de livraison.
• Matériau de montée et de tuyauterie, diamètre interne, longueur et raccords.
• Température de l'eau, pH, teneur en chlorure, teneur en sable et autres données d'analyse de l'eau disponibles.
• Énergie: tension, fréquence, phase et méthode de démarrage ou de commande.
• L'orientation de l'installation, les conditions de refroidissement, la longueur du câble et les conditions ambiantes ou d'altitude locales.

Grâce à ces paramètres, le fabricant peut calculer ou vérifier la TDH, identifier les courbes candidates, vérifier la charge du moteur et recommander des matériaux et des accessoires.

Non. La tête requise est basée sur le niveau de l'eau de pompage, l'altitude de livraison, le frottement et la pression de sortie requise.composants non automatiques de levage vertical.

Utiliser le niveau de pompage ou le niveau d'eau dynamique attendu au débit de conception. Évaluer également le niveau d'exploitation saisonnier le plus bas. Le niveau d'eau statique est utile pour comprendre le prélèvement,Mais normalement, il sous-estime la portance pendant le pompage..

Pour l'eau propre près de la température ambiante, multiplier le bar par environ 10.2Pour une autre densité de liquide, ajustez la conversion en utilisant la gravité spécifique.

L'installation de la pompe plus profondément sous la surface de l'eau pompée augmente la submersion, mais elle n'ajoute pas automatiquement cette profondeur complète à l'ascenseur statique.Calcul de la portance du niveau de l'eau de pompage à l'élévation de décharge.

Non. La tête maximale et le débit maximal sont des extrémités d'une courbe et ne se produisent pas ensemble. Le modèle sélectionné doit répondre au débit et à la TDH requis à un point de service dans sa plage de fonctionnement recommandée.

Il n'existe pas de pourcentage universel qui s'adapte à tous les projets.vérifier ensuite les points de fonctionnement normaux et les pires sur la courbe.

Calculer le débit requis à partir de la demande réelle, utiliser le niveau d'eau de pompage pour le levage vertical, ajouter du tuyau,pertes de montage et d'équipement, convertir la pression de sortie requise en tête, puis faire correspondre le débit combiné et la TDH à la courbe de performance du fabricant.

Pour l'exemple présenté dans ce guide, la charge requise est d'environ 80 m3/h à 113 m TDH. Une sélection finale nécessite encore la confirmation du diamètre du puits, des niveaux d'eau, des conduites, de l'alimentation électrique,qualité de l'eau, le refroidissement du moteur et la courbe du modèle choisi.

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