قطر ثقب البئر لمضخة شمسية: القيد الذي لا مفرّ منه بالشراء

الإجابة المختصرة: إن القطر الداخلي لثقب البئر هو المدخل التصميمي الوحيد الذي لا يمكنك تغييره بعد فوات الأوان، وهو يضع حدّين يسحبان في اتجاهين متعاكسين. ضيّق أكثر من اللازم فلا تمرّ المضخة والكابل والحبل. فسيح أكثر من اللازم فتتسرّب المياه بجوار المحرّك ببطء شديد فلا تبرّده. والعدد الوحيد الذي يربط الاثنين هو سرعة الحيز الحلقي (annulus):

v = Q x 353 / (D² - d²)، حيث Q التدفّق بـ m3/h، وD القطر الداخلي لأنبوب التغليف بـ mm، وd القطر الخارجي للمضخة بـ mm، وv يخرج بـ m/s.

بيانات المضخات المنشورة تضع الأرضية عند 0.08 m/s لمحرّك قطره 4 إنش و0.15 m/s لمحركات قطرها 6 و8 و10 إنش. شغّل مضخة قطرها 4 إنش في أنبوب قطره 4 إنش فتكون لديك 3.5 mm من المسافة الحرّة، وهو ما لا يمرّ به كابل. شغّل نفس المضخة قطرها 4 إنش في أنبوب قطره 8 إنش فيجب أن تنتج 7.29 m3/h من مائها هي لإبقاء محرّكها بارداً. نفس المضخة، نفس عمق الحفرة، مشكلتان مختلفتان تماماً، ولا يظهر أيّ من الرقمين في أيّ ورقة بيانات سُلّمت إليك.

هذا مصاحب لدليلنا اختبار تصريف البئر، الذي يغطّي كمية الماء التي يمكن لبئرك أن تعطيها. وتتناول هذه المقالة سؤالاً مختلفاً يأتي مبكّراً في العملية: هل يمكن للمضخة أن تنزل هناك فيزيائياً على الإطلاق، وهل يمكنها البقاء حيّة بمجرّد وصولها.

سؤالان يجب لبئر أن يجيب عنهما في آنٍ واحد

هناك سؤالان وهما ليسا نفس السؤال، ولذلك تنتهي كثير من الآبار بمضخة خاطئة فيها.

السؤال	بم يعتمد	ماذا يحدث إن أخطأته
هل تستطيع المضخة النزول هناك؟	القطر الداخلي لأنبوب التغليف ناقص القطر الخارجي للمضخة، ناقص كلّ ما يُربط بأنبوب الهبوط	تتعطّل المضخة في طريقها للأسفل، أو تمرّ عند السطح وتتوقف على عمق 40 m، أو يُسحق الكابل بجوار جدار الأنبوب فيكون لديك عطل أرضي لا يمكنك إيجاده
هل يمكن للمحرّك البقاء حيّاً بمجرّد وصوله؟	سرعة الماء في الحيز الحلقي، التي تعتمد على كمية الماء الذي تضخّه وعلى المساحة المتاحة للمرور	يعمل المحرّك ساخناً، وتهرم عزل الملفّات بسرعة، ويخفض المتحكّم القدرة أو تنقطع الحماية الحرارية، وتموت المضخة في الموسم الحارّ الثاني أو الثالث

المصيدة أن هذين السؤالين يجابان بتغييرات متعاكسة. زيادة القطر تجعل السؤال الثاني أسهل ولا تجعل الأوّل أصعب. إنقاص القطر يجعل الملاءمة تبدو أضيق والتبريد يبدو أفضل. ثمّة نطاق من أحجام الأنابيب حيث يكون الجوابان بنعم، وهو أضيق مما يفترض معظم الناس. وذلك النطاق هو موضوع هذه المقالة كلّها.

ثلاثة أقطار يختلط بعضها ببعض باستمرار، لذا يستحقّ تثبيت المفردات قبل بدء الحساب:

الاسم	ما هو	القيمة النموذجية لبئر قطرها 4 إنش	لماذا يهمّ
قطر رأس الحفر	قطر الحفرة في الصخر أو الرواسب	4 إلى 12 إنش	لا يخبرك شيئاً عن المضخة؛ الأنبوب عادةً يلائم داخله
القطر الخارجي لأنبوب التغليف	الجدار الخارجي للأنبوب	نحو 114 mm لـ PVC قطره 4 إنش	ما يذكره لك الحفّار وما يُقطع له غطاء رأس البئر
القطر الداخلي لأنبوب التغليف (ID)	البئر الصافي الذي تمرّ عبره المضخة	نحو 102 mm	الوحيد الذي يهمّ المضخة

تلك الـ 12 mm بين آخر صفّين ليست خطأ تقريب. إنها ثلاثة أضعاف كامل المسافة الشعاعية الحرّة التي تملكها مضخة قطرها 4 إنش في أنبوب قطره 4 إنش، وتُفقد قبل تركيب أيّ شيء.

معادلة سرعة الحيز الحلقي (annulus) وكيف تتحقّق منها

يُبرّد المحرّك الغاطس بالماء المتدفّق بجوار سطحه الخارجي. الماء يُضخّ صعوداً، لكنه في الحيز الحلقي يجب أوّلاً أن ينزل بجوار المحرّك ليبلغ مدخل المضخة، وتلك المرحلة النازلة هي ما يحمل الحرارة بعيداً. وكلّما ضاقت المساحة بين المحرّك والأنبوب، تحرّك نفس اللترات بسرعة أكبر.

يعبّر الصنّاع عن ذلك بسرعة لا بتدفّق، ولذلك تستطيع بئران بنفس المضخة ونفس التصريف أن يكون لمحركيهما حرارة مختلفة تماماً. والصيغة المنشورة بنظام الوحدات الدولي هي:

v = Q / (2826 x (Di² - dA²)) مع Q بـ m3/h وكلا القطرين بالأمتار.

اضرب المقام لتحصل على الصيغة الميدانية المستخدمة في هذه المقالة كلّها، التي تأخذ المليمترات مباشرةً وتعيد m/s:

v = Q x 353 / (D² - d²)

وللاتجاه المعاكس، من سرعة مطلوبة إلى التدفّق الذي تحتاجه:

Q = v x (D² - d²) / 353

تأتي العتبات من بيانات منشورة للمضخات وبناء الآبار. تضع مواصفات AWWA السرعة المسموحة بجوار المحرّك بين 0.5 و12 قدم في الثانية، أي نحو 0.15 إلى 3.7 m/s، ويمشي صنّاع المضخات بعروض أرضية أضيق للمحركات الأصغر:

حجم المحرّك	الحدّ الأدنى للسرعة بجوار المحرّك	المصدر
4 إنش	0.08 m/s (0.25 ft/s)	جداول صنّاع المضخات للتدفّق الأدنى للتبريد
6 إنش	0.15 m/s (0.50 ft/s)	نفسه، والحدّ الأدنى لـ AWWA
8 إنش	0.15 m/s	نفسه
10 إنش	0.15 m/s	نفسه
الحدّ الأعلى، كلّ الأحجام	3.7 m/s (12 ft/s)	الحدّ الأعلى لـ AWWA، ذو صلة بانجراف الأنبوب

معادلة يسهل الوثوق بها على العمى، لكن لا ينبغي أن تفعل. إنها تُعيد إنتاج جدول منشور لصنّاع تقريباً كما هو، ويستحقّ فعل ذلك الفحص مرّة لتعرف أن الحساب وراء بئرك السليمة صحيح. إليك المقارنة، محوّلةً القيم المنشورة من جالون في الدقيقة عند 0.2271 m3/h لكلّ واحد:

المحرّك	القطر الداخلي للأنبوب	التدفّق الأدنى المنشور	المنشور بـ m3/h	المحسوب من المعادلة	الفرق
4 إنش	4 إنش (102 mm)	1.2 gpm	0.27	0.31	+15%
4 إنش	5 إنش (127 mm)	7.0 gpm	1.59	1.61	+1%
4 إنش	6 إنش (152 mm)	13 gpm	2.95	3.19	+8%
4 إنش	7 إنش (178 mm)	20 gpm	4.54	5.14	+13%
4 إنش	8 إنش (203 mm)	30 gpm	6.81	7.29	+7%
4 إنش	10 إنش (254 mm)	50 gpm	11.36	12.58	+11%
4 إنش	12 إنش (305 mm)	80 gpm	18.17	19.04	+5%
6 إنش	6 إنش (152 mm)	9 gpm	2.04	1.84	-10%
6 إنش	8 إنش (203 mm)	45 gpm	10.22	9.54	-7%
6 إنش	12 إنش (305 mm)	140 gpm	31.79	31.55	-1%

كلّ صفّ يقع ضمن 15%، ويعود ذلك الفارق بالكامل إلى الأقطار الاسمية. ينشر الصنّاع قطراً خارجياً اسمياً لـ 4 و6 إنش؛ ونهايات المضخات الحقيقية أصغر بمليمتر أو اثنين، وهو بالضبط الهامش الذي يظهر في these النِّسب. ما تشتريه هذه المراجعة هو ثقة بأن معادلة وقطراً اسمياً لمضخة وقيسك لأنبوبك تكفي لاتخاذ قرار حقيقي. والبديل هو معرفة ذلك تجريبياً، وهو ما يكلّف محرّكاً.

بئر أعرض يحتاج تدفّقاً أكثر لا أقلّ

هذا هو القسم الذي يفاجئ الناس، وهو سبب أن مضخة عملت سنين في بئر ضيّق قد تفشل في بئر واسع جديد.

يفترض الجميع أن الحفرة الواسعة حفرة كريمة. في الحفر وفي التصريف ذلك صحيح غالباً. أما في تبريد المحرّك فالعكس هو الصحيح: كلّ مليمتر إضافي من قطر الأنبوب يزيد مساحة الحيز الحلقي، فتسير نفس اللترات ببطء أكبر بجوار المحرّك. ويتصاعد شرط التبريد تربيع القطر، فعقوبة الحفرة الكريمة تنمو أسرع من الحفرة نفسها.

خذ مضخة واحدة قطرها 4 إنش، قطرها الخارجي الاسمي 95 mm، واسأل أيّ تدفّق تحتاجه للوصول إلى أرضية 0.08 m/s في أنابيب أحجام مختلفة:

القطر الداخلي للأنبوب	الفجوة الشعاعية لكلّ جانب	التدفّق اللازم لـ 0.08 m/s	تعليق
4 إنش (102 mm)	3.5 mm	0.31 m3/h	نظري: المضخة لن تمرّ فيزيائياً مع كابل ملحق
5 إنش (127 mm)	16.0 mm	1.61 m3/h	الحدّ الأدنى العملي للأنبوب لمضخة قطرها 4 إنش
6 إنش (152 mm)	28.5 mm	3.19 m3/h	خيار ريّ شائع؛ مريح لمعظم طرازات 4 إنش
7 إنش (178 mm)	41.5 mm	5.14 m3/h	الحافّة العليا؛ طرازات 4 إنش الصغيرة لا تستطيع الآن مجاراتها
8 إنش (203 mm)	54.0 mm	7.29 m3/h	أبعد من معظم طرازات 4 إنش عند ارتفاعات مفيدة؛ مجال الغلاف
10 إنش (254 mm)	79.5 mm	12.58 m3/h	فقط طرازات 4 إنش عالية التدفّق تبرّد نفسها هنا
12 إنش (305 mm)	105.0 mm	19.04 m3/h	غلاف تبريد مطلوب عملياً

اقرأ منتصف ذلك الجدول مرّة أخرى. مضخة قطرها 4 إنش في أنبوب قطره 6 إنش تحتاج 3.19 m3/h من مائها هي لتبقى باردة. ونفس المضخة في أنبوب قطره 8 إنش تحتاج 7.29 m3/h. لم تتغيّر المضخة، تغيّرت الحفرة. والشرط يزيد أكثر من الضعف.

لذلك يوجد غلاف التبريد، ولذلك يستحقّ فحص بئر حُفر بكرم لصالح مضخة أكبر بكثير سلفاً. حفرة قطرها 12 إنش ورثتها من تركيب محور خطّي (lineshaft) قديم ليست هدية إن كنت تُسقط فيها مضخة غاطسة قطرها 4 إنش.

والآن اقلب الجدول وراقبه كسرعات، وهو ما يُحسّ به في الميدان. إليك سرعة الماء الفعلية بجوار محرّك قطره 4 إنش عند تدفّقات قد تضخّها حقاً:

القطر الداخلي للأنبوب	2 m3/h	4 m3/h	6 m3/h	8 m3/h	10 m3/h	15 m3/h
4 إنش (102 mm)	0.512	1.024	1.536	2.048	2.560	3.840
5 إنش (127 mm)	0.099	0.199	0.298	0.398	0.497	0.745
6 إنش (152 mm)	0.050	0.100	0.150	0.201	0.251	0.376
7 إنش (178 mm)	0.031	0.062	0.093	0.125	0.156	0.234
8 إنش (203 mm)	0.022	0.044	0.066	0.088	0.110	0.165
10 إنش (254 mm)	0.013	0.025	0.038	0.051	0.064	0.095
12 إنش (305 mm)	0.008	0.017	0.025	0.034	0.042	0.063

الخلايا الغامقة هي التي تهمّ لمحرّك قطره 4 إنش يعمل عند 6 m3/h، وهو نقطة تشغيل عادية جداً. في أنبوب قطره 6 إنش تكون السرعة عند أرضية 0.08 m/s تماماً مع هامش فائض. وفي أنبوب قطره 7 إنش هي أعلى منها بالكاد. وفي أنبوب قطره 8 إنش هي دون الأرضية، والمحرّك يعمل ساخناً على كلّ لتر من تلك اللترات. لم يتغيّر شيء في المضخة. الحفرة وحدها.

القاعدة التي ينتجها ذلك: لمضخة قطرها 4 إنش، يكون الأنبوب قطره 5 أو 6 أو 7 إنش هو النقطة المثالية. دون 5 إنش لا تمرّ المضخة نظيفاً؛ وفوق 7 إنش فأنت تعتمد إمّا على تدفّق عالٍ أو على غلاف تبريد (flow sleeve).

الملاءمة الفيزيائية: ما الذي يجب أن ينزل فعلاً في الحفرة

التبريد هو النصف الخفي من المشكلة. أما الملاءمة فهي النصف الذي يعلن عن نفسه، عادةً في أسوأ لحظة ممكنة، ومضخة على عمق 30 m وكابل عليك أن تسحبه للأعلى.

ما يجب أن يمرّ عبر الأنبوب ليس المضخة وحدها. إنه حزمة:

المكوّن	المساحة التي يأخذها في الحيز الحلقي	لماذا لا يمكن تجاهله
جسم المضخة والمحرّك	القطر الاسمي، 95 mm لمضخة قطرها 4 إنش	هذا هو الجزء الذي يقيسه الجميع
كابل المضخة الغاطسة	8 إلى 12 mm عرضاً لكابل مسطّح 3 أو 4 نواة، بالإضافة إلى غلافه	يجب أن يسير بجوار المضخة، وهو البند الذي يُسحق
وصلة الكابل والانكماش الحراري	أسمك محلياً من الكابل ببضعة مليمترات	وصلة عند طرف المحرّك تجلس تماماً حيث تكون الفجوة الأضيق
حبل الأمان	4 إلى 8 mm لحبل سلكي من الفولاذ المقاوم للصدأ أو حبل صناعي	إلزامي مع أنبوب هبوط مرن؛ ويجب ألا يحمل الحبل الحمل عن الكابل
مقترن أنبوب الهبوط أو الفلنجة	طوق أعرض من الأنبوب	أيّ مقترن أعرض من جسم المضخة يحدّد البئر الصافي الأدنى الحقيقي
صمام منع الارتداد وفلتر القاع	غالباً أكبر تجهيزة على التجميعة	تفشل كثير من الآبار عند طوق الصمام لا عند المضخة
مسبار منسوب الماء أو أنبوب محطة هواء	بضعة مليمترات	أنبوب رفيع ثانٍ بجوار الكابل يتراكم

النتيجة العملية هي أن الأنبوب يجب أن يفسح المجال لأوسع تجهيزة زائد حزمة الكابل، لا لقطر المضخة في الكتالوج. مع مضخة قطرها 4 إنش في أنبوب قطره 4 إنش يكون لديك 3.5 mm لكلّ جانب لتعمل بها، وكابل غاطس مسطّح أسمك من ذلك بثلاثة أضعاف. ولذلك فالأنبوب قطره 4 إنش والمضخة قطرها 4 إنش مزيج موجود على الورق لا في بئر، ولذلك تصبح نفس المضخة في أنبوب قطره 5 إنش، بـ 16 mm لكلّ جانب، تركيباً طبيعياً فجأة.

تتقارب توجيهات التركيب المنشورة على نفس الإجابة من اتجاهات مختلفة:

المصدر	التوجيه
دليل تركيب مضخة قطرها 4 و6 إنش لصنّاع المضخات	حافظ على قطر داخلي متّسق قدره 4 إنش (102 mm) أو 6 إنش (152 mm) على طول الأنبوب بالكامل كي تنزل المضخة بحرّية
نفسه، لطرازات أعلى التدفّق	يُوصى بأنبوب قطره 6 إنش لمضخات قطرها 4 إنش فوق نحو 9 m3/h من التدفّق المُسمّى؛ وأنبوب قطره 8 إنش لمضخات قطرها 6 إنش فوق نحو 30 m3/h
نفسه، الأنبوب مقابل قطر المحرّك	لا يُفترض تبريد بالحمل الحرّ إلا حين يكون ثقب البئر أكبر من القطر الخارجي للمحرّك بنحو 50 mm على الأقلّ؛ وإلا فوفّر تدفّقاً مفروضاً أو غلافاً
نفسه، موضع المضخة	أبقِ المضخة على الأقلّ 0.30 m فوق القاع من البئر أو ثقب البئر، ولا تدعها تستقرّ على القاع
صنّاع آخرون	أبقِ المضخة على الأقلّ 1 m، ويفضّل 3 m فوق القاع، وعلى الأقلّ 1 m تحت أدنى مستوى هبوط
الممارسة الميدانية في آبار معرّضة للرمل	ضع المدخل بعيداً بوضوح عن الحوض وأعلى أيّ مصفاة، واترك مجالاً لانخفاض المنسوب المضخوخ دون المدخل إن أُفرط في ضخّ البئر

ذلك الصفّ الأخير يستحقّ استيعابه. مضخة مضبوطة على 0.3 m من قاع حفرة تهبط أيضاً 20 m أثناء التشغيل تحتاج كابلها وحبلها وطوق صمامها إلى المرور عبر الأنبوب بكامله، لا عبر الأمتار القليلة العلوية وحدها، في كلّ مرّة تنزل. الملاءمة عند السطح ليست الاختبار. الملاءمة عند أضيق قسم، عند العمق، عند الحرارة، هي الاختبار.

المستقيم ليس هو نفسه العمودي

الطريقة الأخرى التي يهزم بها ثقب البئر مضخة هي بالانحناء. وهذا منظّم، واللوائح أكثر تساهلاً مما يتوقّع معظم الناس، وهو بالضبط سبب أن تُختار المضخة للحفرة لا أن يُفترض أن الحفرة كاملة.

خاصيتان مختلفتان معنيتان. العمودية أو الانجراف هي مدى بعد الحفرة عن العمودي الحقيقي. الاستقامة هي مدى استقامتها، أي هل توجد انحناءات كلبية أو تقوّسات أو انحناءات. يمكن لبئر أن تكون مستقيمة لكن مائلة؛ وبئر عمودية تماماً تكون مستقيمة دائماً. والاستقامة أهمّ من الاثنتين، لأن قسماً معوجاً من الأنبوب سيوقف مضخة يمرّرها قسم مائل فقط.

المعيار	الحدّ	ملاحظات
AWWA، المُشار إليه في أدب بناء الآبار	انحراف الانجراف بمقدار ثلثي قطر البئر الداخلي لكلّ 100 قدم من العمق	لأنبوب قطره 18 إنش ذلك نحو 300 mm من التيه عبر 100 ft؛ متساهل
EPA، بحسب مراجع هندسة المياه الجوفية المعيارية	انحراف عن العمودي بمقدار درجة واحدة لكلّ 50 قدم	بالترتيب نفسه تقريباً كرقم AWWA
مواصفات مشاريع حديثة	أحياناً بإحكام يصل إلى 3 إنش لكلّ مئة قدم	مبادرة من المالك، ليست عالمية
مواصفة إمداد المياه العامّة، كاليفورنيا	الانحراف الأفقي لا يتجاوز 0.0067 ضعف أصغر قطر داخلي للأنبوب أو المصفاة، لكلّ قدم من العمق	صيغة أضيق بكثير وقابلة للقياس من نفس الفكرة
قانون الولاية، ويسكونسن NR 812.19	العمودية لا تتجاوز 75% من قطر البئر لكلّ 100 قدم، لأنبوب قطره 10 إنش فأكبر؛ ويجب أن تسمح البئر بمرور حرّ للمضخة إلى عمق الضبط المقصود زائد 25% من ذلك العمق	بند الـ 25% هو الذي يستحقّ النسخ في مواصفاتك
مبادئ بناء الآبار للبلدان النامية	عمودي ضمن 1% من العمودي الحقيقي، أي لا أكثر من 0.3 m انحراف في 30 m، دون انحناءات كلبية ملحوظة، خصوصاً حيث تُركّب معدّات الضخّ	توصي أيضاً بمحتوى رمل منجز دون 25 mg/L

بند ويسكونسن هو العملي. إن طلبت من مضخة أن تمرّ بعمق الضبط المقصود زائد 25%، فأنت تختبر الحفرة عند العمق الذي سيعمل فيه المحرّك فعلاً، مع هامش، بدل اختبارها عند الأعلى حيث يمرّ كلّ شيء. كلّ ما عدا ذلك في الجدول هو تسامح للحفّار. وهذا البند تسامح للمضخة.

فشل الاستقامة هو النوع المكلف لأنه غير مرئي حتى تنزل. مضخة قطرها 4 إنش تدخل حفرة بانحناء كلبي تشعر جيداً لأوّل 20 m ثمّ تتوقف فجأة. إجبارها هو كيف تُسحق الكابل بجوار جدار الأنبوب فتنتهي بعطل أرضي متقطّع لا يظهر إلا حين يدفأ المحرّك.

إن لم تُسجَّل حفرة قطّ، يستحقّ الفحص قبل شراء أيّ شيء، خصوصاً إن كان الأنبوب قديماً أو البئر عميقة أو كنت تعيد تجهيز بئر شخص آخر. مسح بكاميرا بئر، أو سجلّ عمودية، أو جهاز قياس معروف القطر يُنزل على حبل، كلّها تخبرك بما تحتاجه بثمن ساعات قليلة. يتناول دليلنا لمعالجة الرمل في نظام مضخة شمسية الأمر الآخر الذي يسوء في طريق النزول، وهو ماء كاشط يخدش المضخة وهي تمرّ.

غلاف التبريد (flow sleeve): الجزء الوحيد الذي يحلّ المشكلتين

هناك بالضبط مكوّن واحد في تركيب غاطس يجعل مشكلة الملاءمة أسهل ومشكلة التبريد أسهل في آنٍ واحد، وهو قطعة بسيطة من الأنبوب.

غلاف التبريد (flow sleeve)، ويُباع أيضاً كغطاء تبريد (cooling shroud) أو محفّز تدفّق (flow inducer)، أنبوب يُركّب على المحرّك بفجوة بضعة مليمترات، مفتوح الطرفين. بدل أن يزحف الماء ببطء صاعداً عبر حيز حلقي واسع، يجبر على النزول عبر المساحة الضيّقة بين الغلاف والمحرّك، ما يعيد السرعة المطلوبة دون تغيير الأنبوب أو التدفّق أو المضخة. ولا يزال الماء يجب أن يأتي من مكان، فيُزوّد الغلاف بذيل قصير يوجّهه داخلاً من الأعلى.

الموقف	العلامات التي تحتاج فيها غلاف تبريد	ما الذي يغيّره
القطر الداخلي للأنبوب أكبر من القطر الخارجي للمحرّك بنحو 50 mm أو أكثر	لا ينطبق التبريد بالحمل الحرّ بحسب التوجيه المنشور	يعيد سرعة الحيز الحلقي إلى القيمة في الجداول
السرعة المحسوبة دون الأرضية لحجم المحرّك	v دون 0.08 m/s لمحرّك قطره 4 إنش، أو دون 0.15 m/s لقطر 6 إنش فأكبر	نفسه، ويسمح لك بالإبقاء على مضخة تملكها
مضخة تُظهر بالفعل انقطاعات حرارية في بعد ظهيرة حارّة	خفض المتحكّم للقدرة، انقطاع الحماية الحرارية، هبوط المخرج بعد منتصف النهار	يخفض حرارة الملفّات ويلغي الخفض
البئر ينتج رملاً	يستقرّ الرمل حول محرّك عارٍ ويعزله	يدرع المحرّك من التآكل أيضاً، ولذلك يركّبه صنّاع مضخات معالجة الرمل كمعيار
مضخة مركّبة في أنبوب مفرط الحجم بشكل أفقي أو مائل	لا يعمل التبريد بالحمل الحرّ أفقياً، فالتدفّق المفروض إلزامي	يجعل التركيب الأفقي ممكناً من الأساس
أنبوب أعرض بكثير من المحرّك والمضخة تعمل قرب تدفّقها الأدنى	أسوأ الحالات: حيز حلقي واسع زائد تدفّق منخفض زائد حرارة محيطية عالية للماء	الإصلاح الوحيد دون تغيير ثقب البئر

الاقتصاد مائل لصالحك. الغلاف طول قصير من الأنبوب بالحجم التالي، وزوج غطاءات طرفين، وبضع ساعات من وقت الورشة. والبديل محرّك يعمل ساخناً لموسمين أو ثلاثة ثمّ يفشل في سنة ستتذكّرها، أو إعادة حفر ثقب بئر. والتوجيه المنشور صريح بأنه حيث يكون الحيز الحلقي واسعاً، يجب استخدام غلاف أو محفّز لا أن يكون تحسيناً اختيارياً.

تحذيران. الغلاف يقلّل المسافة الحرّة الفعالة بين التجميعة والأنبوب، فيجب أن تعيد فحص الملاءمة والغلاف مركّب لا بالمضخة العارية. والغلاف يجب ألا يسدّ مدخل المضخة: يذهب فوق المحرّك، مع المدخل فوقه، لا فوق المدخل نفسه.

الفخّ حين تُعيد تجهيز بئر موروث

أسوأ حالات عدم تطابق الأنبوب مع المضخة لا تكون تقريباً نتيجة قرار حفر جديد. بل هي موروثة. حفرة شخص آخر، حُفرت لمعدّات شخص آخر، قبل عشرين أو ثلاثين سنة.

أربعة أنماط تُفسّر معظمها، وكلّها تبدو كريمة على الورق:

ما ورثته	لماذا يبدو جيداً	ما الذي يسوء فعلاً
حفرة واسعة حُفرت لعنفة محور خطّي (lineshaft)، 10 إلى 14 إنش	مساحة وافرة، لا شيء يمكن أن يعلق	مضخة غاطسة قطرها 4 إنش في حفرة قطرها 12 إنش تحتاج نحو 19 m3/h لتبريد نفسها، ولن تبلغ ذلك أبداً
حفرة أُعيد توسيعها لمضخة أكبر ثمّ بُطّنت جزئياً	أعلى الأنبوب واسع	يُقلّص وصل الأنبوب أو البطانة البئر الصافي في منتصف العمق، وهناك تتوقف المضخة
أنبوب فولاذي قديم برواسب أو تآكل أو بيضاوية	القطر الاسمي جيّد في سجلّ الحفّار	البئر الصافي الفعلي أصغر من الاسمي، ولم يعد دائرياً، فتمرّ المضخة في الأعلى وتتعثّر أسفل
حفرة حُوّلت من غرض آخر، مثل بئر ريّ مهجور	الماء متاح والارتفاع يبدو متواضعاً	اختير حجم الأنبوب للتدفّق لا لحرارة محرّك سيعمل الآن طوال اليوم

النمط في الصفّ الأوّل هو الذي تراقبه. الحفرة الواسعة عبء حقيقي لمضخة صغيرة، وتكلفة معالجتها إمّا غلاف تبريد أو مقاول حفر. والغلاف أرخص بكثير، وعلى بئر ظلّت خاملة فهو عادةً الخطوة الصحيحة الأولى لا الملجأ الأخير.

إلى جانب حجم الأنبوب، يهمّ رقمان موروثان آخران وعادةً لا يكونان في الأوراق. حرارة الماء هناك تقرّر كم هامش التبريد لديك، لأن محرّكاً مُقيّماً لـ 30 درجة مئوية ليس نفس المحرّك عند 40 درجة، ومنحنيات الخفض المنشورة تهبط بوضوح فوق 30 درجة. ومحتوى الرمل يقرّر سرعة بلى التجميعة كلّها، وتوجيه بناء الآبار يدعو عادةً لآبار منجزة دون 25 mg/L. كلاهما رخيص الفحص، وكلاهما يغيّر المضخة التي يجب أن تشتريها لا المضخة التي تستطيع إدخالها.

مثال محسوب: مضخة واحدة، خمسة أحجام أنابيب

خذ طرازاً حقيقياً قطره 4 إنش، 4DSC7.5-80-110-1300: 1300 W، 110 V، تدفّق أقصى 7.5 m3/h، ارتفاع أقصى 80 m، منفذ قطره 2 إنش. ضعه في بئر يجب أن ينتج نحو 6 m3/h عند نحو 47 m من إجمالي الارتفاع، وهو نقطة تشغيل مريحة لهذا الطراز لا جريئة. ثمّ لا تغيّر شيئاً إلا الأنبوب.

القطر الداخلي للأنبوب	الفجوة الشعاعية	السرعة عند 6 m3/h	التدفّف اللازم لـ 0.08 m/s	الحكم
4 إنش (102 mm)	3.5 mm	1.536 m/s	0.31 m3/h	لن تمرّ مع كابل وحبل ملحقين
5 إنش (127 mm)	16.0 mm	0.298 m/s	1.61 m3/h	جيّدة، السرعة نحو 4 أضعاف الأرضية
6 إنش (152 mm)	28.5 mm	0.150 m/s	3.19 m3/h	جيّدة، السرعة عند 1.9 ضعف الأرضية
7 إنش (178 mm)	41.5 mm	0.093 m/s	5.14 m3/h	جيّدة، لكنها أعلى من الأرضية بـ 16% فقط
8 إنش (203 mm)	54.0 mm	0.066 m/s	7.29 m3/h	دون الأرضية: 82% من المطلوب. يلزم غلاف
10 إنش (254 mm)	79.5 mm	0.038 m/s	12.58 m3/h	48% من المطلوب. غلاف إلزامي
12 إنش (305 mm)	105.0 mm	0.025 m/s	19.04 m3/h	32% من المطلوب. غلاف إلزامي

سبعة صفوف، مضخة واحدة، تدفّف واحد، ارتفاع واحد. المضخة متطابقة في كلّ صفّ. المتغيّر الوحيد عدد قرّره حفّار قبل أن يفكّر أيّ أحد في مضخة، وهو يقرّر ما إن كان هذا التركيب يعمل بصمت أو يفشل في صيفه الثالث.

تفصيلان آخران من نفس المثال، لأنهما لا يكلّفان شيئاً الآن ويكلّفان كثيراً لاحقاً. يُرفع الماء من منسوب منخفض، فتعمل المضخة عند 47 m من إجمالي الارتفاع كلّما كانت عند 6 m3/h، مما يعني الطراز أعلاه يعمل عند نحو 59% من أقصى ارتفاع له وبالتالي داخل منحناه براحة لا عند نهايته. ومصفوفة الألواح تتبع قاعدة الكتالوج المتمثّلة في 1.3 ضعف قدرة المضخة كحدّ أدنى، فمضخة 1300 W تريد على الأقلّ 1690 W من المصفوفة، مع إبقاء جهد الدائرة المفتوحة للسلسلة دون حدّ المتحكّم لعائلة 110 V. يستحقّ دليل تحديد حجم الكابل الفحص التالي، لأن نفس الحيز الحلقي الذي يضيّق المضخة يقرّر أيضاً سُمك الكابل الذي يمكن إنزاله هناك، وهبوط الجهد على ضبط عميق هو ما يسرق تدفّفك بهدوء.

مواءمة سلسلة Trista مع الأنبوب الذي تملكه

يُرتّب كتالوجنا بحسب قطر الجسم، مما يعني أن اسم السلسلة يخبرك مقدماً بحجم الأنبوب الذي تحتاجه. هذا عمداً أوّل ما تنظر إليه، قبل القدرة وقبل الارتفاع وقبل السعر:

قطر الجسم	السلسلة	نطاق التدفّق في الكتالوج	الأنبوب النموذجي اللازم	أمثلة طرازات حقيقية
2 إنش	2DPC	1.5 إلى 1.7 m3/h	3 إنش أو أكبر	2DPC1.5-35-24-200, 2DPC1.7-64-48-400
3 إنش	3DPC, 3DSC, 3DSS	0.5 إلى 7.5 m3/h	4 إنش أو أكبر	3DSC4.5-50-48-400, 3DSC4.8-95-48-750, 3DSC5-112-110-1100, 3DSC6-115-110-1500
4 إنش	4DPC, 4DSC, 4DLR, 4DFS, 4HJSC	3.5 إلى 27 m3/h	5 إنش كحدّ أدنى، و6 إنش مفضّلة فوق نحو 9 m3/h	4DSC3.5-86-48-600, 4DSC6-101-110-1100, 4DSC7.5-100-110-1500, 4DSC9.5-90-110-1500, 4DSC15-45-110-750, 4DSC20-48-110-1500, 4DSC25-26-110-1500
4 إنش أو 6 إنش	4/6DSC	30 إلى 95 m3/h	أكّد القطر الخارجي للطراز قبل الطلب	4/6DSC30-19-110-1100, 4/6DSC30-31-110-1500, 4/6DSC36-22-110-1500, 4/6DSC46-51-380/520-3000-A/D, 4/6DSC65-42-380/520-4000-A/D
6 إنش	6DSC	36 إلى 130 m3/h	8 إنش أو أكبر	6DSC36-108-380/520-5500-A/D, 6DSC46-86-380/520-5500-A/D, 6DSC65-63-380/520-5500-A/D, 6DSC95-66-380/520-7500-A/D, 6DSC130-75-380/520-15000-A/D
8 إنش	8DSC	150 m3/h	10 إنش أو أكبر	8DSC150-37-380/520-11000-A/D

ملاحظة على خطّي 6DSC و8DSC: قطر الجسم يحدّد الأنبوب، والأأنبوب لا يتدرّج بلطف. مضخة قطرها 6 إنش تحتاج أنبوباً قطره 8 إنش. إن كان ثقب بئرك 6 إنش، فأكبر مضخة غاطسة تلائم براحة هي طراز قطره 4 إنش، ولذلك يحمل خطّا 4/6DSC و4DSC الكثير من نطاق التدفّق بين 3.5 و30 m3/h. وأيّ من يملك حفرة قطرها 6 إنش ويريد 40 m3/h لديه مشكلة حفر لا مشكلة مضخة.

تجسيد قوي لمدى أهمّية حجم الأنبوب عند الطرف العالي التدفّق يأتي من منحنى مقاس ننشره لـ 4/6DSC30-19-72-1100، أحد الطرازات ذات المنحنى المقاس لطراز واحد لا منحنى سلسلة مشترك:

إجمالي الارتفاع	التدفّف
0.50 m	0.5 m3/h
7.53 m	5.01 m3/h
13.46 m	9.05 m3/h
15.80 m	14.27 m3/h
17.03 m	17.03 m3/h
18.00 m	32.59 m3/h

عند طرف تصميمها تحرّك هذه المضخة أكثر من 30 m3/h، وهو ما يكفي لتبريد محرّك قطره 4 إنش حتى في أنبوب قطره 12 إنش. وعند الطرف الأيسر البعيد من نفس المنحنى تحرّك نصف متر مكعب في الساعة، وهو لا يكفي لتبريد ذلك المحرّك في أيّ شيء أعرض من حفرة قطرها 5 إنش. الطراز نفسه. تحرّك نقطة التشغيل. ولذلك يجب إجراء حساب التبريد عند نقطة واجبك الحقيقية لا عند التدفّف الأقصى للمضخة.

حين يقرّر الأنبوب قطر الجسم، يصبح الاختيار داخل تلك السلسلة تمرين تحديد حجم عادي ودليل التحديد وحساب إجمالي الارتفاع يأخذانك عبره. إن كان الارتفاع الذي تحتاجه كبيراً بشكل غير عادي للقطر الذي حُبست فيه، فإن دليل البئر العميقة عالية الارتفاع يتناول تلك المقايضة المحدّدة، وإن كان الثقب ضيّقاً جداً لأيّ غاطسة على الإطلاق، فقد يكون الجواب الصادق مضخة سطحية أو ترتيب مدخل لا مضخة أكبر، وهو ما يبينه مقارنة المضخات الغاطسة والسطحية.

ما الذي تقيسه قبل أن تشتري أيّ شيء

كلّ ما سبق ينهار في قائمة قصيرة من القياسات وحساب واحد. افعلها بهذا الترتيب، لأن الأولى تغيّر ما بعدها.

الترتيب	ما تُثبته	لماذا يأتي هنا
1	القطر الداخلي لأنبوب التغليف، مُقاس عند رأس البئر ومرّة أخرى عند العمق إن استطعت	يحدّد أقصى قطر جسم لأيّ مضخة يمكنك أن تنظر فيها
2	أضيق قسم من الحفرة، بما في ذلك أيّ وصلة أنبوب أو مصفاة أو إصلاح	يجب أن تمرّ المضخة بالنقطة الأضيق لا بالمتوسط
3	هل الحفرة مستقيمة وعمودية عبر العمق الذي ستجلس فيه المضخة	انحناء كلبي يستبعد مضخة سيسمح بها القطر وحده
4	عمق ضبط المضخة وهامش المرور الحرّ الذي يمكنك تحمّله	العمق المقصود زائد 25% مواصفة جيّدة ينبغي إلحاحها
5	أوسع تجهيزة على التجميعة، بما في ذلك صمام منع الارتداد ومقترن أنبوب الهبوط	غالباً أعرض من المضخة، وغالباً تُنسى
6	سُمك الكابل وحبل الأمان كحزمة	يقرّر ما إن كانت الحلقة الحرّة التي لديك حقيقية أو نظرية
7	نقطة واجبك الحقيقية: التدفّف عند إجمالي الارتفاع	حساب التبريد يعتمد على التدفّف لا على تقييم المضخة
8	احسب سرعة الحيز الحلقي بـ v = Q x 353 / (D² - d²) وقارنها بـ 0.08 m/s لمحرّك قطره 4 إنش أو 0.15 m/s للأكبر	الفحص الوحيد الذي يقرّر ما إن كنت تحتاج غلاف تبريد

عادتان تجعلان كلّ هذا رخيصاً. اقس القطر الداخلي لأنبوب التغليف قبل أن تضع قائمة مختصرة لمضخة، لا بعد وصولها. وحين تكون البئر موروثة أو مُفرطة الضخّ أو يزيد عمرها عن عشر سنين، أنفق المال على مسح بئر قبل إنفاقه على العتاد. كاميرا وجولة سجلّ عمودية تكلّف جزءاً من محرّك، وهي تجيب السؤال الذي لا تستطيع ورقة بيانات أن تجيبه: هل المضخة التي تريد ستصل فعلاً إلى الماء.

إن كنت تفضّل ترك الحساب، أرسل لي حجم الأنبوب وعمق الضبط والارتفاع والتدفّف الذي تحتاجه وسأعود إليك بقطر الجسم الذي يلائم، والسرعة عند نقطة واجبك، وما إن كنت تحتاج غلافاً، وطراز من النطاق يطابق.

---

لست متأكداً أن بئرك سيقبل المضخة التي تريدها؟ ضع القطر الداخلي لأنبوب التغليف وعمق الضبط والتدفّف وإجمالي الارتفاع في أداة تحديد الحجم لتتحقّق من سرعة الحيز الحلقي لك، أو راسلني على واتساب مع القطر الداخلي لأنبوب التغليف وعمق البئر ومستوى الماء الساكن والتدفّف اللازم وإجمالي الارتفاع، وسأخبرك أيّ قطر جسم يلائم وأيّ محرّك سيبقى بارداً وأيّ طراز تطلب.