Làm mát động cơ chìm: Khi nào máy bơm giếng khoan cần ống dẫn dòng chảy?

Động cơ chìm hoạt động dưới nước, nhưng việc ngâm chìm không tự động đảm bảo làm mát đầy đủ.

Động cơ tạo ra nhiệt bất cứ khi nào máy bơm hoạt động. Nhiệt này phải được truyền sang nước chảy dọc theo bề mặt ngoài của động cơ. Nếu nước không di chuyển qua động cơ với vận tốc yêu cầu, động cơ có thể bị quá nhiệt ngay cả khi toàn bộ cụm máy bơm vẫn còn ngập trong nước.

Ống dẫn dòng chảy, còn được gọi là ống dẫn dòng chảy, vỏ làm mát hoặc áo khoác làm mát, kiểm soát đường đi của nước xung quanh động cơ. Nó buộc nước được bơm phải di chuyển dọc theo bề mặt động cơ trước khi vào cửa hút của máy bơm.

Ống dẫn dòng chảy thường cần thiết trong các giếng có đường kính lớn, bể hở, hồ chứa, giếng cấp trên và các lắp đặt khác nơi chuyển động nước tự nhiên có thể không cung cấp đủ khả năng làm mát động cơ.

Tuy nhiên, nó không nên được thêm vào chỉ dựa trên một quy tắc chung. Kỹ sư phải đánh giá đường kính động cơ, đường kính vỏ, tốc độ bơm, nhiệt độ nước, vị trí dòng chảy vào và hướng lắp đặt.

Máy bơm giếng khoan thường bao gồm hai phần chính:

• Phần máy bơm thủy lực

• Động cơ điện chìm

Trong lắp đặt thẳng đứng thông thường, phần máy bơm được đặt phía trên động cơ. Nước đi vào máy bơm qua cửa hút nằm giữa động cơ và phần thủy lực.

Khi nước ngầm đi vào giếng bên dưới động cơ, nó chảy lên dọc theo bề mặt động cơ trước khi đến cửa hút của máy bơm. Chuyển động này mang nhiệt ra khỏi động cơ.

Do đó, khả năng làm mát đầy đủ phụ thuộc vào việc di chuyển nước, không chỉ đơn thuần là sự hiện diện của nước.

Nếu vỏ quá lớn so với động cơ, cùng một lưu lượng bơm được phân phối trên một diện tích vòng lớn hơn. Vận tốc nước xung quanh động cơ giảm, và hiệu quả làm mát có thể không đủ.

Khả năng làm mát cũng có thể không đủ khi nước đến cửa hút của máy bơm mà không đi qua động cơ trước.

Ống dẫn dòng chảy là một ống hình trụ được lắp quanh động cơ chìm và một phần của cụm máy bơm.

Đầu trên thường được bịt kín gần hoặc phía trên cửa hút của máy bơm. Đầu dưới kéo dài xuống dưới đáy động cơ và vẫn mở ra nước xung quanh.

Cấu hình này thay đổi đường đi của nước.

Thay vì đi vào máy bơm trực tiếp từ giếng hoặc bể xung quanh, nước phải đi vào qua lỗ mở phía dưới của ống. Sau đó, nó chảy lên qua không gian hẹp giữa ống và động cơ trước khi đến cửa hút của máy bơm.

Ống thực hiện ba chức năng quan trọng:

• Nó hướng nước dọc theo bề mặt động cơ.

• Nó làm tăng vận tốc nước làm mát xung quanh động cơ.

• Nó giảm khả năng nước đi qua động cơ và đi trực tiếp vào máy bơm.

Ống dẫn dòng chảy không làm tăng hiệu suất thủy lực của máy bơm. Mục đích của nó là cung cấp môi trường làm mát phù hợp cho động cơ.

Vỏ lớn hơn cung cấp nhiều không gian hơn xung quanh máy bơm, nhưng nhiều không gian hơn không nhất thiết cải thiện khả năng làm mát động cơ.

Khi vỏ lớn hơn nhiều so với động cơ, diện tích dòng chảy vòng tăng lên. Nếu tốc độ bơm không đổi, vận tốc nước trung bình qua động cơ giảm.

Ví dụ, cùng một lưu lượng máy bơm sẽ tạo ra vận tốc làm mát thấp hơn trong vỏ rộng hơn so với vỏ vừa vặn hơn với máy bơm.

Điều này không có nghĩa là mọi giếng lớn đều tự động yêu cầu ống dẫn dòng chảy. Điều kiện làm mát thực tế phải được kiểm tra bằng cách sử dụng:

• Lưu lượng bơm

• Đường kính ngoài của động cơ

• Đường kính trong tối thiểu của vỏ

• Vận tốc làm mát động cơ yêu cầu

• Vị trí dòng chảy vào của giếng

Nếu vận tốc tính toán hoặc xác nhận thấp hơn yêu cầu của nhà sản xuất động cơ, nên xem xét một ống có kích thước phù hợp.

Máy bơm giếng khoan chìm đôi khi được lắp đặt trong bể nước, hồ chứa, ao hoặc các vùng nước mở khác.

Trong các ứng dụng này, nước có thể tiếp cận cửa hút của máy bơm từ mọi hướng. Nó có thể đi vào phần thủy lực mà không di chuyển dọc theo toàn bộ bề mặt động cơ.

Do đó, nước xung quanh có thể vẫn tương đối tù đọng quanh động cơ, đặc biệt là trong quá trình hoạt động tải nặng liên tục.

Ống làm mát cung cấp một đường đi nước được kiểm soát và thường cần thiết cho loại lắp đặt này.

Thông tin lắp đặt SLAPK QJ đặc biệt khuyên nên thêm áo khoác làm mát quanh động cơ máy bơm khi thiết bị được sử dụng trong hồ bơi. Thiết kế ống cuối cùng vẫn nên được xác nhận cho động cơ và lắp đặt đã chọn.

Giếng cấp trên là giếng mà một phần đáng kể nước ngầm đi vào vỏ phía trên động cơ hoặc cửa hút máy bơm.

Nước chảy xuống từ tầng trên có thể đến cửa hút của máy bơm mà không đi qua thân động cơ phía dưới. Kết quả là, động cơ có thể bị ngập nước nhưng nhận được ít dòng chảy làm mát hiệu quả.

Ống có cửa hút bên dưới động cơ buộc nước phải di chuyển xuống bên ngoài ống và sau đó lên dọc theo động cơ trước khi vào máy bơm.

Do đó, vị trí dòng chảy vào nên được xem xét khi xem xét bản vẽ hoàn thiện giếng và thông tin kiểm tra bơm.

Nếu máy bơm được đặt dưới phần lưới lọc hoặc lỗ khoan chính của giếng, nước có thể đi vào phía trên máy bơm.

Điều này tạo ra rủi ro làm mát tương tự như lắp đặt cấp trên. Nước có thể di chuyển trực tiếp về phía cửa hút mà không đi qua toàn bộ bề mặt động cơ.

Độ sâu lắp đặt phải được xem xét liên quan đến:

• Khoảng thời gian có lưới lọc

• Các đoạn vỏ có lỗ khoan

• Các tầng chứa nước

• Cao độ cửa hút máy bơm

• Vị trí động cơ

Mực nước động đơn thuần không cho biết hướng di chuyển của nước bên trong giếng.

Máy bơm giếng khoan có thể được lắp đặt ngang trong bể hoặc hồ chứa khi lắp đặt thẳng đứng không thực tế.

Hoạt động ngang yêu cầu xác nhận cụ thể từ nhà sản xuất máy bơm và động cơ. Vòng bi, điều kiện lực đẩy, khoảng hở cửa hút và làm mát động cơ đều phải được xem xét.

Đối lưu tự nhiên xung quanh động cơ ngang không thể thay thế cho dòng chảy làm mát yêu cầu. Ống làm mát được hỗ trợ đúng cách có thể cần thiết để hướng nước qua động cơ.

Ống không được tựa trực tiếp vào đáy bể hoặc bị cản trở bởi trầm tích. Cần có khoảng hở cửa hút và hỗ trợ kết cấu đầy đủ.

Máy bơm có thể có kích thước vật lý lớn nhưng hoạt động ở lưu lượng tương đối thấp do bị hạn chế, kháng hệ thống hoặc điều khiển tốc độ thay đổi.

Lưu lượng thấp hơn có thể làm giảm lượng nước di chuyển qua động cơ. Cấu hình làm mát đầy đủ ở lưu lượng thiết kế tối đa có thể không đủ ở tốc độ hoạt động tối thiểu hoặc lưu lượng liên tục tối thiểu.

Đối với ứng dụng ổ đĩa tần số biến đổi, hãy kiểm tra khả năng làm mát động cơ trên toàn bộ phạm vi tốc độ dự kiến thay vì chỉ ở điểm hoạt động định mức.

Việc hạn chế liên tục cũng nên được xem xét cẩn thận. Nó có thể làm cho máy bơm lệch khỏi phạm vi hoạt động ưa thích của nó đồng thời làm giảm lưu lượng làm mát.

Nước ấm truyền nhiệt động cơ kém hiệu quả hơn nước mát.

Cấu hình làm mát phù hợp với nhiệt độ nước ngầm thông thường có thể không đủ trong giếng địa nhiệt, bể nước nóng hoặc ứng dụng quy trình công nghiệp.

Dịch vụ nhiệt độ cao có thể ảnh hưởng đến:

• Cách điện cuộn dây động cơ

• Vòng bi

• Cáp điện

• Các bộ phận làm kín

• Chất bôi trơn

• Lưu lượng làm mát yêu cầu

• Tải động cơ cho phép

Ống dẫn dòng chảy có thể cải thiện chuyển động của nước, nhưng nó không tự động làm cho động cơ tiêu chuẩn phù hợp với nước nóng. Có thể cần cấu hình máy bơm, động cơ và cáp QJR được định mức nhiệt độ.

Vận tốc nước làm mát chủ yếu phụ thuộc vào ba biến số:

• Lưu lượng bơm thực tế

• Đường kính ngoài của động cơ

• Đường kính trong của vỏ hoặc ống

Lưu lượng có sẵn đi qua không gian vòng giữa động cơ và vỏ hoặc ống. Diện tích vòng nhỏ hơn tạo ra vận tốc trung bình cao hơn cho cùng một lưu lượng.

Mối quan hệ cơ bản là:

Diện tích dòng chảy vòng được xác định từ đường kính trong của vỏ hoặc ống và đường kính ngoài của động cơ.

Trước khi thực hiện phép tính, hãy đảm bảo tất cả các đơn vị nhất quán. Không trộn lẫn mét khối mỗi giờ, lít mỗi giây, milimét và mét mà không có phép chuyển đổi chính xác.

Vận tốc tính toán sau đó phải được so sánh với yêu cầu cho mẫu động cơ chính xác.

Không áp dụng một vận tốc tối thiểu phổ quát cho tất cả các động cơ chìm. Giá trị yêu cầu có thể thay đổi theo:

• Đường kính động cơ

• Công suất động cơ

• Nhà sản xuất

• Nhiệt độ nước

• Tải động cơ

• Hướng lắp đặt dọc hoặc ngang

• Dịch vụ liên tục hoặc không liên tục

Yêu cầu hướng dẫn lắp đặt động cơ hoặc xác nhận bằng văn bản từ nhà cung cấp.

Dòng máy bơm danh nghĩa không xác định điều kiện làm mát.

Ký hiệu 6SP hoặc 8SP xác định lớp đường kính máy bơm gần đúng, nhưng các phép tính làm mát phụ thuộc vào đường kính ngoài thực tế của động cơ và đường kính trong thực của vỏ hoặc ống.

Bản vẽ mẫu hoàn chỉnh nên được kiểm tra vì các kích thước sau đây có thể khác nhau:

• Đường kính máy bơm thủy lực

• Đường kính động cơ

• Phần nhô ra của bộ bảo vệ cáp

• Đường kính khớp nối

• Đường kính trong của ống

• Độ dày thành ống

Ống phải cung cấp đủ không gian cho động cơ, cáp và dung sai lắp ráp trong khi vẫn tạo ra vận tốc làm mát yêu cầu.

Để có thêm hướng dẫn về kích thước, hãy xem Máy bơm giếng khoan 6 inch so với 8 inch: Cách chọn.

Đầu dưới của ống phải kéo dài xuống dưới động cơ để nước phải đi vào từ bên dưới nó.

Nếu lỗ mở phía dưới kết thúc phía trên đáy động cơ, một phần nước có thể đi qua bề mặt động cơ.

Phần kéo dài và khoảng hở cửa hút yêu cầu phải được xác nhận cho cụm lắp ráp cụ thể.

Khu vực phía trên của ống thường được bịt kín quanh máy bơm gần cửa hút.

Việc bịt kín kém cho phép nước đi vào trực tiếp từ phía trên, làm giảm lượng dòng chảy đi qua động cơ.

Cấu hình bịt kín phải đáp ứng:

• Hình dạng máy bơm

• Cáp điện

• Bộ bảo vệ cáp

• Vật liệu cố định

• Dung sai lắp ráp

• Vật liệu ống

Việc bịt kín nên hướng dòng chảy mà không làm hỏng cáp điện hoặc hạn chế khả năng bảo trì.

Lỗ mở phía dưới của ống phải có đủ diện tích trống để cho phép toàn bộ lưu lượng máy bơm đi vào mà không bị tổn thất đầu vào quá mức.

Cửa hút không được bị chặn bởi:

• Trầm tích giếng

• Đáy bể

• Hỗ trợ kết cấu

• Mảnh vụn

• Tường gần đó

• Bộ lọc đặt sai vị trí

Trong lắp đặt ngang, ống phải được hỗ trợ để cửa hút của nó luôn thông thoáng.

Thiết kế ống không được làm kẹp, cọ xát hoặc uốn cong đột ngột cáp động cơ.

Việc định tuyến cáp phải được lên kế hoạch trước khi chế tạo. Bất kỳ lỗ mở cáp nào cũng phải nhẵn và được bảo vệ chống lại các cạnh kim loại sắc nhọn.

Cáp phải được giữ chắc chắn trong quá trình lắp đặt, vận hành và tháo máy bơm.

Vật liệu ống phải tương thích với chất lỏng được bơm và môi trường lắp đặt.

Các vật liệu có thể bao gồm thép không gỉ, thép phủ hoặc nhựa kỹ thuật phù hợp. Lựa chọn phụ thuộc vào:

• Hóa học nước

• Nhiệt độ

• Rủi ro ăn mòn

• Tải cơ học

• Đường kính ống

• Độ sâu lắp đặt

• Tuổi thọ dịch vụ yêu cầu

Ống thép carbon không nên đặt trong nước ăn mòn mà không xem xét tuổi thọ lớp phủ và tương tác điện hóa với các bộ phận thép không gỉ.

Động cơ có thể hoàn toàn ngập trong nước nhưng vẫn bị quá nhiệt nếu không có đủ chuyển động nước dọc theo bề mặt của nó.

Việc ngâm chìm bảo vệ cửa hút máy bơm khỏi hút không khí, nhưng nó không chứng minh rằng vận tốc làm mát yêu cầu tồn tại.

Lưu lượng hoạt động liên tục thấp nhất dự kiến có thể quyết định việc xem xét làm mát.

Xem xét hoạt động bị hạn chế, hoạt động tốc độ thay đổi, năng suất giếng giảm dần và thay đổi kháng hệ thống.

Các phép đo mực nước cho thấy có bao nhiêu nước phía trên máy bơm, nhưng chúng không cho thấy nước có chảy qua động cơ hay không.

Xem xét lưới lọc giếng, lỗ khoan và các tầng chứa nước.

Ống không cần thiết để lại một không gian vòng rộng xung quanh động cơ và có thể không tạo ra vận tốc làm mát đủ.

Đường kính ống phải được lựa chọn thông qua tính toán và xem xét của nhà sản xuất.

Ống quá nhỏ có thể cản trở cáp động cơ, dung sai lắp ráp và lắp đặt. Nó cũng có thể làm tăng tổn thất thủy lực hoặc gây khó khăn cho việc tháo lắp.

Nếu ống không kéo dài xuống dưới động cơ, nước có thể đi qua một phần bề mặt cần làm mát.

Ống làm mát không thể khắc phục:

• Lưu lượng máy bơm quá mức

• Năng suất giếng không đủ

• Tổng cột áp động không chính xác

• Độ ngập máy bơm không đủ

• Điện áp động cơ không phù hợp

• Nhiệt độ nước quá cao

• Hoạt động ngoài đường cong máy bơm

Mỗi vấn đề phải được đánh giá riêng biệt.

Trong các ứng dụng máy bơm giếng khoan, các thuật ngữ sau đây thường được sử dụng cho các thiết bị tương tự:

• Ống dẫn dòng chảy

• Ống dẫn dòng chảy

• Ống làm mát

• Vỏ làm mát

• Áo khoác làm mát

Thuật ngữ khác nhau giữa các nhà sản xuất và thị trường.

Câu hỏi quan trọng không phải là tên gọi mà là chức năng: thiết bị có buộc nước được bơm di chuyển dọc theo bề mặt động cơ với vận tốc yêu cầu không?

Áo khoác chỉ được thiết kế như một vỏ bảo vệ có thể không cung cấp chức năng thủy lực tương tự như ống dẫn dòng chảy được bịt kín đúng cách.

Cung cấp thông tin sau khi yêu cầu nhà cung cấp máy bơm kiểm tra xem có cần ống dẫn dòng chảy không:

• Mẫu máy bơm hoàn chỉnh

• Mẫu động cơ và công suất định mức

• Lưu lượng hoạt động thực tế

• Lưu lượng liên tục tối thiểu

• Đường kính ngoài của động cơ

• Đường kính trong của vỏ giếng

• Lắp đặt bể hở hoặc giếng khoan

• Hướng lắp đặt dọc hoặc ngang

• Mực nước tĩnh

• Mực nước bơm ổn định

• Độ sâu lắp đặt máy bơm

• Khoảng thời gian có lưới lọc hoặc lỗ khoan của vỏ

• Vị trí dòng chảy vào

• Nhiệt độ nước

• Lịch trình hoạt động liên tục hoặc không liên tục

• Phạm vi hoạt động tốc độ thay đổi

• Kích thước và vật liệu ống có sẵn

• Khoảng cách từ động cơ đến đáy giếng hoặc đáy bể

Bản vẽ kích thước và sơ đồ hoàn thiện giếng đặc biệt hữu ích vì chúng cho thấy liệu nước có khả năng đi qua động cơ hay không.

Không. Một giếng thông thường có thể đã hướng đủ nước lên dọc theo động cơ. Ống là cần thiết khi lắp đặt tự nhiên không thể cung cấp các điều kiện làm mát được chỉ định cho động cơ.

Có thể cần thiết. Vỏ lớn hơn làm giảm vận tốc nước xung quanh động cơ với một lưu lượng nhất định. Tính toán vận tốc và so sánh nó với yêu cầu động cơ chính xác.

Thường là có. Trong bể hở, nước có thể tiếp cận cửa hút máy bơm mà không đi qua động cơ. Ống tạo ra một đường làm mát được kiểm soát. Xác nhận cấu hình với nhà sản xuất.

Không. Ống cải thiện khả năng làm mát động cơ nhưng không tạo ra nước hoặc duy trì mực nước động. Bảo vệ chạy khô nên được cung cấp thông qua các cảm biến mức, bộ điều khiển hoặc thiết bị bảo vệ động cơ phù hợp.

Không. Nó không phải là nâng cấp hiệu suất thủy lực. Mục đích của nó là hướng nước làm mát qua động cơ. Ống được thiết kế không chính xác có thể làm tăng tổn thất đầu vào thay vì cải thiện hiệu suất máy bơm.

Có thể. Động cơ phải nhận đủ khả năng làm mát ở lưu lượng và tốc độ hoạt động liên tục thấp nhất. Toàn bộ phạm vi hoạt động của VFD nên được xem xét.

Không. Cửa hút nước phải luôn thông thoáng. Cung cấp các hỗ trợ phù hợp và khoảng hở đủ với đáy bể, trầm tích và các bức tường gần đó.

Động cơ chìm được làm mát bằng nước di chuyển dọc theo bề mặt ngoài của nó. Ngập nước là không đủ nếu nước xung quanh tù đọng hoặc đi qua động cơ.

Ống dẫn dòng chảy nên được xem xét khi:

• Vỏ giếng lớn hơn nhiều so với động cơ.

• Nước đi vào giếng phía trên máy bơm hoặc động cơ.

• Máy bơm được lắp đặt dưới phần có lưới lọc hoặc lỗ khoan.

• Thiết bị hoạt động trong bể, hồ chứa hoặc vùng nước mở khác.

• Máy bơm được lắp đặt ngang.

• Lưu lượng hoạt động quá thấp để duy trì vận tốc làm mát yêu cầu.

• Nhiệt độ nước cao làm giảm biên độ làm mát có sẵn.

Lựa chọn cuối cùng phải dựa trên mẫu động cơ thực tế, lưu lượng hoạt động, đường kính vỏ hoặc ống, hướng dòng chảy vào và nhiệt độ nước.

Gửi cho SLAPK lưu lượng và cột áp yêu cầu, mẫu máy bơm và động cơ, đường kính trong của vỏ, bản vẽ lắp đặt, mực nước tĩnh và bơm, vị trí lưới lọc, nhiệt độ nước, hướng lắp đặt, điện áp, tần số và lịch trình hoạt động.

Các kỹ sư của chúng tôi có thể xem xét cấu hình máy bơm QJ hoặc SP, điều kiện làm mát động cơ và liệu có cần ống dẫn dòng chảy có kích thước phù hợp hay không.

Liên hệ SLAPK để được lựa chọn máy bơm giếng khoan và xem xét làm mát