Эрлифт для скважины своими руками

Насос Эрлифт: характеристики, принцип работы, особенности

Насос особого типа — эрлифт (Airlift) для септика известен человечеству уже более 200 лет. Впервые идея этого оборудования зародилась в конце XVIII в. позже, во второй половине XIX в. началось более активное его освоение, которое подразумевало разрозненные попытки использования его в различных отраслях промышленностях, и лишь с 90-х годов XX в. началось обширное применение эрлифтов.

Теперь его возможно создать даже своими руками, если знать принцип технологии, а также ее действия, хотя эта возможность и носит, скорее теоретический характер. При попытке создать собственный эрлифт получается построить скорее простой насос, но никак не промышленное устройство для качественного подъема жидкости с весями на поверхности.

1 Плюсы и минусы технологии

Эрлифт — насос для септика, представляет собой особый струйный насос, который можно сделать своими руками из двух трубок и воздушного компрессора. Поместив все колбы вместе с насосом в скважины, получится смесь жидкости и пузырьков воздуха (или газа), при этом жидкость, прошедшая освоение кислорода, начинает двигаться вверх по трубке из-за ее меньшей плотности, нежели воздушной смеси. Одновременно осуществляется промывка жидкости, если в ней содержатся взвеси.

Благодаря индивидуальным особенностям. струйный насос для септика создают своими руками для эффективной подачи жидкости или нефти из скважин. Основное предназначение, которое выполняет насос для септика типа эрлифт – это промывка и откачка воды с песком, а также при необходимости получить большое количество жидкости при малых размерах скважин. Часто подобные насосы используются для очистных сооружений.

Струйный эрлифт, насос для септика обладает следующими достоинствами:

1. Простота устройства, его можно сделать даже своими руками.
2. Отсутствие подвижных элементов.
3. Высокая долговечность оборудования.
4. Простота в ремонте, его легко отремонтировать своими руками.
5. Возможность перекачки жидкости вместе со взвесями, промывка таких жидкостей.
6. Источник энергии – сжатый воздух, поступающий в воздуходувок.

При видимых достоинствах, струйный эрлифт для очистных, а также промышленных предприятий также обладает и недостатками:

1. Маленький КПД, сравнительно с простыми насосами.
2. Необходимость переуглубления скважины для нужного погружения воздушной форсунки.

Несмотря на незначительные недостатки, струйный эрлифт для очистных и промышленных сооружений обладает гораздо большим количеством достоинств, из-за чего не теряет своей актуальности на различных производствах и даже в нефтедобывающей промышленности. При этом сейчас происходит еще освоение возможностей представленного оборудования, и оно претерпевает совершенствования.

2 Из чего состоит эрлифт?

Схема эрлифт подразумевает следующие основные гидравлические элементы:

1. Всасывающее устройство – обеспечивает равномерную и дозированную подачу жидкости из скважины в трубу, по которой проходит смесь, подходит для откачки жидкостей из водоема.
2. Смеситель — смешивает жидкость из скважины и сжатый воздух, здесь же обеспечивается промывка жидкости от взвесей.
3. Подымающая труба – по ней перемещается двухфазная (трехфазная) гидросмесь от смесителя к воздухоотделителю.
4. Воздухоотделитель – здесь происходит освоение кислорода и разделение смеси на конкретные фазы.
5. Воздухоподающий трубопровод – по нему подается сжатый воздух от компрессора к смесителю.

Конструкция насоса Эрлифт

Расчет эрлифта для откачки жидкостей и взвесей описывает освоение и движение смеси воздуха и жидкости в поднимающей трубе и подразумевает использование следующих параметров:

• средняя скорость потока;
• плотность потока;
• соотношение объемов труб, заполненных жидкостью и воздухом;
• скорость фаз;
• режим течения либо структура потока газа и жидкости.

Чтобы эрлифт правильно выполнял свои функции, потребуется рассчитать геометрическое погружение (H) смесителя, величина которого зависит от высоты подъема (h) гидросмеси, и может колебаться от нескольких метров до сотен километров, а также коэффициента погружения смесителя эрлифта под динамический уровень (k)

Итак, общепринятой формулой расчета эрлифта признана:

2.1 Нюансы работы с эрлифтом

Эффективность воздушного лифта, как и качественная промывка жидкости от взвесей, зависит не столько от расхода воздуха, сколько от глубины погружения подъемной трубки, а также ее ширины (диаметра). Для каждого размера трубки существует лучшее соотношение высоты подъема и глубины погружения трубки, при котором возникает наибольший КПД, который создаст устройство.

Если использовать трубку с малым диаметром, можно подробно рассмотреть процесс подъема воды воздушными пробками. Подачу воды устройство обеспечивает прерывисто. Учтите, что чем больше трубка, тем больше воды она может поднять и тем больше воздуха потребуется для этого.
к меню ↑

3 Принцип работы эрлифта

Выше описывалась схема составляющих оборудования, а также как работает эрлифт для откачки и очищения жидкостей, а также происходит освоение жидкостью кислорода. Если опустить одну трубку в воду, а по другой трубке, присоединенной к первой, вдувать воздух, то в первой трубе образуется смесь воды и пузырьков воздуха. При этом представленная смесь будет намного легче самой воды, а потому поднимется по третьей трубке, выше уровня первых двух.

Принцип работы насоса Эрлифт

Чтобы эрлифт, построенный своими руками, работал так, как изначально задумывалось конструктором, важно создать равновесие давления, действующее на площадь основания трубы как изнутри, так и снаружи.

Если срезать первую трубу на определенной высоте, то давление внутри эрлифта станет меньше, и поэтому под влиянием большего давления на дно первой трубы со стороны окружающей ее воды смесь жидкости и газа начнет двигаться вверх и выливатся через сделанный разрез. Продолжая непрерывно вдувать воздух через вторую трубку, возможно получить постоянный подъем жидкости вместе с воздухом в первой трубе.

При этом существуют два метода подъема жидкости:

1. Вдувать воздух (газ) сквозь большое отверстие. Воздух (газ) будет подниматься в виде пузырьков и выталкивать вверх жидкость.
2. Вдувать воздух (газ) через небольшие отверстия, добиваясь более мелких пузырьков воздуха (газа), в равных степенях смешанных с жидкостью.

Второй способ подъема жидкости используется наиболее часто на промышленных предприятиях, в то время как первый – популярен в нефтяных компаниях.
к меню ↑

3.1 Насос Эрлифт (видео)

Как сделать эрлифт для скважины своими руками

Эрлифт для скважины своими руками — это вполне реальное устройство, которое поможет обеспечить надежную работу собственного водного источника. История такой технологии насчитывает более 200 лет, и за этот период она доказала свою эффективность. Эрлифт становится незаменимым приспособлением, если на загородном участке сооружен не колодец, а скважина, но она не обеспечивает нужный объем воды. При правильном расчете проблему можно решить своими силами.

Сущность технологии

По своей сути, эрлифт (аэролифт) представляет собой разновидность глубинного насоса, который обеспечивает подъем воды за счет ее аэрации. В основу его работы заложен простой физический закон: удельный вес жидкости после насыщения воздухом существенно снижается, что облегчает ее продвижение в вертикальном направлении. Во время эксплуатации устройства поднимаемый поток увлекает с собой не только воду, но и взвеси и осадок.

Работает такой насос следующим образом: в придонную часть скважины (забой) подается сжатый воздух по отдельной трубе. Вода с воздушными пузырьками поднимается вверх, при этом скорость ее подъема и объем будут зависеть от давления воздушной струи и количества поступающего воздуха — чем больше воздуха проникнет в жидкость, тем выше будут параметры водоотдачи.

В то же время, следует учитывать естественный гидравлический процесс: эффективность насоса возрастает по мере воздушного насыщения жидкости до определенного момента, когда достигается оптимальный баланс между жидкой и газовой компонентой среды. Этот баланс соответствует максимальному КПД устройства. Дальнейшее увеличение концентрации воздушной составляющей обеспечивается только повышением давления и не вызывает существенного положительного эффекта.

В чем заключаются преимущества эрлифтов для скважин? С учетом своих особенностей они могут выполнять функции очистки скважин от илистых и глиняных осадков, прокачки скважины эрлифтом с целью очищения воды от песчаных примесей, также возможна откачка воды по принципу колодца.

Читайте также: Как построить бетонный колодец своими руками

Данная система позволяет поднимать воду без использования глубинного насоса, что очень важно при малом диаметре скважины, когда размеры не позволяют его погружение. С помощью аэрации забоя можно повысить дебит скважины и реанимировать ее при прекращении поступления воды из-за недостаточного давления в водоносном пласте. Кроме того, насыщение воды кислородом способно повысить ее качество .

Нельзя не отметить и некоторые отрицательные стороны рассматриваемой технологии. К ним можно отнести такие недостатки: необходимость постоянного нагнетания воздуха, что требует энергозатрат на работу компрессора, повышенное давление в скважине оказывает негативное воздействие на ее стенки, что несколько снижает срок службы, вероятность подъема вместе с водой песка и ила при загрязнении забоя.

Конструктивные элементы

Любой эрлифт для подъема воды из скважины включает следующие элементы:

• компрессор для подачи воздуха;
• стальная труба для доставки воздуха к забою скважины;
• металлическая труба для подъема аэрированной жидкости;
• смеситель, обеспечивающий подключение воздуховода к основной трубе.

При желании иметь качественную воду на устье скважины может устанавливаться водоочиститель, который отделяет газовую составляющую и твердые примеси.

В принципе, эрлифт может иметь 3 разных конструктивных исполнения:

• отдельная прокладка труб, когда обе трубы погружаются в скважину параллельно, а их соединение осуществляется через одно большое отверстие, где и устанавливается смеситель;
• воздуховод находится внутри водоотливной трубы;
• основная труба проходит внутри воздуховода, а насыщение воды воздухом осуществляется через перфорированный нижний участок.

Выбор конструкции эрлифта зависит от размеров скважины. Наиболее распространенным является первый вариант. Его разновидность может осуществляться без погружения водоотливной трубы — ее роль исполняет скважинная обсадная колонна. В этом случае рядом с основной скважиной производится бурение вспомогательного створа для опускания трубы, подающей воздух.

В целом, движение жидкости, насыщенной газом, представляет сложный гидродинамический процесс. Поэтому для выбора конструкции учитываются только основные технические параметры. Следует выделить такие характеристики стандартных эрлифтов для скважин:

• производительность — обеспечивается с учетом потребности воды, причем оптимальные величины находятся в диапазоне 20-50 куб.м/ч;
• диаметр трубы для подъема воды: 60, 110 и 160 мм;
• диаметр воздуховода — 20-63 мм.

Правильный выбор компрессора во многом определяет работоспособность всей системы. Он должен создавать давление воздуха на забое, способное компенсировать давление водяного столба в скважине. Кроме того, для насыщения жидкости надо обеспечить еще и превышение на 0,2-0,4 атм .

Для того чтобы прокачивать скважинный ствол при очистке, давление нужно еще большей величины. Так, при комплектации эрлифта в питьевой скважине глубиной 50 м и естественным уровнем воды 30 м потребуется компрессор, развивающий давление порядка 2,5-2,6 атм.

Принципы расчета системы

Самодельный эрлифт будет выполнять свои функции при условии проведения правильного расчета основных характеристик. Для обустройства системы необходимо знание следующих параметров:

1. Уровень воды в скважине описывается 2 основными величинами: статический уровень (Н1) — глубина верхней границы воды до работы эрлифта, и динамический уровень (Н) — глубина до воды после запуска системы.
2. Глубина погружения трубы для подачи воздуха. Она складывается из Н и глубины погружения в водяной столб (h), то есть Н+h.

Эти параметры обуславливают выбор давления, которое необходимо обеспечивать компрессором.

Помимо указанных параметров, определение производительности установки невозможно без уточнения некоторых размеров элементов конструкции. Важное значение имеют такие величины: диаметр обсадной колонны скважины Дс, диаметр водоподъемной трубы Дж и диаметр воздуховода Дв. Эти размеры взаимосвязаны и определяют объем поднимаемой воды (Vв).

Так, при Дс до 100 мм Vс в пределах 1-2 л/с обеспечивается при Дж — 40 мм и Дв — 12 мм, а Vс порядка 3 л/с при Дж — 50 мм и Дв — 13-20 мм. Увеличение производительности происходит при больших размерах скважины, что дает возможность применения труб большего диаметра. Например, Vс порядка 9-12 л/с при Дс — до 200 мм достигается при Дж — 85-90 мм и Дв — 14-30 мм, а 22-32 л/с при Дс — 250 мм, Дж — 120-126 мм, Дв — 40-50 мм.

Глубина погружения h связана напрямую с общей высотой подъема воды. Так, при высоте подъема до 15 м соотношение 100h/(h +Н) выбирается порядка 67-72%; в диапазоне 16-30 м — 60-65%; 30-60 м — 50-59%; 60-90 м — 44-49%.

Кроме того, отношение h/Н определяет КПД эрлифта. Максимальное значение коэффициента (порядка 37,8%) можно ожидать при h/Н — 2,2-2,25. При h/Н=8,7 к.п.д. минимален (в пределах 26,4-26,6%).

Давление при начале работы компрессора определяется по статическому уровню, то есть высоте водного столба, равного Н1, а при эксплуатации его можно снизить до величины, соответствующей динамическому уровню Н. При этом уровень Н всегда существенно ниже уровня Н1.

Еще один параметр, требующий определения при проектировании системы, — это необходимый объем воздуха (Vв). Его принято рассчитывать в виде: куб.м воздуха на каждый куб.м поднимаемой воды. Расчет проводится по формуле: Vв=Н/Сlg0,1(h+10), где С — табличный коэффициент, связанный с величиной погружения труб (имеет значение от 8,4 до 14,3 при изменении погружения от 35 до 75%).

Обустройство системы

Эрлифт своими руками монтируется с учетом приведенных параметров и размеров. Подбирается основная труба для подъема воды диаметром 40-130 мм. В нижней части на высоте 10-20 см от торца формируется отверстие, в которое вставляется конец трубы для подачи воздуха диаметром 12-50 мм. Стык тщательно герметизируется.

Обе трубы погружаются в скважину на нужную глубину (Н+h). Верхний конец воздуховода соединяется со штуцером компрессора. Трубы на устье скважины надежно крепятся хомутами. Достаточно часто подача воздуха обеспечивается по гибкому шлангу.

В таком случае он протягивается внутри металлической трубы воздуховода и вводится в основную трубу. При монтаже системы рекомендуется предусмотреть возможность более глубокого погружения труб в процессе эксплуатации, при естественном изменении статического уровня подземных вод.

При изготовлении эрлифта своими руками следует заранее приготовить такой инструмент и оборудование: сварочный аппарат, болгарка, инструмент для нарезания резьбы, приспособление для изгибания труб, плоскогубцы, молоток, отвертка, ножовка по металлу, набор гаечных ключей, напильники, кисть малярная, электродрель, рулетка, линейка металлическая.

Эрлифт является системой, способной обеспечить подъем воды из скважины без использования насоса. Его можно сделать своими руками, для чего необходимо правильно определить основные технические параметры.

Как сделать эрлифт для скважины самостоятельно?

Часто на дачном участке или в загородном доме вместо полноценного колодца используется скважина в качестве источника индивидуального водоснабжения. И если диаметр обсадной трубы слишком мал для погружения в него насоса, то для подъема воды на поверхность можно использовать скважинный эрлифт.

Подобное устройство представляет собой конструкцию, которая позволяет поднимать воду из скважины на поверхность под воздействием сжатого воздуха. Сам же воздух перемещается в забой скважины по тонкой трубе под большим давлением.

Важно: самым простым примером скважинного эрлифта является водозаборная колонка на воду.

Ниже прилагается видео, в котором подробно рассказывается о принципе работы эрлифта.

Как работает эрлифт?

Основной движущей силой такого воздушного подъемника является компрессор, который монтируется в кессоне снаружи обсадной трубы. Сама труба, по которой воздух направляется на дно скважины, монтируется внутри обсадной колонны

Основной движущей силой такого воздушного подъемника является компрессор, который монтируется в кессоне снаружи обсадной трубы. Сама труба, по которой воздух направляется на дно скважины, монтируется внутри обсадной колонны. Принцип действия конструкции эрлифта следующий:

В тонкую бесшовную трубу от компрессора подаётся воздух под высоким давлением;

• В забое скважины воздух, смешиваясь с водой, преобразуется в раствор воды и кислорода в виде активных пузырьков;
• Согласно законам физики более легкая по весу и плотности эмульсия из кислорода и жидкости поднимается наверх (её просто вытесняет более плотные молекулы воды).
• При этом стоит учесть, что скорость, а соответственно и объем поднимаемой на поверхность воды напрямую зависят от давления, с которым воздух поступает в скважину.

Отметим, что использование эрлифта для скважины хоть и удобно, все же несет в себе некоторые отрицательные стороны, а именно:

• Постоянное использование энергетических ресурсов для приведения в действие компрессора, что не всегда выгодно финансово для бюджета семьи;
• При этом постоянное воздействие высокого давления может негативно сказаться на целостности стенок обсадной колонны;
• К тому же вместе с воздухом помимо воды на поверхность может подниматься ил, песок и другие включения.

Важно: для монтажа эрлифта своими руками или с помощью профессионалов необходимо использовать только бесшовную стальную трубу, поскольку пластик или гибкий шланг могут разорваться под воздействием высокого давления в трубе.

Принцип конструкции

Кроме того необходимо учитывать, что для подъема воздуха из глубинной скважины необходимо использовать достаточно мощный компрессор, который будет уравнивать давление водяного столба в источнике

Для тех, кто решил оборудовать эрлифт своими руками для скважины, спешим отметить, что особых сложностей в сборке и устройстве всей системы нет.

Важно знать: при устройстве эрлифта стоит учитывать диаметр трубки, по которой будет подниматься вода. Чем он будет больше, тем большее количество жидкости вы сможете поднять на поверхность. Но и тем большее количество воздуха и электроэнергии придётся затратить на её подъем.

Кроме того необходимо учитывать, что для подъема воздуха из глубинной скважины необходимо использовать достаточно мощный компрессор, который будет уравнивать давление водяного столба в источнике. Поскольку каждые 10 метров водяного столба могут создавать в шахте давление около 1 атм. Таким образом в источнике глубиной 50 метров и уровнем водяного столба около 30 метров нужно использовать компрессорное оборудование с номинальным давлением 2 атм и желательно с его некоторым превышением до 0,2-0,3 атм. Впоследствии при проверке всей конструкции можно будет выставить рабочее оптимальное для вашей скважины давление.

Для устройства эрлифта своими руками вам понадобятся:

• Шланг тонкий для подачи воздуха в скважину;
• Шланг более толстый для подъема воды;
• Труба металлическая крючкообразная;
• Компрессор;
• Хомуты по диаметру гибких шлангов.

Итак, сначала вставляем тонкий шланг в металлическую крючкообразную трубку и крепим его при помощи хомута. Верхний конец металлической трубы (изогнутый крюком) монтируем в более широкий по диаметру гибкий шланг.

Получается такая своеобразная трубка в толстом шланге. При этом гибкие части эрлифта необходимо соединить изолентой чтобы они в момент работы помпы не разъединялись.Верхний конец тонкого шланга подключаем к компрессору и крепим надёжно при помощи хомутов. Готовое устройство опускаем, как показано на видео, в скважину и включаем компрессор.

Важно: особенностью работы такого воздушного насоса, который можно сделать своими руками, является порционный подъем воды на поверхность. Явным преимуществом такой системы является автоматическое окисление примесей марганца и железа в воде. Таким образом, происходит не только перекачивание жидкости, но и её обезжелезивание.

Во время работы насоса необходимо периодически проверять уровень расположения эрлифта относительно глубины водяного столба. Подъемник не должен подниматься на поверхность, иначе процесс подачи воды будет нарушен.

Видео: как сделать своими руками эрлифтный подъем воды из источника скважинного типа:

Источники: http://byreniepro.ru/nasosy/erlift.html, http://kolodetsoved.ru/skvazhini/kak-sdelat-erlift-dlya-skvazhiny-svoimi-rukami.html, http://vodakanazer.ru/vodosnabzhenie/skvazhiny/erlift-dlya-skvazhiny-svoimi-rukami.html