المضخة اللولبية اللامركزية للآبار العميقة هي مضخة إزاحة موجبة تزيح كمية ثابتة من الماء في كل دورة. تُرفع المياه من أعماق تصل إلى 300 متر باستخدام دوار حلزوني بدلًا من مكبس تردد. هذه المضخات مفيدة لجميع مراحل الطوارئ.

معظم المضخات اللولبية اللامركزية للآبار العميقة آلية، على الرغم من وجود إصدارات للمضخات اليدوية. إنها تعمل باستخدام حركة دوارة بدلًا من عمل ترددي. توجد آليات دفع مختلفة يمكن تشغيلها يدويًا أو بالكهرباء (شبكة أو طاقة شمسية) أو بمحركات ديزل/ بنزين. في الماضي، كانت آلية المحرك موجودة على مستوى الأرض ومتصلة بعمود محرك (إما من خلال سير مخروطي أو رأس محرك مُجهز)، ولكن في الوقت الحاضر يكون المحرك الكهربائي مقترنًا بقسم قصير من عمود التشغيل المرن داخل بئر التنقيب. في كليهما، يتصل عمود التشغيل بدوار معدني حلزوني واحد على اتصال دائم مع الجزء الثابت المطاطي ثنائي الحلزون ويدور داخله.

اعتبارات التصميم

يمكن للمضخات اللولبية اللامركزية للآبار العميقة أن تعمل على مدى أعماق تصل إلى 300 متر، مع معدلات تدفق تصل إلى 50,000 لتر/ ساعة عند رؤوس منخفضة. بشكل عام، تُعد هذه المضخات الاختيار المفضل لمتطلبات تتمثل في الرأس الأكثر ارتفاعًا والتدفق الأكثر انخفاضًا. فهي تعمل من خلال دوران دوَّار حلزوني، يتم تشكيله على شكل حلزون واحد يقع داخل الجزء الثابت المطاطي ثنائي الحلزون. يشغل الماء التجويف بين الاثنين، وعندما يدور الدوَّار، يتحرك هذا التجويف ("يتقدم") لأعلى مع الماء (ومن هنا جاءت تسميته المضخة)، ما يتسبب في رفع الماء في ال مأخذ الرئيسي الصاعد. لا يحتاج هذا التصميم الدوار إلى نظام من الصمامات غير رجعية، كما هو الحال مع المضخات الترددية، ولكن لا يزال صمام القدم مثبتًا عادةً أسفل الدوار لمنع التدفق العكسي. تتمثل ميزة مضخات الإزاحة الإيجابية الآلية (التي يعتبر التجويف التدريجي النوع الرئيسي منها) في أن تدفق المياه لا يختلف بشكل كبير مع الاختلافات في الرأس. هناك عدة اعتبارات مختلفة لتشغيل هذا النوع من المضخات. يمكن إعداد هذه المضخات بالتوازي، مع ضخ كل منهما في ماسورة (راجع A.8 ). عندما تكون آلية المحرك على مستوى الأرض مع عمود تشغيل رأسي في بئر التنقيب، يجب أن تكون فتحته أيضًا رأسية للسماح لعمود التشغيل بالتعلق عموديًا. كما يجب عدم تشغيل المضخات أبدًا أمام صمام مغلق، لأن ذلك قد يؤدي إلى تلف المضخة والتجهيزات. توجد المضخات اللولبية اللامركزية أيضًا كمضخات شفط (وليس فقط للأبار العميقة)، وفي هذه الحالة يكون أقصى ارتفاع يمكن أن ترتفع إليه المياه في الماسورة اعتمادًا على الضغط الجوي، والذي يختلف في حد ذاته باختلاف الارتفاع (راجع A.2 ). تتمثل إحدى الاعتبارات الأخرى عند تصميم مضخات الشفط الآلية، في ضمان الحفاظ على ضغط كافٍ في منفذ الشفط لمنع حدوث تجويف. حيث يتشكل في هذا المكان فقاعات الهواء في الماء تحت ضغط منخفض، والتي تتداعى بعد ذلك، ما يؤدي إلى حدوث موجات صدمة يمكن أن تسبب أضرارًا كبيرة للمضخة. لمنع ذلك، يجب حساب رأس الشفط الإيجابي الصافي (NPSH) باستخدام الضغط الجوي في موقع المضخة، وبياناته من الشركة المصنعة للمضخة، وفقد الاحتكاك في ماسورة ال مدخل وضغط البخار.

المواد والمستلزمات

تشمل المواد والمستلزمات اللازمة مأخذًا رئيسيًا صاعدًا، وعمود تشغيل (من الفولاذ المقاوم للصدأ)، ومحرك، ودوار حلزوني (عادة من الصلب المطلي بالكروم)، والجزء الثابت (من المطاط)، وصمام القدم. يتم إنتاج هذا النوع من المضخات في عدد قليل من مواقع الإنتاج في بضعة بلدان ويتم تصديرها.

القابلية للتطبيق

يمكن أن تكون المضخات اللولبية اللامركزية للآبار العميقة خيارًا جيدًا لحالات الطوارئ، عندما لا يكون تصميم الضخ التفصيلي ممكنًا مسبقًا (مقارنة بمضخات ال سرعة حيث يكون التصميم الجيد مطلوبًا عادةً). هذا يعني أن اختيارًا واحدًا للمضخة سيخدم رؤوسًا مختلفة دون اختلاف كبير في معدل التدفق. هذه المضخات أيضًا ملائمة أكثر لضخ المياه بمواد صلبة أو جسيمات كاشطة مقارنة بالأنواع الشائعة الأخرى لمضخات بئر التنقيب (مثل مضخات ال سرعة) وتستخدم في تطبيقات مياه الشرب وغير الشرب. ومع ذلك، لا تزال مضخات آبار التنقيب بحاجة إلى تحديد حجمها ووضعها بشكل صحيح لمنع ال سرعة المفرطة عبر ال مصفاة (التي تسحب المزيد من الجسيمات، راجع I.8 ).

التشغيل والصيانة

تتميز المضخات اللولبية اللامركزية للآبار العميقة بتصميم ميكانيكي بسيط، ما يجعلها أكثر موثوقية بشكل عام وأسهل في الصيانة من المضخات الميكانيكية الأخرى. عندما كانت آلية القيادة على مستوى الأرض في التصميمات القديمة، كان من السهل الوصول إلى كل شيء، لذا كانت الصيانة أكثر وضوحًا، ولكن المشكلات المتعلقة بالاهتزاز المستمر للمضخة أدت عادةً إلى أعطال سدادة العمود. تم تصميم المضخات الغاطسة الآن بمحركات متقاربة وأعمدة مرنة تفتقر إلى الوصلات، مما يعني أن عمر الأجزاء أصبح الآن أكبر بخمس مرات من ذي قبل، ولكن هنا تتطلب صيانة المحرك إزالته من تحت الأرض، وهذا الأمر يشتمل على إزالة المواسير الصاعدة أيضًا. سوف تبلى الأجزاء الثابتة أولًا، ومع كل تغييرين للجزء الثابت، يجب أيضًا تغيير الدوار. يمكن أن تتحلل الأجزاء الثابتة في المخزن بشكل أسرع مع زيادة الحرارة أو الرطوبة أو ضوء الشمس أو غاز الأوزون، لذلك يجب تخزينها بشكل صحيح. إذا كانت الأجزاء الثابتة أقدم من خمس سنوات، فسيكون هناك بالفعل بعض التدهور قبل أن يتم تثبيتها، وسيتم تقليل العمر التشغيلي. جزء من هذا النوع من المضخات مصنوع من المعدن، حيث تلامس تلك المكونات المياه الجوفية ذات أس هيدروجيني يصل إلى 6.5 أو أقل، فيُحتمل حدوث تآكل، ما يعني استبدال الأجزاء المتضررة بشكلٍ متكرر. بالنسبة لهذه المضخة، تكون الرافعة الرئيسية المصنوعة من الحديد المجلفن أكثر عرضة للخطر من الأجزاء المعدنية الأخرى المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ (مثل عمود التشغيل والدوار الحلزوني).

الصحة والسلامة

يجب أن يعمل الموظفون المدربون فقط على المضخات الميكانيكية. وينبغي أن تكون المعدات محظورة على عامة الناس، كما ينبغي حماية أي سيور مخروطية سريعة الحركة. قد تُشكل جودة المياه الكيميائية مشكلة في بعض المضخات المعدنية. عندما يكون الأس الهيدروجيني للمياه الجوفية 6.5 أو أقل، فقد يبدأ الحديد في المواسير في الذوبان، مما يتسبب في مخاطر صحية غير مباشرة، ويمكن أن يتسرب الرصاص من بعض اللحامات والتركيبات بغض النظر عن الأس الهيدروجيني (راجع A.2 ). في حال استخدام مضخات تعمل بالمحرك، فينبغي تقييم المخاطر الصحية المُحتملة من انبعاثات المحرك.

التكاليف

تكلف المضخات اللولبية اللامركزية حوالي 1,250 دولارًا أمريكيًا لعمق 50 مترًا. عادةً ما تدوم الأجزاء الثابتة (حيث تتكلف 170 دولارًا أمريكيًا) حوالي 12,000 ساعة تشغيل، على الرغم من أنه يجب استبدالها كل ثلاث سنوات بغض النظر عن العمر الافتراضي للمطاط. الدوارات (ذات تكلفة 140 دولارًا أمريكيًا) تدوم حوالي 30,000 ساعة.

الاعتبارات الاجتماعية والبيئية

لا يتفاعل المستخدم النهائي لنظام إمدادات المياه عادةً مع تلك المضخات. ينبغي مراعاة تعقيد التشغيل والصيانة للنظام، ويُعد وجود موظفين مدربين ومؤهلين شرطًا. هناك خطر الاستغلال المفرط لموارد المياه (الجوفية) وهو أمر يجب أخذه في الاعتبار عند استخدام هذا النوع من المضخات. أما المضخات التي تعمل بمحركٍ، فتتعلق الاعتبارات البيئية الرئيسية باستخدام المواد الاستهلاكية (التشحيم والزيوت والمواد الكيميائية) ومصادر الطاقة. ينبغي وضع خطة للاحتواء المناسب والتخلّص من المواد الاستهلاكية. يجوز أيضًا تشغيل المضخة بالطاقة الشمسية (راجع S.10 ) للحد من التأثير البيئي لتشغيلها.