Винтовой насос – это агрегат, предназначенный для перекачивания растворов и жидкостей повышенной вязкости. Такого рода оборудование используется во многих сферах промышлености – текстильном химическом и металлообрабатывающем производстве. Винтовые насосы обладают простой конструкцией, отличаются надежностью и длительным рабочим ресурсом.

Устройство винтового насоса – из чего состоит прибор?

Основным элементом винтового насоса является ротор. Он имеет цилиндрическую форму и спиральный желоб, напоминающий винт или шнек. Ротор расположен внутри статора, снабженного эластомерной гильзой и спиралевидным каналом. Сам статор имеет форму стальной трубы. Роторная спираль может оборудоваться несколькими заходами. При этом статорная спираль всегда оборудована одним заходом больше.


Вдоль контактной линии между статором и ротором расположены защищенные от проникновения воды участки, разделяющие рабочую полость насоса на несколько частей. Благодаря особенному расположению ротора в статоре, эти участки поочередно открываются и закрываются.

Регулировка объемов откачиваемой жидкости осуществляется посредством изменения количества оборотов ротора. Для этого следует использовать частотный привод.

Все элементы насоса помещены в прочный корпус из пластика или чугуна. При этом, если используется винтовой насос для скважины, то его корпус изготавливается из нержавеющей стали.

Принцип действия каждого винтового агрегата основан на перемещении жидкости вдоль винтовой оси внутри камеры. Ось образуется между поверхностью корпуса и винтовыми канавками путем вхождения винтовых выступов в смежные канавки. Благодаря такому принципу работы, внутри прибора создается замкнутое пространство, которое не позволяет жидкости перемещаться назад из прибора.

В наши дни винтовые насосы используются во многих сферах жизнедеятельности человека. Чаще всего это оборудованием применяется:

• На пищевых фабриках – при производстве продуктов питания агрегаты применяются в качестве дозаторов;
• В строительстве – насосы используются для подачи смесей, используемых с целью производства наливных полов и кровли;
• На скважинах – приборы выкачивают загрязненную воду с большим количеством примесей. Винтовой скважинный насос может использоваться, как для источника с чистой водой, так и для скважины с песком;
• В химической промышленности – винтовые насосы перекачивают большие объемы густых веществ для их дальнейшей обработки.

Высокая надежность и способность работать под высокими нагрузками делает винтовые насосы одним из наиболее прогрессивных видов насосного оборудования.

Преимущества и недостатки винтовых насосов

Высокий спрос на винтовые насосы обусловлен множеством их достоинств. Среди них нужно выделить:

• Высокий КПД приборов – от 50 до 70 %;
• Агрегаты способны работать с очень вязкой жидкостью, создавая напор гораздо выше, чем импеллерные помпы;
• Винтовые насосы способны перекачивать жидкости с большим количеством твердых примесей;
• Принцип работы винтового прибора исключает образование пульсаций, которые характерны для оборудования других видов;
• Винтовые насосы являются самовсасывающими приборами, а максимальная глубина забора жидкости может составлять 8,5 м;
• Приборы отличаются компактностью и низким уровнем шума;
• Благодаря высокой надежности, винтовые насосы крайне редко требуют ремонта и не нуждаются в частом обслуживании.

Как и другие виды насосов, винтовое оборудование имеет свои слабые стороны. Первый минус заключается в высокой стоимости агрегатов, из-за чего использовать их на своем производстве могут позволить себе далеко не все предприятия. Второй недостаток заключается в отсутствии возможности регулировки объемов откачиваемой жидкости.

Виды винтового насосного оборудования

Так как винтовые приборы задействованы во многих сферах применения, они отличаются между собой особенностями конструкции. По своему устройству агрегаты делятся на такие типы:

• Шнековые насосы – эти агрегаты предназначены для перекачивания больших объемов агрессивных химических и абразивных веществ. Шнековый прибор эффективно работает, как в вертикальном, так и в горизонтальном положении. Нередко такое оборудование используется для воды из скважин и глубоких колодцев. Шнековые агрегаты обладают простой конструкцией и сравнительно невысокой стоимостью;

• Штанговые насосы – такого рода устройства используются для высоковязких сред в предприятиях по добыче и переработки нефти. В конструкцию штангового насоса входит устьевой сальник, вращательная колонна и поверхностный привод. Агрегаты этого типа отличаются высокой производительностью и достаточно высокой стоимостью;

• Вакуумные насосы – эти агрегаты оборудуются двумя винтовыми роторами, вращающимися в противоположные стороны. Благодаря такой конструкции вакуумного насоса, жидкость сначала попадает в область между винтовыми камерами и цилиндром, а затем попадает в отверстие для выхлопных газов.

Насос винтовой для вязких жидкостей показывает высокую производительность, однако эффективность работы устройства во многом зависит от правильности его использования. В связи с этим прежде, чем покупать прибор для бытовых или промышленных целей, нужно убедиться в его соответствии с выбранной областью применения.

Какой насос лучше – центробежный или винтовой насос?

Многие люди, которые хотят купить насос для бытовых целей, задумываются о том, что же лучше – центробежный или винтовой насос. Оба эти вида отличаются между собой областями использования и особенностями конструкции.

Центробежный насос — достаточно дорогостоящий прибор, который хорошо справиться с обеспечением водой загородного коттеджа. Эти насосы можно использоваться, как для скважин, так и для колодцев. В устройство агрегата входит зафиксированное на валу рабочее колесо, которое выталкивает воду наверх. Это оборудование подходит только для перекачивания чистой воды, имеет высокий КПД и потребляет небольшое количество электроэнергии. Центробежные насосы отличаются высокой надежностью и длительными сроками эксплуатации.


Винтовые насосы используются преимущественно в промышленности. Гораздо реже погружной агрегат такого рода применяется в быту и хозяйстве. Если же для обслуживания частного дома был выбран именно такой прибор, то его следует использовать для перекачивания не слишком загрязненной воды, количество твердых примесей в которой не должно превышать 150 г/м 3 жидкости.

Выбор насосного оборудования в основном зависит от воды, которую он будет перекачивать. Если агрегат требуется для подачи чистой питьевой воды, то лучше выбрать центробежный насос. Если жидкость нужна для полива, то лучше отдать предпочтение винтовому оборудованию.

Винтовые и лопастные насосы – в чем отличия?

Большинство неопытных покупателей часто ошибаются, принимая лопастной насос за винтовой. Отличия между агрегатами этих видов заключается в областях применения и характеристиках агрегатов.

Винтовые устройства в большинстве своем используются в промышленных целях, гораздо реже – в быту. Среди их преимуществ следует выделить:

• Равномерный объем подачи перекачиваемой жидкости;
• Способность к самовсасыванию;
• Отлично сбалансированная конструкция;
• Агрегат эффективно работает даже при наличии в жидкости твердых примесей;
• Высокая прочность деталей.

К недостаткам винтовых насосов относится высокая стоимость оборудования, большие габариты, повышенное трение его запчастей, высокий уровень шума и не эффективное охлаждение.

Лопастные насосы применяются в быту. Насос лопастной центробежный обладает такими достоинствами:

• Простота в эксплуатации и обслуживании;
• Возможность подключения к одному трубопроводу сразу нескольких лопастных насосов;
• Скромные габариты и вес;
• Низкий уровень шума при работе;
• Невысокая стоимость большинства моделей;
• Наличие эффективной системы охлаждения.

Среди минусов ролико-лопастного насоса следует выделить отсутствие возможности работать с загрязненной водой. Насос лопастной центробежный обладает низким КПД, а, при сужении проточных каналов, большинство агрегатов перегреваются, что приводит к их поломке. Для производства большинства моделей используются тяжелые стальные запчасти, которые, в паре с легким пластиковым корпусом, ухудшают баланс и устойчивость приборов.

Важная характеристика лопастного насоса – это его производительность. Она сильно зависит от качества воды и мощности агрегата. Если насос не обладает высокой мощностью, то он не будет перекачивать необходимое для обслуживания частного дома количество жидкости. Поэтому для загородного жилья следует выбирать более мощное оборудование, покупка которого обойдется гораздо дороже.

Владельцы дачных участков и частных домов обязательно сталкивались с вопросом покупки оборудования для выкачки воды из скважин, колодцев. Винтовой насос – в таком случае прекрасный вариант. О его достоинствах, принципе действия, технических характеристиках и тонкостях выбора агрегата, вы можете узнать из данной статьи. Кроме того, краткий обзор популярных моделей поставит контрольную точку на выборе оборудования.

Винтовой (шнековый) насос представляет собой вариацию роторного агрегата. Свою популярность этот тип оборудования завоевал благодаря возможности перекачки жидкости повышенной вязкости. Яркий пример применения в быту – для удаления сточных отходов из канализации. Принцип функционирования насоса винтового типа напоминает работу шестеренчатого устройства.

Устройство оборудования довольно простое. Ротор в виде винта с лопастями размещается внутри цилиндрического корпуса. Величина ротора подобрана таким образом, чтобы он мог непринужденно двигаться, но в тоже время зазор между стенкой в рабочем состоянии был минимален. С двух сторон устройство оснащено патрубками.

Функционирование системы осуществляется в следующем порядке:

• Устройство погружается в скважину (колодец или канализационную яму), непосредственно в жидкость и подключается к сети питания.
• Первый патрубок всасывает жидкость внутрь корпуса.
• Ротор вращается. Лопасти винта насоса нагнетают воду внутрь и направляют вдоль корпуса ко второму патрубку, выпускному.
• Через выпускной патрубок выполняется выход продукта наружу.
• Так устроен и работает простейший шнековый насос. Существуют и усложненные конструкции. В них увеличено количество винтов, ступеней.

Разнообразие винтовых моделей

Существует 2 варианта насоса винтового типа в зависимости от количества роторов:

• одновинтовые – состоят из одиночного винтового ротора. Во время вращения винта внутри корпуса происходит своеобразное разделение плоскости на полости. В процессе выкачки жидкость перемещается из одной полости в другую, вдоль оси ротора.
• двухвинтовые – более сложные устройства. Они оснащены уже двумя винтами. Такие модели используют для выкачивания воды (пресной, минеральной и морской)Производительность насоса – главная характеристика, которая указывает на возможное количество подаваемой жидкости за единицу времен. Зависит эта величина от водозаборного устройства.

Мощность двигателя устройства – этот показатель может варьироваться в пределах 250 Вт — 5 кВт. Учтите возможности электропроводки в доме, чтобы избежать ее перегруза.

Динамический уровень или расстояние от грунта до верхнего уровня воды.

Статический уровень подачи жидкости или по величине меньше динамического. В противном случае, поступление воды невозможно.

Потеря давления при подаче – как правило, этот показатель касается горизонтальных участков водопроводной системы. Он определяется 0,1 часть от промежутка между точками разбора и забора жидкости.

Материал корпуса – для скважин подходит вариант из нержавеющего металла, сверху покрытый пластиковым кожухом. Такое исполнение гарантирует защиту от растворенных в воде минералов, солей и непосредственно воздействия влажной среды.

Весовая категория прибора – легкие устройства не требуют мощного, надежного крепления, в отличие от тяжелых. модели трехвинтового конструкции – применяются для любого типа жидкости. Единственное условие – отсутствие в них абразивных частиц и активных химических веществ, потому как это существенно увеличит износ, повреждение деталей насоса.

Шнековые устройства дополнительно различают по количеству ступеней. Они бывают одно- и многоступенчатые. Подобное различие в конструкции влияет на эффективность агрегата.

Достоинства шнековых устройств

Погружные насосы винтового типа обладают массой преимуществ перед центробежными или поршневыми. Заключаются они в следующем:

• в процессе работы самостоятельно всасывают жидкость, вплоть до образования глубокого вакуума;
• создают повышенное давление;
• могут работать на любой глубине;
• выход перекачиваемой жидкости осуществляется равномерно, без пульсаций в отличие от центробежных моделей;
• конструкция агрегата предусматривает перемещение жидких продуктов с некоторыми включениями и даже сухих веществ;
• устройство винтового насоса исключает нарушение структуры перемещаемого вещества, в отличие поршневых, плунжерных;
• бесшумность работы;
• легкость обслуживания;
• простота конструктивного исполнения;
• может использоваться в канализационной системе для откачки стоков;
• большой ассортимент моделей, в зависимости от необходимой производительности.

Винтовые варианты погружных агрегатов в целом гарантируют качественную и слаженную работу по подаче воды. Они отличаются универсальностью (в качестве источника может использоваться колодец или скважина, простотой обслуживания и монтажа.

Область использования оборудования

Винтовой насос имеет широкую область применения. Они используются на промышленных предприятиях для перемещения вязких веществ (например, сгущенного молока, теста), пара и газа, а также для создания требуемого вакуума на некоторых предприятиях.

Работа скважин (нефтяной, артезианской, газовой) тоже обеспечивается винтовым устройством. Кроме того, используя специальные мощные насосы, выполняют бурение этих самых скважин. Очистка бытовых стоков на канализационных насосных станциях не обходится без подобного агрегата.

Но, конечно, винтовые конструкции используются и в быту для подачи жидкости на различные потребители (фонтан, бассейн, домашний водопровод, накопительную емкость).

Единственное обязательное условие применения винтового насоса – это целенаправленность. Не рекомендуется использовать агрегат в разных целях. Тем более, что область применения напрямую связана с выбором устройства, его конструктивными и функциональными особенностями.

Скважина или колодец?

Рассмотрим, как влияет на выбор оборудования, источник воды. В данном случае ими выступает скважина и колодец.

Для колодцев выбирают модели с боковым креплением на стенке. При покупке уделите внимание на наполненность колодца водой. Чтобы исключить работу насоса «вхолостую». Это снижает его надежность и сокращает срок службы.

Винтовой насос — универсальное устройство, используется в промышленности и быту

Кроме того, в колодезных насосах заборное устройство находится в нижней части, учтите это при установке. Не рекомендуется монтировать агрегат на расстоянии меньше 1 м от дна колодца, чтобы не засорить насос илом, песком. Это также негативно сказывается на его работе.

Для скважин выбирают приборы более стойкие к условиям работы. Они обеспечивают подачу жидкости с повышенных глубин, не реагируют на замутненность воды и наличие каких-либо примесей. Заборные отверстия в таких моделях располагаются над электродвигателем. Соответственно, двигатель погружен постоянно в воду и естественным путем охлаждается. К конструктивным особенностям скважинных насосов относятся мощность двигателя, корпус из материала с антикоррозионными свойствами, стальной, надежный шнековый элемент.

Критерии правильного выбора прибора

На какие характеристики стоит обратить внимание при выборе устройства, чтобы его работа порадовала надежностью и стабильностью долгое время?На цену прибора влияют технические характеристики. Поэтому рекомендуется заранее определить возможные нагрузки на устройство и параметры источника воды.

Монтаж и запуск механизма желательно доверить специалистам. Они при подключении проверят функционирование устройства во всех режимах работы.

Востребованные модели шнековых приборов

На сегодняшний день существует большой ассортимент предполагаемого насосного оборудование различных производителей. Однако наиболее популярными моделями погружных насосов отечественного производителя остаются «Водолей» и «Спрут».

Шнековый насос модели «Водолей» пользуются большим спросом. Они доступны по стоимости и надежны в службе. «Водолей» не привередливы к качеству воды, имеют отличные показатели производительности и гарантированно прослужат долгие годы. Кроме того, аналогичные «Водолею» зарубежные марки стоят в несколько раз дороже, да и поставка запасных частей может занять длительный срок.

К недостаткам модели «Водолей» относится повышенный вес конструкции и ненадежность крепежных тросов, которыми комплектуется оборудование.

Еще одним представителем отечественного насосного оборудования является модель «Спрут» (Sprut). Этот насос может использоваться не только для скважин, но и для колодцев. Коррозионная стойкость, ударопрочность и износостойкость деталей – главные достоинства марки. Интенсивный режим функционирования не страшен для модели. «Спрут» защищен от перегрузов, что существенно продляет срок службы. Кроме того, фирма-производитель предлагает регулярное проведение сервисного обслуживания специалистами компании. Отзывы о насосном оборудовании этой марки, как и о «Водолее» только положительные.

Винтовой насос (ВН), являющийся устройством для перекачки жидкости, был разработан в начале 1920-х годов для перекачки вязких жидкостей и растворов. С самого начала винтовые насосы получили широкое применение в самых разных условиях использовались в различных отраслях промышленности (химической, пищевой, металлообрабатывающей, бумажной, текстильной, табачной, отходоперерабатывающей и нефтяной).

С момента первых серьезных попыток применения винтовых насосов для механизированной добычи в начале 1980-х годов, происходило их постепенное внедрение в нефтяной промышленности.

К 2003 г. винтовые насосы работали в самых разнообразных условиях и вариантах заканчивания в более чем 40 000 скважин по всему миру, от Аляски до Южной Америки, от добычи легкой нефти и угольного метана в российских Нижневартовске и Новокузнецке до Австралии, от отдаленных минеральных источников в горах Японии до наземных и морских скважин в Африке и Индонезии. Ниже приведены стандартные варианты и условия применения винтовых насосов:

Тяжелая нефть
Плотность в градусах по API Абсолютная вязкость 500 - 50000 сП
Содержание песка до 50%, сниженное до 3-5% при стабильном дебите

Нефть средней плотности
Плотность в градусах по API 18 - 30
Абсолютная вязкость Ограничения по содержанию CO2 и H2S

Легкая нефть
Плотность в градусах по API >30
Ограничение по содержанию ароматических углеводородов
Температурные ограничения

Вода
Обезвоживание угольного метана (CBM)
Обезвоживание природного газа
Водозаборные скважины
- Отопление жилых помещений
- Промышленные источники минеральных вод
Закачка воды - заводнение

Системы винтовых насосов обладают рядом отличительных особенностей, которые могут сделать их более предпочтительными для механизированной добычи по сравнению с другими имеющимися техническими средствами. Вот наиболее значимые из этих особенностей:
- КПД систем винтовых насосов составляет 50 - 70%
- Низкие капитальные затраты и расходы на электроэнергию
- Возможность перекачивания жидкостей с высоким уровнем вязкости, большим содержанием твердых частиц и свободного газа
- Низкие значения внутренних градиентов скорости сдвига, ограничивающие эмульгирование жидкости
- Отсутствие клапанов или деталей с возвратно-поступательным движением позволяет предотвратить закупоривания, газовые пробки или износ узлов
- Несложный монтаж и эксплуатация, минимальный объем необходимого обслуживания
- Небольшие габариты и низкий уровень шума приводной установки на устье.

Системы винтовых насосов имеют ряд определенных ограничений по условиям применения. Основными из этих ограничений являются производительность, высота подъема жидкости и совместимость резиновых деталей с откачиваемыми жидкостями. Ниже приведен краткий перечень ограничительных условий применения и эксплуатационных проблем, связанных с использованием систем ВН.
- Производительность: 1-800 м3/день (5000 баррелей/день)
- Высота подъема жидкости: 3000 м (9800 футов)
- Температура: 150°C (300°F)
- Тенденция к возникновению неустранимых повреждений эластомерных деталей при работе насоса без жидкости даже очень непродолжительное время.
- Воздействие некоторых жидкостей приводит к разбуханию и порче эластомерного материала

Использование усовершенствованного оборудования и материалов позволяет существенно расширить диапазон применения винтовых насосов новых моделей. Во многих случаях, ВН является не только единственно возможным вариантом механизированной эксплуатации, но и может стать весьма эффективным с экономической точки зрения при оптимальной конфигурации и правильной эксплуатации.

Основные принципы работы винтового насоса

Винтовой насос является объемным насосом, состоящим из двух компонентов - ротора и статора (Рис. 1). Ротор имеет форму наружной спирали с числом заходов "n" и обычно изготавливается из высокопрочной стали (Рис. 2). Ротор является единственной движущейся деталью насоса. Статор представляет собой внутреннюю спираль с числом заходов "n+1" (Рис. 3) и состоит из стального кожуха-трубы с неразъёмно соединенным со стенками трубы эластомерным элементом. Ротор имеет на один заход меньше чем статор.

Когда они собраны вместе, группа двояковыпуклых полостей, спирально огибающая ротор снаружи, тянется вдоль винтовой линии насоса (Рис. 4). Каждая полость герметично отделена от расположенных рядом полостей с помощью уплотнительных линий. Уплотнительные линии образуются вдоль линии контакта между ротором и статором (показана красным цветом) и являются важным моментом для эффективной работы насоса. Рис. 4 показывает две отдельные полости на одном шаге статора под углом 180° друг к другу в насосе с однозаходным ротором.

Принцип действия винтового насоса

При вращении ротора происходит постоянное открытие и закрытие полостей и их перемещение от приема к подаче насоса. Площадь полости между ротором и статором остается постоянной на любом сечении по всей длине насоса, что обеспечивает непульсирующий поток. Объем полости определяется как площадь закачки (площадь поперечного сечения полости) умноженная на шаг статора. Осевая линия ротора смещена от оси статора на постоянную величину, называемую "эксцентриситет". Для насоса с однозаходной геометрией эксцентриситет равен разнице между большим и малым диаметрами ротора деленной на два. Площадь полости насоса с однозаходной геометрией равна малому диаметру ротора умноженному на 4 и умноженному на эксцентриситет. Объем полости определяется как функция площади полости умноженная на шаг статора.
Площадь полости = d x 4e
Объем полости = d x 4e х шаг статора

Характеристика по давлению и изменение подачи насоса при изменении давления

Номинальный уровень дифференциального давления винтового насоса является суммой номинальных уровней давления каждой отдельной ступени. Хотя это и является несколько произвольным определением, ступенью обычно называют длину одного шага статора. Обычно уровень номинального давления для отдельной ступени находится в диапазоне 66-100 psi. Комбинация а) максимального уровня давления, который может быть создан в одной полости и б) числа полостей в насосе определяет его предельное давление. Давление, которое может быть создано в каждой полости, является функцией компрессионной подгонки ротора и статора, физических характеристик эластомерного элемента, длины шага статора и свойств прокачиваемой жидкости. Для винтового насоса, при прочих равных условиях, более высокое давление для каждой ступени обычно означает более низкую долговечность статора.

Наиболее часто используемым способом измерения эксплуатационной характеристики насоса является расчет объемного кпд насоса, определяемого как разница между исходной подачей насоса при нулевом напоре и подачей при номинальном напоре разделенная на исходную подачу при нулевом напоре. Разница в уровнях подачи при нулевом и номинальном напорах определяется как "изменение подачи насоса при изменении давления". Изменение подачи насоса при изменении давления возникает, когда находящаяся под высоким давлением жидкость нарушает компрессионную подгонку между прилегающими полостями и прорывается между уплотнительной линией ротор/статор. Это приводит к общему снижению уровня подачи насоса, который является постоянным для данной величины дифференциального давления.

В системах автономного водоснабжения, а также функционирования систем для перекачки различных жидкостей используются различные . Для скважин и колодцев в частном секторе чаще всего использую погружные модели, к которым относится и винтовой насос для скважины. Этот вид оборудования находит широкое применение не только в быту, но и в промышленности благодаря своей простой и практически безотказной конструкции.

Винтовые насосы, которые еще называют шнековые, работают с помощью простого механизма на основе вращающегося винта (шнека), находящегося внутри цилиндрического или конусообразного корпуса. Подача и движение жидкости внутри рабочей камеры происходит за счет постоянного движения винта. Во время непрерывного движения шнека канавки на его поверхности заставляют жидкость двигаться только вперед, не давая ей вытекать обратно. Тем самым погружные шнековые насосы поддерживают постоянный напор воды в системе, не увеличивая при этом рабочее давление в камере.

Рис. 1 Устройство шнекового насоса

Особенности функционирования винтовых моделей насосного оборудование предполагает их погружение непосредственно в рабочую среду – в скважину или колодец. Это объясняется тем, что подобная конструкция техники не позволяет ей работать на т.н. холостом ходу. Для стабильной работы агрегата нужен постоянный уровень жидкости, и без доступа к рабочей среде оборудование просто останавливается.

Преимущества и недостатки техники

Винтовой скважинный насос (или центробежный — как его еще называют) считается одним из предпочтительных видов насосного оборудования для подачи воды в систему автономного водоснабжения, а также на производстве для откачки и циркуляции различных жидкостей – нефтепродуктов, сжиженного газа, агрессивных рабочих сред с высоким содержанием химических реагентов.

Основными преимуществами погружных винтовых насосов являются:

• высокая производительность;
• простота обслуживания;
• отсутствие шума во время работы;
• возможность работать с различными по качеству рабочими средами.

Последний пункт – один из самых важных для многих пользователей насосного оборудования. Тогда как другие модели достаточно чувствительны к составу рабочей среды и могут выходить из строя даже при небольшом включении песка в воде, то шнековые насосы нечувствительны к загрязнению воды и могут работать даже с сильнозагрязненными и даже вязкими средами. Это является одним из самых критичных параметров для многих владельцев скважин, где не справляются даже фильтры грубой очистки.

Компактность – еще одно преимущество, которым обладают шнековые насосы для скважин. Обычно это погружные насосы, геометрические параметры которых совпадают с параметрами скважины. Чаще всего размер цилиндрического корпуса оборудования не превышает 12-15 см в диаметре. При этом за счет принципа работы – создания центробежной силы и завихрений в рабочей камере, винтовые агрегаты показывают высокую производительность.

Последняя напрямую зависит от скорости вращения шнека: чем она выше, тем больше воды способен перекачать агрегат за единицу времени. Стандартные модели для домашнего использования способны поддерживать стабильный уровень воды в системе на отметке до 1500-2000 литров жидкости в час.

Недостатки винтовых насосов

У данного оборудования есть ряд минусов, о которых также нужно знать перед тем, как выбирать винтовые модели:

• высокая цена;
• фиксированный рабочий объем;
• невозможность работать «вхолостую».

Выбирая насосы для грязной воды винтового типа, пользователь должен быть готов заплатить продавцу большую сумму по сравнению с другими стандартными видами оборудования. Средняя стоимость одной модели, в зависимости от производителя, составляет несколько сотен долларов для импортного оборудования. Можно взять и отечественные модели, например «Малыш», «Водомет», «Беламос» и другие. Но лидерами рынка и в России, и за рубежом являются иностранные торговые марки, такие как Grundfos, Gadrena, Aquatica, Werk и другие.

Классификация оборудования

Все шнековые насосы для скважин делятся на стандартные и глубинные. Первые подходят для установки в неглубоких колодцах и скважинах, например, для добычи воды в песчаных водоносных слоях. Такие модели отличаются меньшей производительностью, и обычно устанавливаются на глубине не более 20-25 метров. Глубинный скважинный насос имеет более удлиненный корпус и шнек и предназначается для установки в артезианских скважинах, бурение которых достигает нескольких сотен метров в глубину. Такие модели отличаются большей производительностью и, соответственно, более высокой ценой.

В ответе на вопрос, какой насос шнекового типа для скважины выбрать, необходимо учесть параметры гидротехнического сооружения. Глубина залегания водяного зеркала, а также потребность объекта в водоснабжении – основные технические факторы, влияющие на выбор агрегата. Следует также учесть и мощность самого оборудования, т.к. для его работы потребуется постоянное электропитание.

Глубинные и стандартные шнековые электронасосы в среднем потребляют 1,5 кВт энергии в час, что позволит подключить их к стандартному источнику питания 220В. Но производители рекомендуют выделить для насосного оборудования отдельный источник электроэнергии и защитить его дополнительно автоматическим выключателем.

Назначение и техническая характеристика

Установки погружных винтовых сдвоенных электронасосов предназначены для добычи нефти преимущественно повышенной вязкости и газосодержания.

В настоящее время отечественной промышленностью выпускаются электропогружные винтовые насосы для добычи нефти следующего параметрического ряда:

УЭВН5-12-1200

УЭВН5-12-1500

УЭВН5-16-1200

УЭВН5-16-1500

УЭВН5-25-1000

УЭВН5-25-1500

УЭВН5-63-1200

УЭВН5-100-1000

УЭВН5-100-1200

УЭВН5-200-900.

Показатели применимости установок:

Максимальная кинематическая вязкость, м 2 /с - 1*10-3

Максимальное содержание попутной воды, % - 99

Максимальное содержание свободного газа на приёме насоса, % по объёму-50

Максимальная массовая концентрация твердых частиц, г/л - 0,8

Микротвердость частиц, HRC не более - 55

Максимальная температура, °С - 110.

Винтовые насосы характеризуются основными гидравлическими параметрами: напор, давление, мощность, КПД.

В приведенных ниже табл. 2 и 3 представлены технические характеристики установок электропогружных винтовых насосов и самих насосов.

Принцип действия винтового насоса

В объемном насосе рабочий процесс основан на вытеснении жидкости из рабочей камеры, герметично отделенной от полости всасывания и нагнетания. Насосы этого типа имеют большую жесткость характеристик при изменении параметров, возможность перекачивания небольших объемов жидкостей при высоких давлениях, а также жидкостей с широким диапазоном значений вязкости и жидкости с газовой составляющей.

Надежность и долговечность работы в заданных условиях служат одними из решающих факторов при выборе типа насоса.

Отличительная особенность одновинтового насоса как насоса роторного типа заключается в наличии развитых поверхностей трения, мест со щелевым уплотнением. Отсюда вывод, что обеспечение режима жидкостного трения между ротором и статором является необходимым и достаточным условием высокого ресурса насоса.

Рассмотрим условия работы насоса при установившемся режиме (n=const).

На обеспечение режима жидкостного трения будут влиять геометрические параметры винтовых поверхностей ротора и статора и в конечном итоге зазор между ними, свойства материалов и чистота обработки поверхностей ротора и статора, скорость перемещения ротора в статоре; свойства перекачиваемой среды; обеспечение теплового баланса поверхностей скольжения в пределах, допускаемых выбранными материалами. Наиболее часто используется максимально простое конструктивное и технологическое решение одновинтового насоса: ротором служит винт, а статором - обойма насоса. Винт металлический, а обойма - резино-металлическая с внутренней поверхностью из синтетического каучука или другого эластомера.

Винт в обойме совершает сложное планетарное движение. Он вращается не только вокруг своей оси О 2 , его ось одновременно перемещается по окружности диаметром, равным двум эксцентриситетам (2е) в обратном направлении. Это второе движение винта вызывается его качением на отрезке 2-3 и скольжением на отрезке 5-6 стенок обоймы. Неподвижное зубчатое колесо m с внутренним зацеплением и центром О 1 , являющимся осью обоймы, имеет диаметр D = 4е. По нему без скольжения катится колесо n диаметром d 1 = 2e, которое принадлежит винту и вращается вокруг своей оси в обратном направлении. Во время вращения винта центр любого его поперечного сечения непрерывно перемещается по прямой от верхнего положения А до нижнего положения В и обратно. Это перемещение сверху вниз совершается за один оборот винта, причем точка на окружности n, перемещаясь внутри неподвижной окружности m, описывает гипоциклоиду. Если диаметр перемещающейся окружности равен половине диаметра неподвижной окружности, то гипоциклоида преобразуется в прямую линию AВ длиной, равной диаметру неподвижной окружности m.

При качении окружности n по окружности m в направлении по часовой стрелке из положения 1 в положение 5 круг К (сечение винта) движется вниз, причем он вращается против часовой стрелки и скользит но стенке 6-5 обоймы. Прямая АВ поворачивается на определенный угол, отвечающий форме и шагу винтовой линии обоймы.

Геликоидальная поверхность винта (рис. 16) образуется перемещением окружности К, вдоль оси винта О-О при условии, что центр окружности перемещается по винтовой линии М-М. отстоящей от оси О-О на величину эксцентриситета е винта.

Внутренняя поверхность обоймы образуется винтообразным движением плоскости поперечного сечения 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 (см. рис. 14), которая вращается вокруг оси О 1 обоймы и соразмерно перемещается вдоль этой оси.

Полный поворот этой плоскости на 360° при равномерном перемещении ее вдоль оси обоймы составит длину шага обоймы

где t - шаг винта.

Между винтом и обоймой образуются замкнутые полости (см. рис. 15), которые заполняются перекачиваемой жидкостью. Сечение этих полостей имеет форму полумесяца.

Вместе с вращением винта полости или камеры, наполненные жидкостью, перемещаются вдоль оси обоймы из приемной полости в полость нагнетания, причем за каждый оборот винта жидкость в камере переместится в осевом направлении на длину шага обоймы Т.

Сечение, заполняемое жидкостью, постоянно по длине обоймы и определяется площадью прямоугольника со сторонами 4е и D или

где D - диаметр винта.

При частоте вращения n оборотов теоретическая подача, насоса

а действительная подача

Qg = Qt ?об = 4eDTn ?об,

где? об - объемный КПД одновинтового насоса.

Оптимальным законом распределения давления по длине обоймы должна быть эпюра 1 в форме треугольника ОАБ (рис. 17), где ОБ - длина обоймы, а р - заданное давление. На практике могут быть нежелательные отклонения. Так, гипотенуза 2 треугольника ВАБ показывает, что рабочее давление р насоса распределяется не на всю длину насоса ОБ, а лишь на крайние витки ВБ. Это значит, что натяг в рабочих органах велик и эластомер будет интенсивно разрушаться.

Гипотенуза 3 треугольника А"ОБ показывает, что насос собран с зазором и не развивает заданного давления р, что также неприемлемо. Оптимален вариант, когда давление р распределяется по всей длине обоймы равномерно.

Экспериментальные кривые 4, 5, 6 и 7 сняты на идентичных по натягу насосах с различной длиной обоймы. Фактические данные хорошо корреспондируются с теоретической эпюрой 1 и подтверждают возможность получения пропорционального нарастания давления по длине обоймы. Учитывая, что на максимальном достигнутом давлении в 250 кгс/см 2 насос не будет иметь достаточного ресурса, на основании многолетнего опыта рекомендуется брать в расчет перепад давления между соседними камерами: ? р = 45-50 м.

Длина обоймы L связана с напором насоса Н, шагом винта и перепадом давления между соседними камерами следующей зависимостью:

L = (H / ? р + 2) t

Под натягом понимается разность между диаметром поперечного сечения винта и внутренним диаметром обоймы. Если эта разность отрицательна, имеется зазор в этой рабочей паре.