Comment mesurer la pompe de forage?

Le tuyau principal ascendant est le tuyau vertical qui transporte l'eau d'une pompe de forage immergée à la tête de puits.connecter un tuyau à la sortie de la pompe et l'étendre à la surface.

Dans la pratique, le courant ascendant affecte les performances de la pompe, la consommation d'énergie, la charge d'installation, le marteau à eau, l'entretien et la fiabilité à long terme.

Un tuyau trop petit produit une vitesse d'eau élevée et une perte excessive de friction.qui peut réduire le débit fourni et augmenter la consommation d'énergie.

Un tuyau qui est inutilement grand coûte plus cher, ajoute du poids et peut être difficile à installer à l'intérieur du boîtier de puits disponible.

La connexion de décharge de la pompe n'est pas non plus automatiquement le diamètre correct pour l'ensemble de la conduite élévatrice.Le diamètre final du tuyau doit être vérifié en utilisant le débit de conception, diamètre interne du tuyau, longueur, matériau, pression nominale et conditions d'installation.

Un tuyau principal ascendant, également appelé tuyau de colonne, tuyau de chute ou tuyau de décharge, relie la sortie de la pompe submersible à la tête de puits.

Selon l'installation, il peut être fabriqué à partir de:

• Acier au carbone

• Acier galvanisé

• d'acier inoxydable

• PTFE et autres matériaux

• PVDC

• Tubes souples renforcées

• Autre matériau approuvé pour tuyaux sous pression

Le tuyau doit transporter l'eau pompée tout en supportant ou en accueillant les charges créées par l'ensemble de la pompe, le câble, les soupapes de freinage et la colonne d'eau.

Dans certaines installations, la pompe est soutenue mécaniquement par le courant ascendant; dans d'autres, un câble de sécurité ou un système de support séparé est fourni.L'ensemble du dispositif doit être conforme aux instructions du fabricant du tuyau et aux exigences locales d'installation..

Le diamètre du tuyau affecte la vitesse de l'eau et la perte de friction.

Pour un débit donné, la réduction du diamètre interne augmente la vitesse.Une vitesse plus élevée augmente généralement la perte de frottement et rend le système plus sensible au mouvement soudain de la vanne et au démarrage ou à l'arrêt de la pompe.

L'augmentation du diamètre du tuyau réduit la vitesse et la perte de frottement, mais augmente également le coût du matériau, le poids du tuyau et l'espace requis à l'intérieur du puits.

Le diamètre correct est donc un équilibre entre:

• Débit de pompe requis

• Vitesse d'eau admissible

• Perte de frottement admissible

• Coût total de l'installation

• Nombre de pressions dans les tuyaux

• Dégagement du boîtier disponible

• Résistance mécanique

• Exigences d'installation et de récupération

La taille du tuyau doit être sélectionnée dans le cadre du système de pompage complet plutôt qu'après la commande de la pompe.

Un catalogue de pompes à forage fournit normalement une taille de sortie de décharge pour chaque famille de pompes.

Par exemple, différentes familles de modèles SLAPK 6SP peuvent utiliser différentes connexions de décharge car leurs plages de débit nominal sont différentes.La série 8SP sert généralement des tâches de débit plus élevé et utilise des connexions de sortie plus grandes.

Toutefois, la dimension de la sortie ne détermine pas de manière indépendante le meilleur diamètre principal de montée.

Une transition de courte durée peut être utilisée lorsque le diamètre calculé du tuyau diffère de celui de la sortie de la pompe, à condition que:

• La transition est mécaniquement adaptée.

• La pression est suffisante.

• La connexion ne crée pas de perte locale excessive.

• La transition s'intègre dans le boîtier.

• L'assemblage peut être abaissé et récupéré en toute sécurité.

• Le constructeur approuve la configuration.

Ne choisissez pas un tuyau uniquement parce que sa taille nominale correspond au fil ou à la bride de sortie.

Le courant ascendant doit être dimensionné au débit de conception réel, et non au débit maximum publié de la pompe.

Le flux de conception doit provenir de l'application, par exemple:

• Demande d'irrigation

• Consommation d'eau municipale

• Temps de remplissage du réservoir de stockage

• Demande de procédés industriels

• Besoins en eau pour le bétail

• Exigences relatives à l'eau de feu

• Transfert d'eau dans les mines ou les chantiers de construction

La pompe choisie doit fournir ce débit à la tête dynamique totale calculée.

Si le système fonctionne à plusieurs débits, vérifiez le tuyau à:

• Débit continu minimum

• Flux de conception normal

• Débit maximal attendu

• Limites de fonctionnement à vitesse variable

• Flux futur d'expansion, si confirmé

La perte de frottement n'augmente pas linéairement avec le débit.

Pour les calculs hydrauliques, le diamètre intérieur du tuyau doit être utilisé.

Deux tuyaux ayant la même taille nominale peuvent avoir des diamètres internes différents en raison de:

• Épaisseur de paroi

• Calendrier des tuyaux

• Classe de pression

• Matériel

• Norme de fabrication

• Couche intérieure

Un tuyau à haute pression a normalement une paroi plus épaisse qu'un tuyau à basse pression du même diamètre extérieur.

L'utilisation du diamètre nominal au lieu du trou réel peut sous-estimer la vitesse de l'eau et la perte de frottement.

Obtenez les données dimensionnelles du fabricant de tuyaux avant de terminer le calcul.

La vitesse moyenne de l'eau peut être calculée à partir du débit et de la surface de la section transversale interne du tuyau:

Vitesse = débit ÷ surface interne du tuyau

Pour un tuyau circulaire:

v = 4Q ÷ (πD2)

Où:

• vest la vitesse moyenne de l'eau

• Q. Je vous en prie.est le débit volumétrique

• Dest le diamètre interne réel du tuyau

• πest d'environ 3.1416

Si le débit est donné en mètres cubes par heure, le convertir en mètres cubes par seconde avant de calculer la vitesse en mètres par seconde.

La vitesse est un paramètre de dépistage et non le seul critère de sélection.analyse du marteau à eau et norme technique applicable.

Évitez d'appliquer une seule limite de vitesse universelle à chaque projet.

La perte de frottement est la tête consommée lorsque l'eau se déplace à travers le courant principal ascendant.

Cela dépend de:

• Taux de débit

• Diamètre intérieur réel

• Longueur du tuyau

• Roughness des tuyaux

• Matériau de tuyauterie

• Âge du tuyau et état interne

• Propriétés de l'eau

Darcy-Weisbach et Hazen-Williams sont des méthodes couramment utilisées pour les calculs des conduites d'eau.

Le principe de Darcy-Weisbach peut être appliqué à un large éventail de fluides et de matériaux de tuyauterie lorsque le facteur de frottement est correctement utilisé.mais son coefficient doit être choisi de manière appropriée.

Pour un calcul justifiable:

1. Identifier la longueur verticale complète du tuyau.

2. Confirmez le diamètre interne et le matériau.

3. Calculer la perte par unité de longueur au débit de conception.

4. Multipliez par la longueur réelle du tuyau.

5. Répéter le calcul pour les autres flux opérationnels attendus.

6. Incluez le résultat dans la tête dynamique totale du système.

N'utilisez pas un pourcentage général de profondeur de puits comme substitut au calcul des pertes de tuyauterie.

Pour la méthode complète, voirGuide de dimensionnement de la pompe de puits profonds: comment calculer le débit et la tête dynamique totale.

Le courant ascendant n'est pas la seule source de résistance hydraulique.

Des pertes supplémentaires peuvent survenir par:

• Transitions de décharge de pompe

• Ventilateurs de contrôle

• Ventilateurs de porte

• Ventilateurs à papillons

• Les coudes

• Les tees

• Réducteurs

• Débitmètre

• Appareils de mesure de la pression

• Filtres

• Connexions à la tête de puits

• Ventilateurs de commande

• Ensembles d'entrée de réservoirs

Ces pertes peuvent être calculées en utilisant des coefficients de perte, des longueurs de tuyaux équivalentes ou des données du fabricant.

Les soupapes de freinage méritent une attention particulière. Une soupape sélectionnée uniquement par taille nominale peut entraîner une perte importante à débit élevé.orientation et aptitude au service vertical.

Le tuyau doit résister à une pression supérieure à la pression normale de sortie observée à la surface.

En fonction des conditions de fonctionnement, la pression la plus élevée peut se produire près de la pompe ou lors d'un événement transitoire.

L'examen de la pression doit inclure:

• Tête d'arrêt de la pompe

• Pression statique de la colonne d'eau

• Pression de fonctionnement normale

• Pression requise à la tête de puits

• Fermeture de soupape

• Démarrage et arrêt de la pompe

• Marteau à eau

• Changements d'altitude

• Paramètres de régulation de la pression

• Pression d'essai

• Marge de sécurité requise par la norme de tuyauterie

Les sections les plus basses d'un canal en hauteur peuvent être exposées à une forte pression interne.

Ne sélectionnez pas la classe de pression uniquement à partir de la lecture normale de la jauge de tête de puits.

Le marteau à eau est un changement de pression temporaire causé par un changement rapide de la vitesse de l'eau.

Elle peut survenir lorsque:

• La pompe démarre soudainement.

• La pompe s'arrête après une panne de courant.

• Une soupape de freinage se ferme rapidement.

• Une soupape de surface est fermée trop vite.

• Un VFD modifie la vitesse trop agressivement.

• Le débit s'inverse avant la fermeture de la soupape de freinage.

La gravité dépend de la longueur du tuyau, de la vitesse de l'eau, du matériau du tuyau, du comportement de la vanne et du taux de changement de vitesse.

Une longue conduite verticale à élévation contient une colonne d'eau en mouvement substantielle.

Les contrôles possibles sont les suivants:

• Ventilateurs de freinage anti-choc

• Fonctionnement contrôlé de la vanne

• Début doux

• Accélération et décélération VFD contrôlées

• Les navires de surtension

• Dispositifs de levage de pression

• Autres équipements de régulation des surtensions

Une analyse transitoire détaillée peut être nécessaire pour les puits profonds, les pipelines longs et les systèmes à débit élevé.

La conduite ascendante doit supporter en toute sécurité son propre poids, le poids de l'eau contenue et tout équipement qu'elle supporte.

Les charges pertinentes comprennent:

• Poids des tuyaux secs

• Poids de la colonne d'eau

• Poids de la pompe et du moteur

• Poids de la soupape de contrôle

• Poids du câble et du garde-câble

• Poids du coupleur

• Charges dynamiques lors du démarrage et de l'arrêt

• Charges lors de l'installation et du retrait

• Forces du marteau à eau

• Charges de soutien de la tête de puits

Pour les tubes en acier fileté, vérifier la résistance du fil et de l'accouplement; pour les tubes à bride, vérifier la disposition de la bride, des boulons et des joints.

Pour les tuyaux en plastique, vérifiez la charge de traction, la traînée, les effets de température, la capacité de jointure et les limites du fabricant pour le service vertical suspendu.

Un tuyau qui satisfait aux pressions internes peut encore ne pas convenir à la charge mécanique en suspension.

Le diamètre extérieur de l'appareil principal, des raccords et des accessoires doit passer à travers le diamètre intérieur minimum du boîtier.

Vérifiez l'enveloppe complète de l'installation, y compris:

• Particules pour les appareils à chauffage électrique

• autres appareils

• Transition de sortie de pompe

• Ventilateurs de contrôle

• câble électrique

• Détecteurs de câbles

• autres appareils pour la fabrication de chaussures

• Protection contre l'épissure

• Les centralisateurs

• Cable de sécurité

• Appareils de levage

Le composant le plus important peut être un coupleur ou une vanne plutôt que le tuyau lui-même.

Considérez également:

• Déviation du puits

• Les joints du boîtier

• Soudures internes

• Les revêtements

• Dépôts à échelle

• Déformation

• Variations du diamètre du boîtier

Un ajustement théorique métal à métal n'est pas une allocation d'installation acceptable.

Pour plus d'informations sur le dégagement dimensionnel, voirPompes à forage de 6 ou 8 pouces: comment choisir.

L' acier au carbone est en hausse

L'acier au carbone offre une résistance mécanique élevée et est largement disponible.

Cependant, il faut tenir compte de la corrosion: la corrosion interne augmente la rugosité et la perte de frottement, tandis que la corrosion externe réduit l'épaisseur des parois.

Des revêtements, des revêtements et une tolérance à la corrosion peuvent être nécessaires.

Principaux élévateurs en acier galvanisé

L'acier galvanisé est couramment utilisé dans les installations de puits d'eau, en particulier aux tailles modérées.

L'adéquation dépend de la chimie de l'eau, de la durée de vie de l'installation, des connexions filetées et des normes locales.

Main en hausse en acier inoxydable

L'acier inoxydable offre une meilleure résistance à la corrosion, mais la qualité correcte doit être choisie à partir d'une analyse de l'eau.

Le SS304 n'est pas automatiquement adapté à l'eau à haute teneur en chlorure.

L'interaction galvanique entre métaux différents doit également être examinée.

Le HDPE est en hausse

Le PEHD peut offrir une résistance à la corrosion, des surfaces internes lisses et moins de joints rigides.

Sa conception nécessite un examen attentif de:

• Classe de pression

• Charge de traction

• Température

• C' est un monstre!

• Méthode d'assemblage

• L'allongement

• Compatibilité avec le raccordement de la pompe

• Exigences relatives au support vertical

Le fabricant du tuyau doit confirmer l'adéquation pour une installation de forage suspendu.

PVDC en hausse principale

Les tuyaux à colonne en uPVC spécialisés sont utilisés dans certains systèmes de forage car ils sont légers et résistants à la corrosion.

Le tuyau et les joints filetés doivent être spécialement conçus pour la profondeur d'installation, la pression et la charge suspendue.

Supposons qu'une pompe de forage doit fournir 50 m3/h par une conduite verticale de 140 m.

Deux tuyaux candidats répondent aux exigences de base en matière de connexion et de pression.

Le plus petit tuyau produira:

• Vitesse de l'eau plus élevée

• Perte de frottement plus importante

• Tête dynamique totale supérieure

• Une plus grande sensibilité au marteau à eau

• Moins de coûts initiaux de tuyauterie

Le plus grand tuyau produira:

• Vitesse de l'eau inférieure

• Perte de frottement plus faible

• Une tête de pompe inférieure est requise

• Énergie de fonctionnement potentiellement inférieure

• Coût initial et poids plus élevés

La bonne décision ne peut être prise à partir du seul prix d'achat.

L'ingénieur doit calculer le point de fonctionnement pour les deux alternatives, ajouter chaque perte de frottement à la TDH et comparer:

• Modèle de pompe et puissance du moteur

• Efficacité de la pompe

• Consommation annuelle d'énergie

• Coût des tuyaux et de leur installation

• Classe de pression

• Dégagement du puits

• Durée de vie prévue

Un tuyau plus grand peut réduire le coût de l'énergie tout au long de sa vie, mais augmenter le diamètre au-delà de l'exigence pratique peut fournir peu d'avantages supplémentaires.

De nombreuses pompes à forage disposent d'une soupape de freinage à l'endroit ou à proximité de la décharge.

Les soupapes de freinage mal placées ou inappropriées peuvent contribuer à:

• Pression piégée

• Choc hydraulique

• Le bruit de la vanne

• Fermeture retardée

• Retour en arrière

• Perte accrue de frottement

• Maintenance difficile

La disposition des vannes doit être choisie en fonction de la profondeur de la pompe, de la longueur du tuyau, de la pression, du débit, de la méthode de démarrage et des instructions du fabricant.

Vérifiez si la pompe sélectionnée comporte déjà une soupape de freinage intégrée avant de spécifier des soupapes supplémentaires.

Le conduit de sortie doit-il être de la même taille que la sortie de la pompe?

Le diamètre principal de la sortie doit être vérifié en utilisant le débit, la vitesse, la perte de frottement, la pression, la charge mécanique et le dégagement du boîtier.

Je peux réduire le diamètre de la pompe?

Un réducteur peut être possible, mais il augmente la vitesse et peut ajouter des pertes hydrauliques.

Un tuyau plus grand améliore- t- il toujours les performances de la pompe?

Un diamètre interne plus grand réduit les pertes de frottement, mais une taille excessive peut augmenter le coût, le poids et la difficulté d'installation.

La perte de friction doit-elle être calculée à partir de la profondeur du puits?

Utilisez la longueur réelle, le diamètre interne, le matériau et le débit de conception de chaque section de tuyau.

Le HDPE peut-il être utilisé comme pompe de forage principale?

Oui, dans des installations appropriées, mais le tuyau, les joints et le système de support spécifiques doivent être évalués en fonction de la pression interne, de la charge suspendue, de la température, de la rampe et de la profondeur d'installation.

Combien de soupapes doivent être utilisées pour une pompe à puits profonds?

Il n'existe pas de quantité ou d'espacement universels adaptés à chaque puits.

La montée du courant affecte-t-elle la puissance du moteur de la pompe?

Oui, le frottement des tuyaux augmente la TDH. Une TDH plus élevée peut modifier le modèle de pompe sélectionné, le nombre d'étapes, le point de fonctionnement et la puissance requise du moteur.

Une pompe de forage fiable doit satisfaire simultanément aux exigences hydrauliques, de pression, mécaniques et d'installation.

Le processus de sélection devrait:

• Confirmez le flux de conception.

• Utilisez le diamètre interne du tuyau.

• Calculer la vitesse de l'eau et la perte de frottement.

• Inclure des soupapes et des raccords.

• Vérifiez le fonctionnement, l'arrêt et la pression transitoire.

• Vérifiez la résistance des tuyaux et des joints.

• Confirmez le dégagement.

• Choisissez un matériau compatible avec l'eau.

• Évaluer le coût énergétique du cycle de vie.

Ne sélectionnez pas le conduit ascendant complet uniquement à partir de la taille de la sortie de la pompe.

Envoyez à SLAPK le débit et la tête requis, la profondeur du puits, la profondeur d'installation de la pompe, le diamètre intérieur minimum du boîtier, le matériau et le diamètre proposés du tuyau, la pression de sortie requise, la tension,fréquence et analyse de l'eau.

Nos ingénieurs peuvent vous recommander une pompe QJ ou SP adaptée et vous fournir la courbe de la pompe, les dimensions de la sortie et les données d'installation requises pour votre conception de la tête montante.