A mezőgazdásági termeléssel foglalkozó gazdaságok vízfelhasználása több részből tevődik össze. Az emberi szükségletek kielégítését szolgáló víz rendszerint a település vízvezeték-hálózatáról biztosítható, de sok esetben szükséges egyedi megoldású vízkivételi helyek létesítése. A víz kiemeléséhez, a mélyebb helyről a magasabb helyre továbbításához, az öntözésnél szükséges nyomás biztosításához vízszivattyúk szükségesek. A különböző szivattyúk szerkesztési elve az elvégzendő feladat jellegéhez igazodik, ami a szerkezeti kialakításban, geometriai méretekben, teljesítőképességben, stb. mutatkozik meg.

Fogalom meghatározások

Örvényszivattyú (radiális, axiális, félaxiális)

A szivattyúház szívócsonkján belépő folyadék munkaképességét a járókerék meghatározott fordulatszámú körforgása növeli meg. A megnövelt energiájú folyadék a nyomócsonkon keresztül távozik. A szivattyúberendezés a szivattyúnak, és a hozzá tartozó szívó-és nyomóoldali tartozékoknak az együttese.

Általános üzemi jellemzők

A fajlagos munkaképesség a folyadék tömegegységére eső munkaképességét jelenti. A szivattyú teljes (manometrikus) szállítómagassága a szállított folyadék teljes munkaképességének növekedése a szivattyú szívócsonkja és nyomócsonkja között.

A növekedést a csonkok között:

– a magasságkülönbség;

– a nyomásmagasság különbség és

– a sebességmagasság különbség

összege határozza meg.

Szivattyúberendezés statikus szállítómagassága a szívótérből a nyomótérbe szállított folyadék fajlagos munkaképességének növekedése. Ezt a növekedést a szívó és nyomótérben levő folyadék

– a felszínei közötti magasságkülönbség és

– a (nyomásmagasság különbséggel egyenlő) munkaképesség emelkedésből kiszámított érték fejezi ki:

Manometrikus szívómagasság a szívótér nyomásából és a járókerékbe belépő folyadék nyomásából számított nyomásmagasság különbség, amelyet a

összefüggés fejez ki.

Statikus vagy geodetikus szívómagasság a szivattyú és a szívótér szintje között m-ben mérhető magasságkülönbség.

Geodetikus szállítómagasság egyenlő a statikus szállítómagassággal, ha a nyomás a szívótérben és a nyomótérben megegyezik.

A műszaki gyakorlatban használják a szívómagasságot NPSH-ban megadva, azonban ez az áramlástechnikai fogalom a felhasználókat a szivattyúk kiválasztásánál nem érinti.

A szivattyú tengelyteljesítménye az általa felvett, tengelyén keresztül bevezetett mechanikai teljesítmény.

A szivattyú hasznos (manometrikus) teljesítménye a szállított folyadék teljes munkaképességének növelésére fordított hidraulikai teljesítmény, amit a

összefüggés fejez ki.

A statikai teljesítmény a folyadék szállítására hasznosított hidraulikai teljesítmény, amelyet a összefüggés fejez ki.

A szivattyú hatásfoka a szivattyú hasznos (manometrikus) és a tengelyteljesítményének az arányát jelenti:

A szivattyú fordulatszáma a járókerék percenkénti körülfordulása. A szállítómagasság, a szívómagasság, a hasznos folyadékszállítás, a tengelyteljesítmény, a hidraulikus teljesítmény és a hatásfok a szivattyú megadott állandó fordulatszámához tartozik.

Jelleggörbék

A hasznos folyadékszállítás függvényében:

– fojtási görbék, vagy Q-H görbék;

– tengelyteljesítmény görbék;

– hidraulikus teljesítmények görbéi;

– hatásfok görbék.

Ezek a jelleggörbék mindig, valamely állandó fordulatszámhoz tartozó üzemi jellemzőket és azok megváltozását jellemzik.

A szivattyúk jellemzése

A szivattyúk csoportosítása működési elvük szerint:

– térfogatkiszorítás elvén működő szivattyúk;

– turbinaszivattyúk;

– centrifugál szivattyúk.

A különböző működési elvű szivattyúk közül legnagyobb számban a turbinaszivattyúk csoportjába tartozó centrifugálszivattyúk terjedtek el, ami egyszerű szerkezeti megoldásukkal és üzembiztosságukkal magyarázható.

Turbinaszivattyúk

A turbinaszivattyúk folyadékszállítása folyamatos, és függ az emelőmagasságtól.

A turbinaszivattyúkat

– a járókerekek kialakítása,

– a járókerekek száma és elrendezése,

– a tengely elhelyezése,

– a nyomótér kialakítása szerint csoportosítjuk.

A járókerekek kialakítása szerint megkülönböztethető:

– radiális be-és kiömlésű, ahol a folyadék sugárirányban lép be, és hagyja el járókereket (főleg nagynyomású szivattyúknál)

– axiális, vagy félaxiális beömlésű és radiális kiömlésű (kis és középnyomású szivattyúknál,

– félaxiális átömlésű járókerék (kis nyomású szivattyúknál),

– teljesen axiális átömlésű (szárnylapátos) járókerék, kis nyomású szivattyúkban.

A járókerekek száma és elrendezése szerint lehetnek:

– egy járókerékkel, vagy

– több járókerékkel épített szivattyúk.

A tengely helyzete lehet vízszintes vagy függőleges aszerint, ahogy a gyártási, vagy a beépítési lehetőségek indokolják.

A nyomótér (ház) kialakítása szerint beszélhetünk:

– szimmetrikus elrendezésű, gyűrűs;

– csigaházas;

– ferde és állóköpenyes kialakítású szivattyúkról.

A centrifugál szivattyúk felépítése

Kialakítása szerint a járókerék lehet nyitott, vagy zárt. A nyitott járókerekek csatornáit szívófedél zárja le. A járókeréknek a szívófedélhez és a szivattyúházhoz pontosan kell illeszkednie (a kedvező belső áramlási viszonyok érdekében).

A zárt járókeréknél a beömlőnyílás illesztésére, valamint a hátlap és a szivattyúház közti rés méretére kell ügyelni.

Az egylépcsős centrifugálszivattyúk általában csigaházas kialakításúak. A többlépcsős szivattyúk háza a legtöbb esetben gyűrű alakú. A szivattyúház egyik oldalát a hozzá tömítetten csatlakozó fedél zárja le. A fedélen kialakított szívónyíláson a beáramló folyadék sebessége 2-3 ms^-1 értékű.

A szivattyútengelyt a szivattyúház hátlapjában, többlépcsős szivattyúknál a fedőlapban is csapágyazással támasztják alá. A tengely tömítését tömszelence látja el. Nagyobb méretű szivattyúkban a tömszelence kenését a nyomóoldalról odavezetett víz végzi. A tömítés és a kenés akkor jó, ha a nyitott oldalon percenként 10-12 csepp víz lép ki.

Különböző rendeltetésű szivattyúk

A csavarlapátos – átemelő szivattyúk – jellemzője a nagy vízszállítás és a maximum 10 m emelőmagasság.

Felületi öntözésnél és más célú vízátemelésnél használják. Hatásfoka 65-75%, 4-5 m emelőmagasság esetén.

A vízsugár szivattyúkkal kis mennyiségű vizet lehet kiemelni 10-25 m mélységű kutakból. Egyedi vízellátó rendszer megbízható eszköze. Hatásfoka gyenge, 3,0 m³h^-1 vízhozamig érdemes használni.

Mély kutakból a vízkivétel búvárszivattyúkkal oldható meg. Centrifugál, vagy szárnylapátos rendszerűek, többlépcsős megoldással készülnek. A hajtó villamos motorral egybeépített, vagy a talajfelszínen elhelyezett motorról hosszú tengelyen áthajtott megoldások vannak. Kis méreteik miatt rossz hatásfokúak. Vízellátásnál, csepegtető, vagy mikroszórófejes öntözésnél egyaránt alkalmazhatóak.

Felszíni vízforrásokból az öntöző szivattyúk képesek az öntözővíz kivételére. Ezek többségükben mobil (vontatható) kivitelben készült centrifugálszivattyúk, általában dízelmotoros hajtással. Tág méretlépcsőjük képessé teszik őket a legkülönbözőbb gépesített áttelepítésű öntözőberendezések vízellátására. Az öntözéses gazdálkodásban jól kihasználhatók a szabad tengelyvéggel forgalmazott; traktor TLT-ről meghajtható, függesztett vagy vontatott kivitelű szivattyúk.

Szivattyúk vízellátása

Más és más követelményei vannak az ivó- illetve technológiai vízellátásban, az esőztető öntőzésben vagy a mikroöntözésben használt szivattyúknak. A szivattyúk kiválasztását megkönnyítik a gyártók által megadott műszaki és beépítési adatok és Q-H jelleggörbék. A jelleggörbékről leolvasható, hogyan változik a szivattyú emelőmagassága a térfogatáram függvényében. A jelleggörbéket a szivattyúk különböző fordulatszámainál veszik fel és ábrázolják. A vízhozam függvényében a hatásfokot is feltüntetik, majd az azonos hatásfokú pontokat összekötve kagyló alakú görbék jönnek létre (a szivattyú kagylódiagramja). E kagylódiagramról leolvasható a szivattyú bármely fordulatszáma mellett a térfogatáramhoz tartozó emelőmagasság és az üzemi ponthoz tartozó hatásfok értéke. A kagylódiagramban a szivattyú hajtásához szükséges felvett teljesítmény ábrázolható. A hajtó motorokat túlméretezéssel védik a túlterhelés ellen. A villamos motorok teljesítménytartaléka elérheti a 30 %-ot, míg a belsőégésű motoroknál elegendő a 10%.

A szivattyúkat a helyi igényeket és adottságokat figyelembevéve, a jelleggörbék segítségével választhatjuk ki. Az alapfeladatnak leginkább megfelelő, legjobb hatásfokú szivattyút célszerű használni.

Az üzemeltetés főbb jellemzői

Az üzemeltetés egyik jellemzője a szívóképesség. A telepítésnél ügyelni kell arra, hogy a víz felszíne, és a szivattyú tengelye közötti magasságkülönbség még teljes leszívás esetén se haladhassa meg a szivattyú szívóképességét. A csőhálózathoz kapcsolt szivattyú üzemállapotára jellemző munkapontot a csővezeték és a szivattyú jelleggörbéinek metszéspontja határozza meg. A csővezeték, vagy a szivattyú jelleggörbéjének megváltoztatásával a rendszerben új munkapont keletkezik. A szabályozást el lehet végezni a csővezeték fojtásával, vagy a szivattyú fordulatszámának változtatásával. Több szivattyú együttesen is üzemeltethető. Attól függően, hogy a térfogatáram, vagy az üzemi nyomás növelése-e a célunk, a szivattyúk sorosan vagy párhuzamosan köthetők a csőhálózathoz. Soros üzemeltetéssel a nyomás, párhuzamos üzemmel a térfogatáram növelhető.

Szivattyúk üzembeállítása

Az öntözésben használt szivattyúk telepítésekor ügyelni kell arra, hogy a szívócső végén elhelyezett szívókosár elegendő mélységben helyezkedjen el a víz felszíne alatt. Ha a vízborítás nem elég, a vízzel együtt levegő kerül a rendszerbe, ami a szivattyú üzemére káros, teljesítménycsökkenést valamint indokolatlanul magasabb energiafelhasználást okoz. Üzembehelyezés előtt meg kell győződni arról, hogy a járókerék helyes irányban forog-e. A forgásirányt (általában) a szivattyúházon nyíllal jelzik. Ellenőrizni kell a tömítettséget, a tengely forgását, a kenési helyek feltöltöttségét. Indítás előtt a lábszeleppel ellátott szívócsövet és a szivattyúházat fel kell tölteni vízzel. A lábszelep további feladata, hogy leálláskor a szívócsőben megtartsa a folyadékot. A lábszelepet leggyakrabban szívókosárban helyezik el. A szívókosár a vízben levő darabos szennyeződéseket felfogja, ilyen módon védi a járókereket.

A vízkenésű szivattyúkat a tömszelencénél fellépő hőhatás miatt nem szabad üresen járatni. Időszakonként ellenőrizni kell a tömszelence állapotát, szükség esetén el kell végezni az utánállításokat.

Az indítást zárt nyomóoldali tolózárállásnál kell végezni. A hajtómotor teljes üzemi fordulatszámának elérésekor a tolózárat fokozatosan kell kinyitni.

Téli tárolás előtt a szabadban maradó szivattyúkat vízteleníteni kell, a szivattyúház legmélyebb pontján lévő víztelenítő csavar kivételével.

Az üzemeltetés során előforduló jellegzetes hibák, és okaik:

· a szivattyú nem szállít folyadékot;

– a szívóoldal légtelenítése nem megfelelő,

– a szívóoldal tömítetlensége miatt a szivattyú levegőt szív,

– a szívócső eldugult, vagy

– a fordulatszám túl alacsony.

· a folyadékszállítás fokozatosan csökken;

– a vízszint apadása, túlzott leszívás miatt,

– dugulás miatt megnövekedett áramlási veszteségek,

– levegős a vízszállító rendszer.

· a szivattyú teljesítménye ingadozik;

– több kedvezőtlen körülmény együttes hatására következik be. Ilyen például a helytelen beépítés, vagy a rosszul méretezett vízellátó rendszer.

A hálózat méretezésénél alapvető szempontnak kell lennie, hogy a szivattyú a legjobb hatásfokú pont körül üzemeljen.

Csőrendszer kiválasztás

A szivattyúk és a mobil öntözőberendezések közötti vízszállítás a nyomóoldalon gyorskapcsolású öntözőcsövekkel biztosítható.

A gyorskapcsolású csövek, idomok és szerelvények acélból vagy alumíniumból (esetenként műanyagból) készülnek. A csőtagok hossza 6.0 m, az átmérője 87, 133, 159 mm. A legáltalánosabban a Perrot rendszerű és a gömbsüveg kialakítású (Bauer) kötést használják a csőtagok kapcsolására.

Az üzemeltetés folyamatosságát, biztonságosságát a nyomóoldalon beszerelt elzáró, szabályozó szerelvények teszik lehetővé.