سیستم چاه آب، مجموعه تجهیزاتی است که باعث پمپاژ آب از داخل چاه، رساندن به سطح زمین و در اختیار قرار دادن آن برای مصرف می شود.  بصورت کلی، هر سیستم آبرسانی چاه، دارای سه بخش اصلی است که در شکل 1 نمایش داده است. این اجزا عبارتند از:

• پمپ
• تبدیل کننده بدون چال (Pitless Adapter)
• مخزن تحت فشار

شکل 1 : اجزای اصلی سیستم آبرسانی از چاه

علاوه بر تجهیزات نامبرده شده، ادوات کنترلی نیز برای عملکرد مناسب و اتوماتیک سیستم در نظر گرفته می شوند. در ادامه، در مورد این تجهیزات، به تفکیک مطالبی ارائه خواهد شد.

پمپ

(Pump)

پمپ، برای انتقال آب از داخل چاه به سیستم لوله کشی خانه مصرف کننده تعبیه می شود. سایز مناسب پمپ و الکتروموتور آن به عوامل مختلفی مانند قطر چاه، سطح آب در چاه، تعداد تجهیزات موجود در سیستم لوله کشی، میزان مصرف آب و میزان تقاضای آب در زمان اوج مصرف (Peak) بستگی دارد. معمولاً اوج مصرف روزانه، در زمانهای صبح و بعدازظهر می باشد. ظرفیت پمپ ها معمولاً با واحد گالن در دقیقه (GPM) و یا گالن در ساعت (GPH) و توان الکتروموتور پمپ ها نیز معمولاً بر حسب اسب بخار (hp)  بیان می شوند. پمپ های عادی برای استفاده در چاه های خصوصی منازل، معمولاً دارای ظرفیت آبدهی 10 GPM و توان ½ یا ¾ اسب بخار می باشند.

برای مصارف بیشتر آب، مانند مصارف کشاورزی، پمپ های گرمایشی و یا دامداری ها، میزان تقاضای اوج مصرف بالاتر بوده و احتمالاً نیاز به پمپ با ظرفیت بالاتر وجود خواهد داشت. در صورتیکه میزان جریان آب مورد نیاز در زمان اوج مصرف، بیش از مقدار جریان آبدهی چاه باشد، می توان با افزایش ظرفیت مخزن تحت فشار، این کسری را جبران نمود.

انواع پمپ های چاه آب

پمپ های شناور

(Submersible pump)

پمپ شناور ، از متداولترین انواع پمپ های مورد استفاده جهت پمپاژ آب چاه هستند. این تجهیزات معمولاً در چاه های حفاری شده مورد استفاده قرار گرفته و دارای یک پمپ و یک الکتروموتور متصل به آن می باشند. قطر این پمپ ها معمولاً حدود 3.5 اینچ و طول آنها حدوداً بین 2 تا 3 فوت خواهد بود. این پمپ ها در داخل چاه و زیر سطح آب قرار داده می شوند (شکل - 1). پمپ های مستغرق معمولاً در چاه های با قطر بالای 4 اینچ مورد استفاده قرار می گیرند. البته برخی از انواع این پمپ ها در چاه های با قطر 3 اینچ هم قابلیت نصب دارند.

جت پمپ

(Jet Pump)

جت پمپ ها معمولاً در چاه های با قطر 3 اینچ و کمتر از آن مورد استفاده قرار می گیرند. جت پمپ ها معمولاً روی زمین، مستقیماً روی چاه و یا با فاصله ای از بالای چاه و در موتورخانه نصب شده و توسط سیستم لوله کشی به داخل چاه متصل می شوند. جت پمپ ها معمولاً دارای فشار و جریان کمتری نسبت به پمپ های مستغرق هستند. نحوه عملکرد جت پمپ ها بر اساس عبور جریان آب از یک لوله ونتوری (Venturi) است. لوله ونتوری، یک لوله باریک مخلوطی شکل است که با توجه به افزایش سرعت سیال عبوری از آن، باعث کاهش فشار و ایجاد مکش می شود. از این مکش ایجاد شده می توان برای کشیدن آب چاه به داخل پمپ و ارسال آن برای نقطه مصرف مد نظر استفاده نمود.

شکل2 : نحوه عملکرد جت پمپ

اگر جت پمپ، برای چاه با سطح آب کمتر از 25 فوت از سطح زمین مورد استفاده قرار گیرد، لوله ونتوری در داخل خود پمپ تعبیه می شود. اما برای عمق های بیشتر، مکان قرارگیری لوله ونتوری (یا جت) را گاهی در داخل آب چاه در نظر می گیرند.

نحوه و چیدمان قرارگیری جت پمپ برای چاه آب، دو الگوی کلی دارد:

• نوع دولوله ای (Two Pipe)
• نوع Packer

شکل 3 : انواع چیدمان جت پمپ در چاه های آب

در جت پمپ مدل دو لوله ای، لوله فشار (برای ایجاد مکش در پمپ) و لوله مکش پمپ هر دو بصورت جداگانه در داخل چاه قرار داده می شوند. این در حالی است که در مدل Packer ، تنها لوله مکش در داخل حلقه چاه قرار داشته و مایع محصور بین جداره بیرونی لوله مکش و جدار داخلی حلقه چاه، نقش لوله فشار را ایفا می کند. در این مدل، لوله مکش قرار گرفته شده در داخل چاه توسط یک وسیله مخصوص لاستیکی و یا چرمی، به جداره چاه کاملاً آب بندی می شود. این وسیله آب بندی، Packer نام دارد.

شکل 4 : Packer

یکی دیگر از وسایل مهمی که در انتهای لوله مکش پمپ های جت در چاه های عمیق مورد استفاده قرار می گیرد، Foot Valve نام دارد. این وسیله، در واقع یک شیر یکطرفه است که در زمان روشن بودن و عملکرد پمپ چاه، امکان وارد شدن آب را به داخل لوله مکش پمپ داده و در حالتی که پمپ خاموش است، کاملاً بسته شده و اجازه ورود آب را نداده و از برگشت آب به چاه نیز جلوگیری می کند. علاوه بر این، حفره هایی در مسیر ورودی آب در Foot Valve قرار دارد که باعث می شود از ورود ذرات شن و ماسه به همراه آب به داخل سیستم پمپاژ جلوگیری شود.

شکل 5 : Foot Valve

نکته ای که می بایست به آن توجه شود این است که بخش قابل توجهی از سیستم پمپاژ جت پمپ، تحت مکش کار می کند. ضمناً در مواردیکه پمپ با فاصله از چاه نصب شده است، لوله مکش معمولاً دفنی کار می شود. در این حالت و در صورت وجود نشتی در لوله  مکش، احتمال ورود آلودگی به آب بسیار زیاد خواهد بود. به همین دلیل، در برخی مناطق استانداردهایی وجود دارد که الزام می کنند لوله های مکش دفنی، می بایست حتماً در داخل یک لوله بیرونی تحت فشار قرار داده شوند. 

پمپ های توربینی

(Turbine Pump)

پمپ های توربینی معمولاًبرای چاه های شهری، صنعتی و کشاورزی که نیاز به ظرفیت آبدهی بالایی دارند، مورد استفاده قرار می گیرند. موتور این پمپ ها، روی چاه قرار گرفته و شفت توربین، وارد آب داخل چاه می شود. پره های توربینی نصب شده در بخش پایینی شفت، باعث مکش و سپس تخلیه آب به بیرون از چاه می شود.

شکل 6 : روش کار پمپ توربینی

پمپ سیلندری

(Cylinder Pumps)

پمپ های سیلندری، برای استفاده در تلمبه های چاه دستی و آسیابی مورد استفاده قرار می گیرند که البته اخیراً به صورت گسترده ای با جت پمپ ها و پمپ های مستغرق جایگزین شده اند. پمپ های سیلندری شامل یک قطعه سیلندری متصل به شفت هستند که با حرکت شفت به بالا و پایین، باعث حرکت و راندن آب به خارج چاه می شوند.

هنگام انتخاب پمپ های خلاAC باید به چه مواردی توجه کنید؟

هر کسی که درک و شناخت عمیقی از پمپ ها نداشته باشد ، ممکن است تصور کند که تولید خلا صرفاً مسئله "اتصال پمپ" ، راه اندازی آن و انتظار برای پایین آمدن خلا تا سطح مورد نیاز است. اما واقعیت این است که روند کار چیزهای بیشتری دارد.

پمپ وکیوم برای از بین بردن مولکول های هوا یا گاز از یک مقدار آب بندی شده استفاده می شود بنابراین خلا ایجاد می شود. مقدار مکش می تواند کنترل شود ، به عنوان مثال ، با یک گاز فرآیند با فشار خاص.

یافتن پمپ خلا right مناسب نه تنها به درک خوبی از سطح خلا و کاربرد لازم نیاز دارد - بلکه به درک شرایط فرآیند ، دامنه عملکرد و مزایا و محدودیت های هر نوع پمپ وکیوم خاص نیز نیاز دارد. در این وبلاگ ، چهار فاکتور را که باید هنگام انتخاب بین انواع مختلف پمپ های ویکوم در نظر گرفت ، به طور خلاصه شرح خواهیم داد.

1. سطح مکش پمپ

انتخاب پمپ به میزان زیادی به سطح خلائی که باید بدست آید بستگی دارد. به طور معمول ، محدوده فشارهای مختلف در فناوری خلا به شرح زیر تعریف می شود:

• خلا خشن (از 10 3 mbar تا 1 mbar)
• خلا متوسط ​​(1 mbar تا 10 -3 mbar)
• خلا زیاد (10 -3 mbar تا 10 -7 mbar)
• خلا فوق العاده زیاد (10 -7 mbar تا 10 -12 mbar)
• خلا بسیار زیاد (کمتر از 10 -12 mbar)

در خلا زیاد و متوسط ​​، بیشتر مولکولهای گاز در حجم محفظه خلا قرار دارند ، در حالی که در خلا بسیار بالا (UHV) و خلا شدید (XHV) بیشتر مولکولهای باقی مانده به ترتیب روی دیواره های محفظه قرار می گیرند. بنابراین ، برای دامنه های مختلف فشار خلاuum ، فن آوری های مختلف پمپ مورد نیاز خواهد بود.

برای مطالعه راهنمای ساده ما برای اندازه گیری فشار خلا اینجا را کلیک کنید.
همچنین مهم است که بررسی کنیم که آیا این کار عمدتا مربوط به پمپاژ به سطح فشار مورد نیاز است یا - به عنوان مثال - نگه داشتن یک سطح فشار خاص در حالی که بارهای خاصی از گاز به سیستم خلا وارد می شود (به عنوان مثال به دلایل فرآیند). در حالی که برخی از پمپ های خلا برای فرایندهای تخلیه پمپ بهینه شده اند (اما ممکن است با بارهای گاز بالای فرآیند مبارزه کنند) ، برخی دیگر توانایی مدیریت بارهای بالای گاز را دارند.

بسته به سطح خلا ناحیه هدف ، ترکیبی از فن آوری های مختلف پمپ خلا ممکن است لازم باشد. پمپ های خلا اولیه ، یعنی آنهایی که در محدوده خلا شدید متوسط ​ ​​کار می کنند ، به جو منتقل می شوند و می توانند به صورت جداگانه کار کنند. پمپ های خلا بالا و فوق العاده زیاد ، مانند توربوپمپ ها و پمپ های نفوذ ، برای ایجاد سطحی از خلا که می توانند از آن استفاده کنند ، باید از پمپ اولیه تخلیه یا با آن کار کنند. یون ، گیرنده غیر قابل تبخیر (NEG) و کرایوپمپ ها به تخلیه اولیه و سپس به پشتیبانی گاه به گاه اولیه پمپ نیاز دارند (به عنوان مثال در مراحل فعال سازی مجدد یا مراحل تولید مجدد).

2. تأثیر فرآیند روی پمپ

بسته به منطقه مورد استفاده و محیط پمپاژ ، انتخاب پمپ (ها) متفاوت خواهد بود. به عنوان مثال ، پمپ های دوار پره (RV) برای طیف گسترده ای از برنامه های خلا vac کم و متوسط ​​، از جمله تحقیق و توسعه ، ابزارهای تحلیلی ، فعالیت های صنعتی و پوشش ، خشک کردن یخ ، مهندسی فرآیند و موارد دیگر مناسب هستند. استفاده از روغن به عنوان یک ماده درزگیر و خنک کننده ، عملکرد پمپاژ بسیار مناسب و مناسب بودن برای بسیاری از کاربردها را فراهم می کند ، از جمله جایی که ممکن است خاک ، گرد و غبار یا میعانات وجود داشته باشد.

از طرف دیگر ، پمپ های اسکرول با فشرده سازی گازها با استفاده از دو مارپیچ مهر و موم شده نوک چرخش غیر عادی در برابر یکدیگر ، خلا بدون هیدروکربن را ایجاد می کنند. این نتیجه در هزینه های بهره برداری و نگهداری کم است. در مقایسه با پمپ های RV ، کاربردهای پمپ های پیمایشی عمدتا به فرآیندها ، بدون گرد و غبار یا کثیفی محدود می شود که می تواند در مدت زمان کوتاه به مهر و موم نوک آسیب برساند.

با در نظر گرفتن این مورد ، تأثیر برنامه در فن آوری پمپ انتخاب شده و همچنین تأثیر بالقوه لازم با دقت ارزیابی می شود:

• گرد و غبار یا آوار حاصل از فرآیند
• گازها یا مخلوط های خورنده در برابر بخار آب مانند کلر
• توان بالای گاز
• سرمایه گذاری مکرر
• حرکات / ضربه های مکانیکی
• ارتعاشات
• بار تابش گرما به پمپ (در حین پخت یا توسط اواپراتور)
• تابش (مانند اشعه X)
• میدانهای مغناطیسی

3. تأثیر پمپ بر روی کاربرد

ارزیابی تأثیر پمپ وکیوم بر کاربرد یا فرآیند به همان اندازه مهم است. متغیرهای مختلفی وجود دارد که می تواند انتخاب بین انواع مختلف پمپ های خلا را تحت تأثیر قرار دهد ، از جمله - اما نه محدود به:

• انتشار روغن یا هیدروکربن
• ارتعاش تولید شده توسط پمپ
• انتشار صدا
• انتشار EMC
• میدان مغناطیسی تولید شده توسط پمپ
• انتشار ذرات
• انتشار گرما
• مصرف انرژی

با بازگشت به محصولات مثال بالا ، پمپ های RV در معرض آسیب هستند زیرا به دلیل انتشار روغن نمی توانند خلا-بدون هیدروکربن تولید کنند. از طرف دیگر ، فناوری پیمایش ، گرچه قادر به تولید خلا-بدون هیدروکربن است ، اما به دلیل ساییده شدن مهر و موم نوک ، خطر انتشار ذرات را به همراه دارد.

4. سرمایه گذاری و نگهداری

همچنین با توجه به آنچه باید محقق شود ، هزینه های اولیه سرمایه ، هزینه های عملیاتی و نیازهای نگهداری باید ارزیابی شود.