книги из ГПНТБ / Куличихин Н.И. Разведочное бурение учебник

Погружные насосно-моторные агрегаты

Водоподъемник этого типа состоит из следующих частей (рис. 220) В скважине 1 подвешивается на водоподъемных трубах 2 агрегат, состоящий из электромотора 3 и центробежного насоса 4. Электро-

/V

Рис. 220. Ц ентро­ беж ный насос с погруж ны м элек­ тродвигателем .

а — принципиальная схема; б — схемы ус­ тановки.

а

мотор получает питание от сети через кабель 5. Водоподъемные трубы вместе с агрегатом подвешиваются с помощью хомутов 6. Для регу­ лирования производительности и напора насоса служит задвижка 7, для измерения давления — манометр 14. Работа электромотора в воде обеспечивается применением обмотки с влагоустойчивой изоляцией. Пуск и остановка насоса осуществляются обычно

автоматически; схема действия такого приспособления состоит в сле­ дующем: когда уровень воды в напорном баке 9 занимает крайнее верхнее и нижнее положения, поплавок 10 через трос 11 приво­ дит в движение рычаг реле 12, в котором при соответствующем по­

ложении уровня воды электродвигатель выключается, а при ниж­ нем — включается. Засасывание воды производится через фильт­ ровую сетку 13.

Эти агрегаты более быстроходные, чем предыдущие, и поэтому они при тех же габаритных размерах могут помещаться в скважину меньших диаметров.

Погружные центробежные насосы с погружным электродвига­ телем выпускаются производительностью от 4 до 670 м3/ч с напором от 30 до 350 м. Наружный диаметр их от 105 до 425 мм.

Водоподъемники, действующие с помощью сжатого воздуха

Различают два типа водоподъемников: насосы замещения и эр­ лифты. В первых сжатый воздух работает как газовый поршень. Схема действия этого водоподъемника состоит в следующем (рис. 221). В скважину опущен ниже поверхности зеркала воды цилиндр 1, снабженный в нижней части входным клапаном 2 и фильтром 3. К верхней части цилиндра присоединены две трубы: водоподъем­

ная 4 и воздухопроводящая 5. Внутри цилиндра 1 имеется труба 6

в котором установлен трехходовой кран 8. Этот кран служит для управления подачи воздуха в цилиндр.

При положении «а» пробки крана сжатый воздух поступает через трубы 5 в цилиндр и вытесняет из него воду через трубы 4. При положении крана «б» сжатый воздух уходит из цилиндра и

Рис. 221. П огруж ной насос зам ещ ения.

труб 5 в атмосферу, а освобождающееся пространство заполняется водой. При периодической подаче воздуха происходит периодиче­ ская подача воды из скважины. Управление крана 8 осущест­ вляется рычагом и особой поплавковой камерой. Эти водоподъем­ ники безотказно поднимают воду, богатую механическими приме­ сями, но они относительно малопроизводительны и расходуют много сжатого воздуха. Высота подъема жидкости определяется давлением сжатого воздуха.

Эрлифты

Схема этого водоподъемника показана на рис. 222. В скважину опускаются две колонны труб, одна из них 1 является водоподъем­ ной, а вторая 2 — воздухопроводной. В нижней части труба 2 имеет перфорированный участок 3, называемый смесителем. Расстояние Н от центра смесителя до уровня воды называется глубиной погру­ жения эрлифта, а расстояние h от уровня воды до уровня излива воды — высотой подъема.

Принцип работы водоподъемника заключается в вытеснении столбом воды высотой Н столба смеси воды с воздухом высотой

H + h; кроме того, пузырьки воздуха, движущиеся вверх вместе с жидкостью, при расширении работают как элементарные поршни. Чем больше в воду вводится воздуха, тем смесь получается легче и тем выше она поднимается в трубе 1. При определенном насыщении смеси воздухом она поднимается до уровня резервуара 4, где из воды выделяется воздух. Различают две системы этого водоподъем­ ника: нагнетательную и всасывательно-нагнетательную.

Первая система благодаря своей простоте пользуется наиболь­ шим распространением, хотя она обладает низким коэффициентом полезного действия и при ней необходимо погружение смесителя значительно ниже уровня воды и сравнительно высокое давление сжатого воздуха.

При нагнетательной системе сжатый воздух от компрессора 1 (рис. 223), приводимого в движение двигателем 2, поступает по трубо­ проводу 3—4 в воздухосборник 5, из которого по трубопроводу 6—7

сферу, а вода из резервуара через всасывающий трубопровод 14 перекачивается в напорный резервуар насосом второго подъема 17. Непосредственная подача воды эрлифтом в напорный резервуар невыгодна.

При расчете эрлифта определяют: расход воздуха, глубину по­ гружения смесителя, давление воздуха и размер обеих колонн труб.

Если высота подъема жидкости h в м, глубина погружения сме­ сителя Н в м, давление воздуха при входе в смеситель р г кгс/см2, давление воздуха при изливе р о кгс/м2, то объем воздуха (приведен­ ного к одной атмосфере), потребный для подъема 1 м3 жидкости, Ѵо в м3 определяется по формуле

Расход воздуха на подъем воды объемом Q определяется по фор­ муле

с другой стороны, чем больше х, тем глубже надо опускать смеси­ тель и тем больше надо повышать давление воздуха. Поэтому, исходя из экономических соображений, с увеличением динамического уровня значение х уменьшают. Средние значения величин х в зависимости от h приведены на графике рис. 224, б.

всех сопротивлений по пути движения воздуха от компрессора до смесителя (ориентировочно 0,75—1 кгс/см2).

сечениям соответствующих труб (см. рис. 223, б); б) концентрически с центральным подводом воздуха, причем

движение воздуха происходит по круговому сечению воздухопро­ вода, а смеси по кольцевому сечению;

в) концентрически с центральным отводом смеси, при этом дви­ жение воздуха происходит по кольцевому сечению.

Нормальная работа подъема смеси в значительной степени зави­ сит от правильно выбранной скорости ее движения по трубопроводу. Поскольку по мере подъема смеси по трубам ее секундный объем меняется (вследствие расширения воздуха), то меняется и скорость

движения смеси. На уровне смесителя скорость составляет от 1,5 до 3,5 м/с, а у излива 6—12 м/с.

Число отверстий смесителя выбирается с таким расчетом, чтобы сумма проходных сечений всех отверстий была в 1,5—2 раза больше

Внутри скважины устанавливается двойная концентрическая колонна труб. К верхней части наружной трубы присоединяется перепускной трубопровод, а внутренняя колонна верхним концом присоединяется к всасывающему фланцу насоса.

В нижней части наружной колонны установлена камеры 4 с соп­ лом 3 и диффузором 5 (расширяющийся кверху канал); ниже камеры присоединяется всасывающая труба; выше диффузора присоединяется внутренняя трубная колонна 6.

Поток воды, подаваемый насосом, вытекая из сопла с большой скоростью, создает подсос жидкости из скважины через всасыва­ ющую трубу 7; в диффузоре 5 происходит преобразование части ско­ ростного напора в манометрический, благодаря чему насос через внутреннюю трубу поднимает воду на высоту, в несколько раз большую обычной (7—8 м) высоты всасывания. Часть воды Qn по выходе из насоса направляется в водосборник, а часть воды Qp через обходной трубопровод поступает в кольцевой канал трубной колонны 7 в скважину для работы в смесительной камере.

где Н — полная высота подъема в м вод. ст. (от динамического уровня до уровня излива на поверхности земли); Q„ — количество отводимой воды в водосборник; Qо — количество всей воды, пере­ качиваемой насосом; Но — напор, развиваемый насосом, в м вод. ст.

При динамических уровнях около 10—15 м к. и. д. составляет около 40—30%, а при 20—30 м он понижается до 20—15%.

При производительности водоподъемника около 10—15 м3/ч диаметр камеры смешения составляет около 20—25 мм.

Г Л А В А XXIV

ПРОХОДКА РАЗВЕДОЧНЫХ ШУРФОВ И ШАХТ БУРЕНИЕМ

Введение

Бурение стволов разведочных шурфов и шахт является прогрес­ сивным способом производства проходческих работ. Бурение по­ зволяет комплексно механизировать все операции по проведению стволов и максимально их автоматизировать.

Двигатель буровой установки размещается или на поверхности земли (агрегаты УКБ) или в призабойной части ствола шахты (пог­ ружные агрегаты типа ТМ, турбобуры установки РТБ).

Бурение стволов шахт освобождает проходчиков от тяжелого и опасного труда в обводненном забое, значительно повышает безо­ пасность работ и производительность труда.

Стволы шахт и шурфов могут буриться сплошным забоем или кольцевым забоем с обуриванием керна.

Для разведочного дела колонковый способ бурения стволов шахт является перспективным, так как по извлеченному керну можно получить полное представление о физико-механических свойствах горных пород и составить точный геологический разрез.

Мы опишем только три установки для проходки разведочных

Особенностью погружной установки ТМ-2,3 является то, что подъем и спуск ее производится на канате, а вращение колонкового снаряда осуществляется электродвигателем, который вмонтирован в герметичном цилиндрическом корпусе (воздушном колпаке), на­ дежно защищающем двигатель и редуктор от жидкости, наполня­ ющей скважину.

2.Приводной узел установки, заключенный

вгерметичном корпусе, состоящий из элек­

изойти в результате самопроизвольного расклинивания стабилизатора и зависания агрегата в скважине. Для обеспечения беспрепят­