Устройство для аварийной защиты погружного насоса

 

Использование: в системах орошения и водоснабжения. Сущность изобретения: водоподъемная труба имеет несколько рядов перепускных отверстий. Узел возврата части воды в источник откачиваемой среды содержит емкость, установленную коаксиально трубе с возможностью перемещения вдоль нее между двумя упорами. Узел возврата снабжен перфорированными в верхней части патрубками, соединенными с дном емкости, в верхней части которой выполнены водопропускные отверстия. Один упор выполнен в виде полого корпуса, охватывающего трубу в зоне расположения перепускных отверстий и имеющего отверстия для вертикального перемещения в корпусе патрубков. Емкость подпружинена относительно корпуса. Другой упор выполнен в виде крышек, расположенных на нижних торцах патрубков снаружи корпуса. 1 ил.

Изобретение относится к системам орошения и водоснабжения, а именно к устройствам для подъема воды из скважины.

Известны устройства для подъема воды из скважины, например погружные электронасосы типа ЭЦВ, снабженные станцией управления типа САУНА-1 или САУНА-2.

Для управления скважинным электронасосом предусмотрены датчики "сухого хода". На датчиках откладываются соли, грязь, поэтому срок их службы очень незначительный, к тому же они не предназначены для аварийной защиты погружного насоса.

Известен ряд устройств для подъема воды из скважины, но в них не предусмотрена аварийная защита погружных электронасосов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является пневматический насос, содержащий нагнетательную трубу со сгруппированными отверстиями и фиксатором вертикального перемещения, поплавок, установленный с возможностью осевого перемещения на нагнетательной трубе и снабженный направляющей, рабочую камеру, патрубок подвода сжатого воздуха, два кольцевых ограничителя.

Недостатком данного устройства является низкая надежность работы из-за заклинивания направляющей на нагнетательной трубе. При заедании не обеспечивается осевое перемещение поплавка и нарушается нормальное функционирование пневматического насоса. При большой высоте водоподачи поплавковый механизм теряет свою работоспособность, особенно при наличии частиц песка в откачиваемой воде. Устройство не приспособлено для нормальной работы в условиях скважины и защиты погружного насоса.

Для устранения указанных недостатков в устройстве для аварийной защиты погружного насоса узел возврата снабжен перфорированными в верхней части патрубками, соединенными с дном емкости. В верхней части последней выполнены водопропускные отверстия. Один из упоров устройства выполнен в виде полого корпуса, охватывающего трубу в зоне расположения перепускных отверстий и имеющего отверстия для вертикального перемещения в корпусе патрубков, а другой упор выполнен в виде крышек, расположенных на нижних торцах патрубков снаружи корпуса. Емкость устройства подпружинена относительно корпуса.

Такое выполнение устройства позволяет повысить эксплуатационную надежность благодаря тому, что при падении динамического уровня воды в скважине ниже заданного начинается обратный сброс воды в скважину. Причем расход обратного сброса возрастает постепенно по мере падения динамического уровня воды в скважине. При падении динамического уровня воды в скважине до минимального значения расход обратного сброса достигает максимума.

Обратный сброс воды в скважину способствует обеспечению равенства расхода водоподачи потребителю и дебита скважины. При установлении этого равенства прекращается дальнейшее падение динамического уровня воды в скважине.

Такое решение сохраняет нормальную работоспособность водозаборной скважины при нарушении соответствия расхода насоса и дебита скважины, предотвращает разрушение сформировавшейся структуры скелета грунта в прифильтровой зоне скважины и сводов над отверстиями фильтра и т.д., кроме того, защищает погружной насос от "сухого хода" и от режима неустойчивой работы при нехватке воды в скважине.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство для аварийной защиты погружного насоса размещено внутри обсадной трубы 1, присоединено к водоподъемному трубопроводу 2, связанному с погружным насосом 3, и состоит из корпуса 4, жестко прикрепленного к водоподъемному трубопроводу 2. На последнем выполнены перепускные отверстия 5 для сообщения с полостью корпуса 4. Патрубки 6 пропущены через корпус 4 и снабжены в верхней части отверстиями 7. Нижние концы патрубков 6 заглушены упорными крышками 8, а верхние жестко присоединены к дну емкости 9, посаженной на пружины 10, закрытой сверху крышкой 11 и снабженной на верхнем конце отверстиями 12. Пружины 10 служат для уравновешивания (нейтрализации) массы емкости 9.

Устройство для аварийной защиты погружного насоса работает следующим образом.

При достаточном дебите динамический уровень воды в скважине находится выше емкости 9. По мере падения динамического уpовня воды в скважине ниже верхнего конца емкости 9 уменьшается выталкивающая сила (Архимеда), воздействующая на емкость 9 (выше динамического уровня воды в скважине), давит ее вниз, поэтому емкость 9 постепенно (по мере падения динамического уровня воды в скважине) опускается вниз вместе с патрубками 6, сжимая пружины 10. С момента попадания отверстий 7 (нижних) в полость корпуса 4 начинается сброс воды из водоподъемного трубопровода 2 через перепускные отверстия 5, полость корпуса 4 и отверстия 7 (верхние) в обсадную трубу 1 (скважину).

Расход сброса воды из водоподъемного трубопровода возрастает по мере опускания патрубков 6 до заданного значения. Одновременно уменьшается расход водоподачи погружным насосом потребителю.

С достижением определенного расхода обратного сброса воды прекращается падение динамического уровня воды в скважине и предотвращается "сухой ход" насоса. После отключения погружного насоса уровень воды в скважине постепенно увеличивается. При этом благодаря силе Архимеда и усилий пружин 10 емкость 9 вместе с патрубками 6 поднимается вверх и занимают первоначальное положение (как показано на чертеже). Отверстия 12 служат для дозаполнения емкости 9 водой. Устройство готово к работе.

Дальше описанный порядок работы повторяется.

Предлагаемое устройство для аварийной защиты погружного насоса обладает следующими технико-экономическими преимуществами: обеспечивает эффективную защиту погружных насосов при эксплуатации, особенно низкодебитных скважин; позволяет устранить риск работы насоса вхолостую, предотвращая таким образом аварию; может соответствовать регулированию или стабилизации уровня воды в скважине; предотвращение аварий способствует увеличению эксплуатационного срока работы; уменьшается общий объем монтажно-демонтажных работ и количество ремонтов насосно-силового оборудования.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВАРИЙНОЙ ЗАЩИТЫ ПОГРУЖНОГО НАСОСА, содержащее водоподъемную трубу, имеющую несколько рядов перепускных отверстий, и узел возврата части воды в источник откачиваемой среды, включающий емкость, установленную коаксиально трубе с возможностью перемещения вдоль последней между двумя упорами, отличающееся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности при размещении насоса в скважине, узел возврата снабжен перфорированными в верхней части патрубками, соединенными с дном емкости, в верхней части которой выполнены водопропускные отверстия, один из упоров выполнен в виде полого корпуса, охватывающего трубу в зоне расположения перепускных отверстий и имеющего отверстия для вертикального перемещения в корпусе патрубков, причем емкость подпружинена относительно корпуса, а другой упор выполнен в виде крышек, расположенных на нижних торцах патрубков снаружи корпуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1