Работа шнековых насосов в сухую. Область применения винтового насоса. Видео о винтовом насосе

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.

Винтовые насосы получили широкое распространение в области обеспечения частных домов и коттеджей чистой водой из колодца или скважины.

Каждый владелец своего дома знает, что после приобретения недвижимости стоит подумать и об обеспечении дома водой. Ведь отсутствие водоснабжения может сильно испортить впечатление от покупки.

Правильный выбор погружного насоса, а в нашем случае винтового насоса является гарантией бесперебойного водоснабжения в течении длительного времени.

Винтовой насос для скважины пользуется заслуженной популярностью среди любителей загородного отдыха на своем участке, а так же среди владельцев коттеджей и домов за счет простоты эксплуатации и легкости монтажа. К тому же, в отличии от поверхностного насоса , винтовой отличается универсальностью в подаче воды с большой глубины.

Принцип работы винтового насоса.

Работа винтовых насосов основана на понятии винта Архимеда.

Видео о винтовом насосе

Винтовые насосы хороши для создания достаточно высоких давлений при небольшой подаче жидкости. Широкое распространение винтовые насосы получили в последнее время, сыскав наибольшую популярность в обеспечении водой из скважин частных домов и коттеджей.

Наиболее широко винтовые насосы применяются в химической промышленности для перекачивания агрессивных химических сред.

Винтовой насос

Внутреннее устройство трёхвинтового насоса

Винтовой или шнековый насос - насос , в котором создание напора нагнетаемой жидкости осуществляется за счёт вытеснения жидкости одним или несколькими винтовыми металлическими роторами , вращающимся внутри статора соответствующей формы.

Винтовые насосы являются разновидностью роторно-зубчатых насосов и легко получаются из шестерённых путём уменьшения числа зубьев шестерён и увеличения угла наклона зубьев .

Конструкция винтов в двухвинтовом насосе. Жидкость перемещается вдоль оси насоса

Принцип работы

Перекачивание жидкости происходит за счёт перемещения её вдоль оси винта в камере, образованной винтовыми канавками и поверхностью корпуса. Винты, входя винтовыми выступами в канавки смежного винта, создают замкнутое пространство, не позволяя жидкости перемещаться назад.

Область применения

Предназначен для перекачивания жидкостей различной степени вязкости , газа или пара, в том числе и их смесей.

Эти насосы могут работать при давлениях до 30 МПа .

Впервые введенные в практику в 1936 году, винтовые насосы имеют простую конструкцию, могут работать в присутствии механических примесей и с вязкими флюидами, что бывает необходимо при решении различных практических задач. Большое число установок винтовых насосов (УВН) используется для удаления воды из скважин, добывающих метан из угольных пластов, прежде всего, благодаря их способности перекачивать жидкости с механическими примесями. Однако винтовые насосы пригодны и для других газовых скважин, а также для добычи воды и нефти.

Конструктивные особенности

Для улучшения качества уплотнений и снижения утечек иногда применяется цилиндрический или конический эластичный корпус. В последнем случае конический винт прижимается пружиной, а иногда ещё и давлением перекачиваемой жидкости. Однако насосы с эластичным корпусом способны выдерживать меньшие давления чем насосы с металлическим корпусом. В насосах с коническими винтами можно обойтись жёстким корпусом.

Наиболее распространёнными являются трёхвинтовые насосы.

Преимущества

• равномерная подача жидкости, в отличие от насосов поршневых и плунжерных;
• способность перекачивать смеси из жидкой и твёрдой фаз без повреждения твёрдых включений в жидкости;
• как и другие объёмные насосы, винтовые обладают способностью к самовсасыванию жидкости;
• возможность получить высокое давление на выходе без множества каскадов нагнетания;
• хорошая сбалансированность механизма и, как следствие, - низкий уровень шума при работе.

Недостатки

• сложность и высокая стоимость изготовления насоса;
• нерегулируемость рабочего объёма ;
• так же, как и другие виды объёмных насосов, винтовые нельзя пускать вхолостую без перекачиваемой жидкости, так как в этом случае повышается коэффициент трения деталей насоса и ухудшаются условия охлаждения; в результате насос может перегреться и выйти из строя.

Литература

1.Схиртладзе А.Г., Иванов В.И., Кареев В. Н. Гидравлические и пневматические системы. - Издание 2-е, дополненное. М.: ИЦ МГТУ "Станкин", "Янус-К", 2003 г. - 544 с.

2.Ли Джеймс, Никенс Генри, Уэллс Майкл. Эксплуатация обводняющихся газовых скважин. Технологические решения по удалению жидкости из скважин / Перевод с английского. - М.: ООО "Премиум Инжиниринг", 2008. - 384с., ил. (Промышленный инжиниринг).

См. также

• Винтовые насосы PCM

Примечания

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Винтовой насос" в других словарях:

Роторный насос с рабочими органами в виде одного ведущего и обычно двух ведомых винтов, находящихся в зацеплении. При вращении винтов жидкость, отсеченная во впадинах винтовой нарезки, перемещается вдоль винтов и выталкивается в напорный патрубок … Большой Энциклопедический словарь

винтовой насос - Роторно вращательный насос с перемещением жидкой среды вдоль оси вращения рабочих органов. [ГОСТ 17398 72] Недопустимые, нерекомендуемые червячный насос Тематики насос EN screw pump DE Schraubenspindelpumpe FR Pompe a vis … Справочник технического переводчика

Роторный насос с рабочими органами в виде одного ведущего и обычно двух ведомых винтов, находящихся в зацеплении. При вращении винтов жидкость, отсечённая во впадинах винтовой нарезки, перемещается вдоль винтов и выталкивается в напорный патрубок … Энциклопедический словарь

винтовой насос - sraigtinis siurblys statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. screw pump vok. Schraubenpumpe, f rus. винтовой насос, m pranc. pompe hélice, f … Automatikos terminų žodynas

винтовой насос - sraigtinis siurblys statusas T sritis Energetika apibrėžtis Rotacinis siurblys, turintis sukamojo judesio darbinius elementus. Sraigtinio siurblio korpuse yra vienas varantysis ir dar vienas, du arba keturi varomieji sraigtai. Didinant slėgį,… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

Роторный насос с вращат. движением рабочих органов (винтов). В корпусе В. н. имеются один ведущий и один, два или четыре ведомых (уплотнительных) винта. Зазор между нарезками винтов и корпусом мал. Линия зацепления винтов в пределах одного шага… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Гидравлическая машина, рабочим органом которой является винт: служит для подачи жидкости, в том числе с повышенной вязкостью. В. н. представляет собой разновидность роторных Насосов, называется также червячным. В корпусе В. н. имеется… … Большая советская энциклопедия

Насос, винтовой - Винтовой насос Ндп. Червячный насос Роторно вращательный насос с перемещением жидкой среды вдоль оси вращения рабочих органов Смотреть все термины ГОСТ 17398 72. НАСОСЫ. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Винтовые шнековые насосы имеют широкую область применения благодаря своим особенностям конструкции, способностям перекачки разнородных жидкостей и другим весомым преимуществам перед прочими видами насосов.

Винтовой шнековый насос и его особенности

Такие особенности винтового шнекового насоса, как бесклапанная конструкция, способность изменять направление потока перекачиваемого типа жидкости и прямая зависимость производительности от количества оборотов двигателя позволяют данному виду насосов осуществлять перекачку жидкостей различных видов. Перечень жидкостей, которые способен перекачивать винтовой шнековый насос, непрерывно растет. Пара ротор-статор играет роль главной рабочей части насоса подобного вида. Металлический ротор выполнен в форме винта и располагается внутри обоймы, то есть статора. Когда ротор вращается, происходит изменение объема полостей внутри данной пары, следовательно, жидкость начинает перемещаться по оси самого насоса посредством вытеснения благодаря вращению ротора. При этом в полостях создается всасывающий эффект посредством изменения объема.

Какие жидкости под силу винтовому насосу?

Способен перекачивать разнородные жидкости, которым присущи разнообразные характеристики. Ему под силу перекачка абразивных, эмульсионных, неоднородных жидкостей, а также жидкостей, содержащих твердые частицы. Вязкость перекачиваемых жидкостей может достигать миллиона сантипуазов, а температура может достигать девятисот градусов при непрерывном режиме работы и 1200 градусов при периодическом режиме работы.

Где используются винтовые шнековые насосы?

Винтовой шнековый насос может использоваться в различных видах промышленности. В тяжелей промышленности посредством данных насосов осуществляют перекачку антикоррозийных средств, кремнистых взвезей. Также перекачивается латекс, краски, силиконы. В пищевой промышленности перекачивается ферментационный сусл, мед или овощная пульпа, соки, жиры и прочее. При переработке молока перекачивают молоко, сгущенное молоко, сметану и йогурт, плавленые сыры и прочее. Широко используется винтовой насос и в косметической промышленности при перекачке кремов, масел и различных косметических растворов, а также жидкого мыла и шампуней. Винтовые насосы нашли широкое применение и в строительстве для откачивания грунтовых вод, транспортирования речной воды, содержащей песок. Подобные насосы применяются и при очистке воды. Посредством насосов происходит дозированная подача флокулянтов, полимеров, полиэлектролитов, деминерализованной воды и различного рода химикатов.

По материалам сайта optovik.net

В отличие от центробежных агрегатов, винтовые насосы для скважин способны перекачивать жидкости с высоким содержанием механических примесей. Если говорить об организации индивидуального водоснабжения частного домохозяйства из песчаной скважины, то такой насос будет лучшим выбором, так как на его надежность и работоспособность наличие песка в воде не влияет.

Устройство и эксплуатация винтовых насосов

Человеку, далекому от техники, проще всего объяснить устройство и принцип работы винтового насоса на примере обычной мясорубки.

Особенности конструкции

Как и в мясорубке, основной рабочей деталью устройства является шнек (поэтому такие насосы часто называют шнековыми), заключенный в резиновую обойму. Но с вращающимся валом двигателя он соединен не напрямую, а с помощью карданной передачи, обеспечивающей их небольшую несоосность.

Когда вал начинает вращаться, соединенный с ним винт совершает сложное движение вокруг своей оси, которая в свою очередь тоже вращается по окружности, радиус которой задан эксцентриситетом винта. В результате такого движения между витками шнека и обоймы образуются полости, которые постоянно перемещаются по направлению от всасывающего отверстия к выходному патрубку.

Попавшая в эти полости жидкость постепенно нагнетается в камеру, откуда под напором вытесняется наружу, а в приемной части насоса тем временем происходит разрежение давления, поэтому вода из скважины устремляется в неё.

Обратите внимание. В этой конструкции нет деталей, между которыми могли бы застрять твердые включения, находящиеся в жидкости – они вместе с ней выносятся наружу. Поэтому насосы винтовые для скважин могут использоваться для перекачки загрязненной воды с высоким содержанием примесей.

В зависимости от количества винтов эти устройства могут быть одновинтовыми или многовинтовыми. Но в системах индивидуального водоснабжения из скважин обычно используются с одним винтом.

Для получения на выходе чистой питьевой воды на всасывающий патрубок устройства часто монтируется сетчатый фильтр грубой очистки, не пропускающий внутрь крупные частички песка или ила. Если этого недостаточно, то фильтры тонкой очистки устанавливаются уже на поверхности, чаще всего – в техническом помещении дома. Какие именно, определяется после анализа воды (см. ).

Обслуживание и эксплуатация

Простая и надежная конструкция гарантирует потребителям минимум затрат и времени на обслуживание такого оборудования.

Итак:

• Винт и ротор насоса охлаждается перекачиваемой водой, поэтому он практически не нуждается в профилактическом обслуживании, что очень удобно, так как для этого его приходилось бы периодически доставать из глубокой скважины, а затем вновь устанавливать на место.
• Но даже если потребуется ремонт или замена каких-то деталей, продуманная конструкция агрегата позволит сделать это своими руками, не прибегая к услугам специалистов и использованию сложного оборудования.
• Длительный срок службы таких насосов объясняется и отсутствием вибрации при работе, несмотря на высокую мощность и большое число оборотов.
• Они практически бесшумны, поэтому даже если скважину оборудовать в подвале дома, работающее оборудование не будет создавать дискомфорта.

Обратите внимание. При необходимости винтовой скважинный насос можно использовать для подачи воды из водоемов и резервуаров, так как работать он может в любом положении – как вертикальном, так и горизонтальном.

Установка в скважину

Погружные винтовые насосы монтируются точно так же, как центробежные и любые другие. Они тоже имеют вытянутую цилиндрическую форму со всасывающим отверстием в нижней части, выходным патрубком и проушинами для троса в верхней.

Металлический трос удерживает устройство на заданном уровне, а питание к нему идет через электрический кабель. К выходному патрубку присоединяется шланг или труба, по которой вода подается наверх.

Инструкция по подключению и монтажу насоса:

• Соберите устройство и убедитесь в его работоспособности;
• Присоедините к патрубку напорный шланг и стяните его хомутами в нескольких местах по всей длине с кабелем, чтобы последний не провисал;
• Установите поплавковый выключатель, если он входит в комплект;
• Закрепите страховочный металлический трос. Это очень ответственный момент: если трос сорвется, достать насос из скважины, вытягивая его за кабель, будет проблематично и чревато поломкой;

• Осторожно опустите агрегат в скважину на требуемую глубину, заранее сделав метку на шланге или кабеле;
• Закрепите трос на ;
• Подключите насос винтовой для скважины к электросети и проверьте его работу.

Устройство не должно вибрировать и издавать сильный шум или стук. Если это не так, значит, где-то вы допустили ошибку или существуют неполадки в самом механизме.

Популярные модели бытовых винтовых насосов

Шнековые насосы выпускают многие отечественные и зарубежные производители.

Среди самых распространенных и востребованных у наших потребителей можно отметить следующие марки:

• Водолей (Промэлектро, Украина). Погружные насосы Водолей отличаются компактностью и высокой мощностью, могут использоваться для подачи воды из колодцев, открытых водоемов и скважин с внутренним диаметром не менее 10 см. Отлично подходит для устройства водопровода в загородном доме, систем полива и орошения, а также для откачивания воды из бассейнов, резервуаров, затопленных подвалов. В комплект входит синтетический трос для монтажа в скважину или колодец.

• . Эти глубинные насосы для скважин винтовые, выполненные из нержавеющей стали, тоже многофункциональны и универсальны. Применяются для устройства водоснабжения частных домов, садовых и фермерских хозяйств. Обладают высокой мощностью, могут бесперебойно работать на протяжении длительного времени, в конструкцию встроена термозащита двигателя.

• Unipump ECO VINT (Россия). Эти насосы отличают низкая цена, высокий напор и небольшая производительность, что является оптимальным решением для источников с маленьким дебитом – колодцев и скважин на песок. Отсутствие вибрации не позволяет подниматься мути со дна скважины, при этом даже при высоком содержании в воде механических примесей пропускная способность устройства не снижается.

Также пользуются популярностью насосы фирмы Grundfos:

Заключение

Отдать предпочтение винтовым насосам определенно стоит в тех случаях, когда качество воды в скважине оставляет желать лучшего. Её очисткой можно заняться после подъема на поверхность, а вот с добычей как нельзя лучше справится устройство шнековой конструкции. Посмотрев видео в этой статье, вы лучше поймете, как оно работает и в чем его преимущества перед другими погружными насосами.