Jak dobrać zatapialną pompę wodną do nawadniania

Pompa wodna zanurzeniowa do nawadniania musi dostarczać wymaganą objętość przy jednoczesnym utrzymaniu wystarczającego ciśnienia w najbardziej wymagającym zraszaczu, strefie kroplowej, linii zraszającej lub punkcie dystrybucji. Wybór oparty wyłącznie na mocy silnika często skutkuje niskim ciśnieniem, nierównomiernym nawadnianiem, nadmiernym zużyciem energii lub zbyt częstym cyklem pracy pompy.

Prawidłowe dobranie rozmiaru łączy trzy części projektu: zapotrzebowanie na nawadnianie, źródło wody i system rurociągów. Punkt pracy pompy to przepływ wymagany przez strefę roboczą przy obliczonej całkowitej wysokości podnoszenia.

Określ zapotrzebowanie na nawadnianie

Zacznij od uprawy, obszaru nawadnianego, klimatu, gleby, wydajności nawadniania i dopuszczalnych godzin pracy. Agrotechniczne zapotrzebowanie na wodę jest zazwyczaj wyrażane jako głębokość na obszarze. Przekształć to zapotrzebowanie na dzienną lub tygodniową objętość, a następnie określ przepływ potrzebny w dostępnych godzinach pompowania.

Szczytowe zapotrzebowanie ma większe znaczenie niż średnia sezonowa przy określaniu wielkości mocy. Uwzględnij wydajność systemu, straty dystrybucji i rozsądny margines operacyjny. Unikaj dodawania arbitralnych nadwyżek przepływu, ponieważ zbyt duża pompa może powodować problemy z kontrolą ciśnienia i marnować energię.

Podziel system na strefy

Wiele gospodarstw rolnych i terenów zielonych obsługuje jedną strefę nawadniania na raz. Dodaj wymagania dotyczące przepływu wszystkich emiterów lub zraszaczy w największej strefie działającej jednocześnie. Jeśli wiele stref działa razem, użyj ich połączonego zapotrzebowania.

Podział na strefy może zmniejszyć wymaganą wielkość pompy i średnicę rur, ale zwiększa czas pracy. Wybrana strategia musi pasować do okna nawadniania, dostępności energii elektrycznej, siły roboczej i wydajności źródła wody.

Zanurzeniowa pompa zraszająca musi również spełniać wymagania dotyczące ciśnienia. Dysze zraszaczy wymagają określonego ciśnienia roboczego dla prawidłowego zasięgu i dystrybucji. Systemy kroplowe działają przy niższym ciśnieniu, ale obejmują straty związane z filtracją i regulacją ciśnienia.

Zweryfikuj źródło wody

Dla studni zanotuj średnicę obudowy, całkowitą głębokość, poziom wody statycznej, poziom wody podczas pompowania, przetestowaną wydajność studni, sezonowe obniżenie poziomu, lokalizację filtra i zawartość piasku. Przepływ pompy nie powinien przekraczać zrównoważonej wydajności studni. Nadmierne pompowanie może obniżyć poziom wody poniżej wlotu pompy, zasysać piasek lub uszkodzić studnię.

Poziom wody podczas pompowania – a nie poziom statyczny – powinien być używany do obliczeń wysokości podnoszenia przy projektowanym przepływie. Dodaj margines na sezonowe obniżenie poziomu tylko wtedy, gdy jest to poparte informacjami z terenu.

Dla zbiornika, kanału lub basenu zanotuj minimalne i maksymalne poziomy wody, jakość wody, osady, warunki wlotu i wymaganą orientację pompy. Może być potrzebna tuleja przepływowa do chłodzenia silnika głębinowego zainstalowanego w otwartej wodzie lub w zbyt dużej obudowie.

Oblicz całkowitą wysokość podnoszenia

Całkowita wysokość podnoszenia składa się z podnoszenia pionowego, wymaganego ciśnienia wylotowego i strat tarcia.

Podnoszenie pionowe to różnica wysokości między poziomem wody podczas pompowania a punktem dostawy. Wymagane ciśnienie musi zostać przeliczone na wysokość podnoszenia i dodane. Straty tarcia wynikają z pełnej długości rury, średnicy, przepływu, materiału, zaworów, filtrów, zaworów zwrotnych, kolanek i złączek.

Dla zraszaczy na nierównym terenie uwzględnij wysokość do najwyższej lub hydraulicznie najdalszej strefy. W przypadku nawadniania kropelkowego uwzględnij straty na filtrze, dozowniku nawozów, regulatorze i zaworze sterującym.

Niedowymiarowana rura może pochłonąć dużą część wysokości podnoszenia pompy i zwiększyć koszty energii elektrycznej przez cały okres eksploatacji systemu. Porównaj wyższy koszt początkowy większej rury z długoterminowymi oszczędnościami energii.

Wybierz z krzywej pompy

Narysuj lub oblicz wymagany przepływ i całkowitą wysokość podnoszenia, a następnie wybierz pompę, której krzywa przechodzi przez ten punkt. Punkt pracy powinien zazwyczaj znajdować się w preferowanym zakresie roboczym producenta i blisko obszaru najlepszej sprawności.

Maksymalny przepływ występuje przy niskiej wysokości podnoszenia, podczas gdy maksymalna wysokość podnoszenia występuje przy zerowym lub niewielkim przepływie. Tych wartości nie można łączyć. Poproś o dokładną krzywą dla oferowanej liczby stopni, wirnika, prędkości silnika i częstotliwości elektrycznej.

Sprawdź pobieraną moc w całym dopuszczalnym zakresie, aby silnik nie był przeciążony, jeśli ciśnienie w systemie się zmieni lub działają wielokrotne strefy.

Wybierz typ pompy

Głębokie studnie zazwyczaj wykorzystują wąskie, wielostopniowe pompy głębinowe. Każdy stopień dodaje wysokość podnoszenia, umożliwiając podnoszenie wody z głębokości i dostarczanie jej pod ciśnieniem nawadniania. Pompy zanurzeniowe o większej średnicy mogą obsługiwać zbiorniki, ujęcia rzeczne i systemy transferu o dużym przepływie.

Hydraulika czystej wody zapewnia dobrą wydajność, ale wymaga wody z ograniczoną ilością ciał stałych. Jeśli obecny jest piasek, wybierz odpowiednie materiały odporne na ścieranie, konserwuj studnię i unikaj umieszczania pompy zbyt blisko dna.

Sprawdź chłodzenie silnika i zasilanie elektryczne

Potwierdź napięcie, fazę, częstotliwość, dostępną moc transformatora, długość kabla i metodę rozruchu. Napięcie w obszarach wiejskich może się różnić, a długie odcinki kabli powodują spadek napięcia. Dobierz kable na podstawie prądu silnika, długości, warunków rozruchu i obowiązujących wymagań elektrycznych.

Silniki zanurzeniowe wymagają odpowiedniego chłodzenia. Przestrzegaj wymagań dotyczących minimalnej prędkości przepływu i zanurzenia. Użyj tulei przepływowej, gdy woda nie może niezawodnie przepływać wzdłuż obudowy silnika.

Zabezpieczenia mogą obejmować zabezpieczenie przed przeciążeniem, zanikiem fazy, przepięciem i niedonapięciem, pracą na sucho, wysoką temperaturą i zapobieganiem częstym rozruchom. Sonda poziomu wody lub czujnik poziomu w studni może zatrzymać pompę, zanim poziom wody spadnie zbyt nisko.

Zdecyduj, jak kontrolować ciśnienie i przepływ

Proste systemy mogą wykorzystywać zawór sterujący, zbiornik ciśnieniowy i wyłącznik ciśnieniowy. Większe systemy nawadniania mogą wykorzystywać falownik do utrzymania ciśnienia w miarę zmian zapotrzebowania strefy. Zmienna prędkość może zmniejszyć straty dławienia, ale pompa musi pozostać w swoim zatwierdzonym zakresie prędkości, przepływu i chłodzenia.

Jeśli strefy mają bardzo różne przepływy, rozważ przeprojektowanie wielkości stref, użycie zbiornika buforowego, użycie wielu pomp lub zastosowanie prawidłowo zaprojektowanego systemu o zmiennej prędkości. Nie zmuszaj jednej, zbyt dużej pompy do ciągłej pracy przy bardzo niskim przepływie.

Chroń przed uderzeniem hydraulicznym

Długie magistrale nawadniające mogą doświadczać przepięć ciśnienia podczas uruchamiania, zatrzymywania pomp lub szybkiego zamykania zaworów. Zawory zwrotne, zawory powietrzne, kontrolowane czasowe zamykanie zaworów, miękkie rozruszniki, rampy zmiennej prędkości i zbiorniki przepięciowe mogą być używane w zależności od systemu.

Powietrze uwięzione w wysokich punktach ogranicza przepływ i powoduje niestabilne ciśnienie. Zainstaluj odpowiednie zawory odpowietrzające i próżniowe w zaprojektowanych miejscach, z dostępem do inspekcji.

Uwzględnij jakość wody

Piasek zużywa wirniki, dyfuzory, łożyska i ciasne przestrzenie. Woda bogata w minerały może tworzyć osady. Woda korozyjna wpływa na metale i elastomery. Uzyskaj analizę wody dla niepewnych lub trudnych źródeł.

Filtracja powinna pasować do sprzętu nawadniającego. Emitery kroplowe zazwyczaj wymagają drobniejszej filtracji niż wiele zraszaczy. Uwzględnij stratę ciśnienia na filtrze przy stanie czystym i przy wybranym limicie serwisowym, a nie tylko idealną wartość nowego filtra.

Oszacuj koszty energii i cyklu życia

Roczna energia zależy od mocy wejściowej i godzin pracy. Porównaj sprawność pompy w rzeczywistym punkcie pracy, a nie tylko sprawność silnika lub deklarację maksymalnej sprawności. Wydajne dobieranie rur i prawidłowy podział na strefy mogą zaoszczędzić tyle samo energii, co wybór lepszej pompy.

Koszt cyklu życia obejmuje również kabel, sterowanie, rury, instalację, konserwację, serwis studni i przestoje. Pompa o nieco wyższym koszcie może być ekonomiczna, jeśli pracuje bliżej najlepszej sprawności i ma łatwo dostępne części zużywające się.

Instalacja i uruchomienie

Ustaw pompę powyżej dna studni i poniżej najniższego oczekiwanego poziomu pompowania, przestrzegając limitów kabla i ciśnienia. Zabezpiecz kabel wzdłuż rurociągu tłocznego odpowiednią ochroną. Prawidłowo podeprzyj pompę i rurę; nigdy nie wieszaj zespołu na kablu elektrycznym.

Przy uruchomieniu zweryfikuj obroty, rezystancję izolacji, napięcie, prąd, przepływ, ciśnienie tłoczenia, poziom wody podczas pompowania i funkcje sterowania. Porównaj zmierzone wyniki z wybraną krzywą. Zapisz te wartości jako punkt odniesienia.

Informacje do podania przy wyborze

Prześlij dostawcy wymagany przepływ strefy, wymagane ciśnienie zraszacza lub kroplówki, profil wysokościowy, średnice i długości rur, złączki, straty na filtrze i zaworach, dane z testu studni, średnicę obudowy, poziomy wody, zawartość piasku, analizę wody, godziny pracy, zasilanie, długość kabla, metodę sterowania i rysunek instalacyjny.

Wniosek

Dobór pompy zanurzeniowej do nawadniania to obliczenie hydrauliczne, a nie zgadywanie mocy. Dopasuj przepływ największej strefy roboczej do całkowitej wysokości podnoszenia, potwierdź zrównoważoną wydajność studni, wybierz z pełnej krzywej pompy i zapewnij odpowiednie chłodzenie oraz ochronę elektryczną. Prawidłowo dobrany system zapewnia jednolite nawadnianie, kontrolując zużycie energii i chroniąc źródło wody.

Prosty przykład doboru

Załóżmy, że największa strefa nawadniania wymaga 40 m³/h, a poziom wody podczas pompowania wynosi 35 m poniżej poziomu gruntu. Najwyższy zraszacz znajduje się 10 m nad poziomem gruntu i potrzebuje ciśnienia odpowiadającego 30 m wysokości podnoszenia. Jeśli obliczone straty na rurach, filtrze i zaworach wynoszą łącznie 12 m, wstępny punkt pracy to 40 m³/h przy wysokości podnoszenia 87 m. Należy wybrać pompę w pobliżu tego punktu na jej krzywej, a następnie sprawdzić moc silnika, średnicę studni, chłodzenie i zmiany poziomu wody.

Ten przykład pokazuje, dlaczego sama głębokość studni nie jest wysokością podnoszenia pompy. Ciśnienie i tarcie mogą równać się lub przekraczać podnoszenie pionowe.

Często zadawane pytania

• Ile mocy jest potrzebne na hektar? Nie ma wiarygodnej stałej wartości. Moc zależy od przepływu, całkowitej wysokości podnoszenia, sprawności, metody nawadniania, terenu i godzin pracy. Najpierw oblicz punkt pracy hydraulicznej.
• Czy pompa może dostarczać różne przepływy do różnych stref? Tak, z odpowiednio zaprojektowanymi sterownikami. Jednak każda strefa musi utrzymywać pompę w jej dopuszczalnym zakresie pracy. Bardzo małe strefy mogą wymagać ponownego podziału na strefy, zbiornika ciśnieniowego, obejścia lub sterowania zmienną prędkością.
• Jak wysoko nad dnem studni powinna być zainstalowana pompa? Odległość zależy od konstrukcji studni, pozycji filtra, osadów i wytycznych producenta. Zapewnij prześwit, aby zmniejszyć pobór piasku, jednocześnie utrzymując pompę poniżej najniższego oczekiwanego poziomu pompowania.
• Dlaczego ciśnienie w zraszaczu spada z czasem? Możliwe przyczyny to: obniżający się poziom wody w studni, zatkane filtry lub dysze, wycieki z rur, zużyte stopnie pompy, niskie napięcie lub dodatkowe otwarte wyloty. Porównaj przepływ, ciśnienie, prąd i poziom wody z danymi bazowymi.
• Czy pompa zanurzeniowa zasilana energią słoneczną jest dobierana inaczej? Obowiązuje ten sam punkt pracy hydraulicznej, ale dostępna moc słoneczna zmienia się w ciągu dnia. Projekt musi koordynować krzywą pompy, sterownik, panel, magazyn energii, dzienne zapotrzebowanie na wodę i sezonowe warunki słoneczne.