Добавить в закладки
Статьи

Центробежный насос для колодца: помощь в выборе и особенности использования

X

Как устроены погружные центробежные насосы для колодцев? По каким характеристикам стоит подбирать такое устройство? Есть ли ему разумные альтернативы? Стоит ли при работе с насосом учитывать какие-либо его особенности? Попробуем ответить на эти вопросы.

Эти насосы имеют общее свойство: они предназначены для работы в колодце.

Эти насосы имеют общее свойство: они предназначены для работы в колодце.

Что это такое

Начнем с небольшого экскурса в дебри механики.

Наиболее простая, долговечная и эффективная схема насоса, который может применяться для подъема и транспортировки сравнительно чистой воды, представляет собой центробежную крыльчатку в улитке — корпусе, и в самом деле сильно напоминающем раковину моллюска.

Как работает такое устройство?



  • Крыльчатка приводится в движение электромотором. При этом лопасти отбрасывают воду на периферию улитки, создавая у ее стенок избыточное давление. Стоит открыть воде проход — и она устремится за пределы корпуса.

Любопытно: благодаря особенностям гидродинамики наибольший напор создается, когда выходной патрубок направлен по касательной к корпусу по направлению вращения крыльчатки.

Схема движения потока воды.

Схема движения потока воды.

  • В области оси крыльчатки, напротив, будет создано разрежение. Для непрерывной работы насоса достаточно организовать подачу воды вдоль оси вращения.

У улитки есть одна зловредная особенность. Производительность насоса и напор на выходе тем больше, чем меньше зазор между крыльчаткой и корпусом. В самом деле, при большом зазоре часть воды гоняется по кругу внутри корпуса.

Именно это свойство является ахиллесовой пятой так называемого вихревого насоса, схему которого мы только что исчерпывающе описали. Он применим только и исключительно для транспортировки чистой (не более 30 граммов примесей на кубометр) воды.

Почему?

  1. При минимальном зазоре между крыльчаткой и корпусом, исчисляемом долями миллиметра, мелкий песок и абразивные примеси действуют подобно наждаку. Буквально за несколько недель работы улитка изнашиваются до состояния полной неработоспособности.
  2. При увеличении зазора резко падает напор на выходе.
Для вихревого насоса характерен минимальный зазор между крыльчаткой и корпусом.

Для вихревого насоса характерен минимальный зазор между крыльчаткой и корпусом.

Однако для центробежных насосов обычно указываются куда более демократичные характеристики: допустимый размер твердых частиц — до 2 миллиметров, количество примесей — до 150 г/м3. За счет чего?

Основная проблема вихревых насосов решена в центробежных конструкциях просто и изящно.

Крыльчатку (или, как она правильно называется, рабочее колесо) от корпуса отделяют несколько миллиметров. Благодаря значительному зазору взвеси продавливаются через улитку, не нанося устройству никакого вреда. Падение же напора и производительности компенсируется наличием нескольких ступеней, каждая из которых состоит из рабочего колеса и диффузора.

Полезно: каждая ступень насоса поднимает напор на его выходе на 5-10 метров. При этом усложнение конструкции минимально: все рабочие колеса вращает единственный электромотор.

Многоступенчатый насос в разрезе.

Многоступенчатый насос в разрезе.

Помощь в выборе

Как и по каким признакам выбрать центробежный колодезный насос?

Напор

Так называется максимальная высота, на которую устройство способно поднять водяной столб при отсутствии водоразбора. Как определить, на какое значение стоит ориентироваться?

Инструкция по расчету необходимого напора достаточно проста.

  1. В качестве базового значения берется расстояние от глубины погружения насоса до поверхности. Заметьте: не от зеркала вода, именно от насоса. С учетом динамического изменения уровня воды он погружается на значительную глубину.
  2. К полученному значению добавляется 30 метров. Почему так много?

Избыточный напор позволит поднять воду на второй или третий этаж частного дома; кроме того, он обеспечит нормальную работу сантехнического оборудования. Запорная арматура сливных бачков и смесители, знаете ли, исключительно плохо работают при отсутствии избыточного давления в трубах.

  1. К результату дополнительно добавляется 10% на неучтенные потери. Трубы (особенно стальные, прослужившие несколько лет и ставшие шероховатыми изнутри) обладают значительным гидравлическим сопротивлением. Напор теряется на поворотах водопровода, на запорной арматуре, смесителях и гибких подводках.
Каждый изгиб водопровода, каждый вентиль увеличивают потерю напора.

Каждый изгиб водопровода, каждый вентиль увеличивают потерю напора.

Давайте в качестве примера рассчитаем, на какой напор стоит ориентироваться при выборе насоса, погруженного в колодец на глубину десяти метров.

  • Базовое значение — те самые 10 метров для поверхности.
  • Прибавляем 30 метров, необходимые для нормальной работы сантехоборудования и подъема воды на верхние этажи. 10+30=40.
  • Дополнительные 10% на неучтенные потери увеличат расчетное значение напора до 40х1,1=44 метров.
  • Округляем полученное значение в большую сторону. Очевидно, нам предстоит искать центробежный насос, обеспечивающий напор в 50 метров.

Нужен ли дополнительный  запас по напору? Нет.

Причин несколько.

  1. Чем выше заявленный напор, тем выше цена насоса. Тому есть вполне объективная причина: конструкция становится сложнее, добавляются дополнительные ступени.
  2. Больший напор означает перерасход электроэнергии. Ничем, заметьте, не оправданный.
  3. Наконец, избыточное давление в водопроводе опасно для сантехнического оборудования. В первую очередь — для пластиковых заливных клапанов в унитазных бачках и гибких подводок к смесителям.
Прочность гибких шлангов не стоит переоценивать.

Прочность гибких шлангов не стоит переоценивать.

Производительность

В идеале она должна быть больше дебита (притока воды в колодец из водоносных пластов), но меньше пикового водоразбора.

Впрочем: при наличии буферной емкости большого объема последним пунктом можно пренебречь.

Как определить дебит колодца и расход воды?

Чтобы определить, сколько воды поступает в колодец за единицу времени, достаточно опустошить его до фиксированного уровня и измерить время, за которое зеркало воды вернется к прежней отметке. Дальше — несложная арифметика.

Предположим, в колодце диаметром 1,6 метра (стандартный размер железобетонных колец) мы откачали воду на 2 метра от первоначальной отметки. К прежнему уровню она вернулась за 1 час ровно.

Попробуем вычислить дебит в литрах в минуту.

Формула объема цилиндра поможет нам в этом. R - радиус цилиндра, H - его высота, V - искомый объем.

Формула объема цилиндра поможет нам в этом. R — радиус цилиндра, H — его высота, V — искомый объем.

  1. Объем водяного столба диаметром 1,6 и высотой 2 метра равен 3,1415х(0,8)^2х2=4,02112 м3, или примерно 4000 литров.
  2. Ежеминутно в колодец прибывает 4000/60=67 литров воды.

А как оценить потребность семьи в воде?

Чтобы не мучится с попытками измерить их, приведем статистические данные. Для семьи из 3-4 человек стоит рассчитывать на 40-50 литров в минуту. При увеличении количества членов семьи затраты воды растут пропорционально; необходимость поливки участка дополнительно увеличивает их примерно вдвое.

Размеры и производитель

Если погружной насос для скважины ограничен диаметром обсадной трубы, то в случае колодца в плане габаритов — полная свобода. Чем больше диаметр — тем дешевле устройство при тех же характеристиках: при увеличении диаметра мотора и крыльчаток обеспечить производительность и вращающий момент можно куда меньшими ресурсами. В частности, упрощается обмотка мотора и уменьшается число рабочих колес.

Компактность? Не, не слышали.

Компактность? Не, не слышали.

На каком производителе стоит остановить свой выбор?

Здесь всего два важных фактора:

  1. Стоимость. Если в случае скважинного насоса экономия может выйти боком, поскольку подъем вышедшего из строя устройства — нетривиальная задача, то здесь вполне допустимо не гнаться за брендами.
  2. Расположение сервисных центров. Если сервис, авторизованный по продукции «Водомет», находится рядом с вами, а сервис Grundfos — в соседнем городе, выбор очевиден.

Совет: поплавковый выключатель — весьма полезное дополнение. Он остановит мотор при критическом падении уровня воды в колодце.

Альтернативы

Всегда ли центробежный насос будет для колодца лучшим выбором? Ответ неоднозначен.

С одной стороны, центробежная схема совмещает прекрасные характеристики с неприхотливостью и большим ресурсом. С другой — у альтернативных решений есть вполне ощутимые достоинства.

Мембранный насос

Он представляет собой конструкцию из соленоида с одной или двумя мембранами и обратных клапанов. Несколько раз в секунду на соленоид подается питание, и закрепленная на его сердечнике мембрана выталкивает воду из рабочей камеры в подающую трубу. Обратных ход сердечника обеспечивается пружиной или дополнительным электрическим контуром.

Устройство мембранного насоса.

Устройство мембранного насоса.

Основная ценность мембранной схемы — предельная дешевизна, прямо вытекающая из простоты конструкции.

В скважинах мембранные насосы пользуются довольно низкой популярностью из-за двух особенностей:

  1. Вибрация, которую генерирует соленоид, разрушительна для стенок скважины. Она многократно ускоряет заиливание ствола.
  2. Поскольку мембраны деформируются в процессе работы устройства, его межремонтный ресурс ограничен одним-двумя годами. Замена мембран — довольно простая операция, а вот подъем скважинного насоса — не очень.

Однако применение в колодце, очевидно, позволяет пренебречь обоими недостатками схемы.

Поверхностный насос

Как и следует из названия, это устройство монтируется на поверхности; для подъема воды в колодец опускается жесткий шланг или труба.

Что дает такое расположение?

  • Полностью устраняются проблемы с гидроизоляцией мотора. Вода просто не контактирует с ним: электромотор и улитка разнесены в пространстве, их соединяет лишь вал.
  • Ремонт и обслуживание существенно упрощаются, поскольку для них не требуется подъем оборудования.
  • Недостаток напора из-за достаточно большого зазора между крыльчаткой и корпусом улитки может быть компенсирован простым увеличением их линейных размеров, которые в этом случае практически ничем не ограничены.

Оборотная сторона расположения насосной станции выше уровня воды — в том, что глубина, с которой эта вода может подниматься, ограничена семью-восемью метрами. При большем перепаде мотор просто работает вхолостую.

Однако: для небольших насосов  часто используется любопытная модификация. Они устанавливаются на станину, закрепленную на плавающем в колодце островке. Плавучесть обеспечивается толстым пенопластом; размер островка, почти равный площади зеркала воды, не дает конструкции перевернуться.

Поверхностные насосы на фото.

Поверхностные насосы на фото.

Особенности эксплуатации

На что следует обратить внимание, своими руками подключая центробежный насос с системе водоснабжения?

  • Лучшие тросы — из нержавеющей стали. Они имеют прочность на разрыв до тонны; больше того: эта прочность не падает со временем вследствие коррозии.
  • Насос опускается и поднимается строго за трос. Кабель питания и напорные труба или шланг подбираются к тросу полиэтиленовыми хомутами.
  • Сразу после выходного патрубка ставится обратный клапан. В противном случае вода из системы водоснабжения после отключения питания сольется в колодец.
Обратный клапан установлен перед напорным шлангом.

Обратный клапан установлен перед напорным шлангом.

  • Если насос используется не только для полива, но и для водоснабжения дома, в его обвязку включается гидроаккумулятор и датчик давления. В этом случае питание будет подаваться на мотор лишь при падении давления в системе до критического значения.

План «Б»: в систему водоснабжения может быть включена и накопительная емкость. Она устанавливается в верхней точке системы водоснабжения и комплектуется простейшим поплавковым датчиком уровня.

Заключение

Если какие-то моменты остались неясными для читателя — возможно, он найдет ответы, просмотрев видео в этой статье. Успехов!

загрузка...
Добавить в избранное Версия для печати
Поделитесь:
Опубликовано: 24.10.2014


Остались вопросы? Задайте их в нашей группе вконтакте




Please leave this field empty.

Задайте вопрос эксперту

Обязательно приложите ФОТОГРАФИЮ проблемы! Чем яснее проблема - тем проще ответить эксперту









Удалить

Удалить

Удалить

Удалить

Добавить файл

Ответ эксперта придет вам на почту. Обычно время ответа от 30 минут до 2 суток