Добавить в закладки
Статьи

Погружные насосы для скважин: первое знакомство

X

Как устроен скважинный насос? По каким характеристикам и как подобрать погружной насос для скважины? На что стоит обратить особое внимание при его монтаже?

В статье мы постараемся ответить на эти и некоторые другие вопросы.

Все эти изделия объединяет одно: они предназначены для работе в скважине.

Все эти изделия объединяет одно: они предназначены для работе в скважине.

Условия работы

В каких условиях работают бытовые скважинные насосы?



Понимание этого даст нам более четкое представление о том, какие характеристики наиболее важны при оценке устройства.

  • Для охлаждения электромотора используется вода, перекачиваемая насосом. На качество охлаждения влияет, среди прочего, зазор между корпусом устройства и стенками скважины: слишком малое расстояние нежелательно. Мало того: в этом случае есть риск заклинить изделие при опускании или извлечении.
  • Насос подвешен на некотором расстоянии от дна скважины; при этом большую часть времени водяной столб над ним составляет несколько метров. Таким образом, компенсируются неизбежные сезонные колебания уровня грунтовых вод.
  • Обслуживание, мягко говоря, затруднено. Извлечь изделие с глубины в несколько десятков метров — сама по себе нетривиальная задача; деформация ствола скважины вполне может сделать ее невозможной.

Обратите внимание: если установка погружного насоса в скважину своими руками вполне выполнима, то его подъем при деформации обсадной трубы вполне может потребовать привлечения буровой техники.

  • Напор, который должен создавать наш агрегат, не ограничен расстоянием до поверхности. Необходим избыток, который позволит не только создать давление, достаточное для работы сливных бачков и смесителей, но и преодолеет гидравлическое сопротивление труб.
Вода из крана не должна течь тонкой струйкой, самотеком. Необходим избыток давления.

Вода из крана не должна течь тонкой струйкой, самотеком. Необходим избыток давления.

Классификация

Итак, какими бывают обсуждаемые нами устройства?

Вихревой

Его конструкция довольно проста: крыльчатка создает избыточное давление на расстоянии от оси вращения; вдоль оси, напротив, возникает разрежение, обеспечивающее водозабор из скважины. Казалось бы, схема проста и отказоустойчива, благодаря чему цена насоса будет минимальной, а срок службы — большим.

Компактность и дешевизна - достоинства вихревой схемы.

Компактность и дешевизна — достоинства вихревой схемы.

Однако, как всегда, дьявол кроется в деталях.

Вспомните, какой напор должен создавать этот агрегат. В десятки метров, верно? Для того, чтобы обеспечить на выходе избыточное давление в 7-9 кгс/см2, зазор между крыльчаткой и корпусом должен исчисляться долями миллиметра — иначе вода будет просто-напросто гоняться по кругу.

Если попадание крупных частиц, которые могут заклинить крыльчатку, может предупредить фильтр грубой очистки на входе, то, что делать с мелкими абразивами? Они изнашивают лопасти и разбивают корпус; в результате требуется дорогостоящий ремонт, сводящийся к полной замене насосной части.

Капитан Очевидность подсказывает: вихревые насосы используют лишь для скважин с исключительно чистой водой, содержащей не более 30 граммов примесей на кубометр объема.

Винтовой

Винтовые скважинные насосы — полная противоположность вихревым в плане привередливости по отношению к примесям. Они справляются с подъемом жидкости, содержащей до 50 процентов песка и прочих взвесей. За счет чего это достигается?

В основе конструкции — винт Архимеда (или червяк), конструктивный элемент, примененный древнегреческим изобретателем для подъема воды еще в античные времена. Вращаясь, он создает динамически перемещающиеся области высокого давления.

Винт Архимеда использовался для подъема воды еще до нашей эры.

Винт Архимеда использовался для подъема воды еще до нашей эры.

Такое устройство порождает несколько конструктивных особенностей.

  • Потребность в отдельном моторе, равно как и проблемы с его гидроизоляцией, отпадает. Вращающийся червяк сам является ротором электромотора, а корпус — его статором.
  • КПД устройств составляет всего 50-70 процентов, что куда хуже, чем у конкурирующих решений. Часть энергии тратится на бесполезное перемешивание и нагрев воды: собственное гидравлическое сопротивление насоса крайне велико.
  • Производительность тоже заметно ниже, чем у конкурентов.
  • Вода на выходе требует обязательной фильтрации. Впрочем, устройства этого типа чаще применяются не для постоянной эксплуатации в скважинах, а для их прочистки при заиливании или во время предэксплуатационной подготовки.
  • От зазора между червяком и корпусом (так называемой компрессионной подгонки) зависит производительность насоса. Чем плотнее подогнаны детали, тем выше производительность и напор на выходе.

Однако: ресурс статора при этом многократно снижается из-за возрастающей степени механического износа.

  • Если роторы делаются максимально твердыми и износостойкими (как правило, используется нержавеющая сталь), то для внутренних оболочек статоров широко применяются эластичные материалы, в том числе составы на основе каучука.
Со времен Древней Греции схема претерпела минимум изменений.

Со времен Древней Греции схема претерпела минимум изменений.

Мембранный

Дешевизна устройств этого типа — вне конкуренции. Ее причина — в простоте конструкции: эластичная мембрана приводится в движение соленоидом, на который управляющей схемой с высокой частотой подается питание; шариковые клапаны заставляют воду двигаться в нужном направлении, блокируя ее перемещение при обратном ходе мембраны.

Вот так это работает.

Вот так это работает.

Несмотря на дешевизну, потенциальному покупателю можно рекомендовать держаться от мембранных насосов как можно дальше.

С чем связана эта инструкция?

  • Ресурс мембраны ограничен, независимо от ее качества и примененного для изготовления материала. Она деформируется в процессе работы, что неизбежно в определенный момент приводит к ее разрушению. Поднимать насос для обслуживания, как мы помним, удовольствие сомнительное.
  • Заклиненный песком или небольшим камушком шариковый клапан приводит к холостой работе насоса с очень быстрым выходом из строя соленоида.
  • Напор и производительность такого изделия — ниже всякой критики. Типичный представитель этого класса — отечественный «Малыш» — широко применялся несколько десятилетий назад в дачных колодцах и неглубоких скважинах; сейчас все мембранные устройства практически вытеснены следующим типом насосов — центробежными.
На фото - отечественный насос "Малыш".

На фото — отечественный насос «Малыш».

Центробежный

Именно по этой схеме работает большая часть продающихся сейчас устройств. Конструктивно они сильно напоминают вихревые; однако зазор между крыльчаткой и корпусом значительно больше, что делает конструкцию менее чувствительной к примесям. Частицы размером до 2 миллиметров и количество взвесей до 150 граммов на кубометр проблем не создают.

Как обеспечиваются нужный напор и производительность? Ведь, казалось бы, очевидно, что основные технические характеристики погружных насосов для скважин — напор и производительность — при увеличении зазора между крыльчаткой и корпусом должны катастрофически ухудшиться, не так ли?

Проблема решена просто и изящно. На валу мотора последовательно установлено несколько ступеней, каждая из которых состоит из рабочего колеса и диффузора. Каждая ступень увеличивает напор на 5 — 10 метров; в результате избыточное давление на выходе может составлять 20 и более атмосфер.

Устройство центробежного насоса.

Устройство центробежного насоса.

Выбор

Итак, скважина пробурена, обсадная труба установлена. Мы — в магазине и собираемся приобрести устройство, которое в последующие несколько лет обеспечит нас водой — питьевой и предназначенной для хозяйственных нужд. На что обратить внимание при покупке?

Напор

Номинальный напор должен быть не менее необходимого; однако значительное его превышение тоже нежелательно: результатом станет не только избыточный расход электроэнергии, но и потенциальные проблемы с гибкими подводками (они не слишком устойчивы к высоким рабочим давлениям).

Как рассчитать потребность?

  1. Берется глубина размещения насоса. Минимальное расстояние от дна скважины — около метра; с учетом колебаний уровня грунтовых вод рекомендуется опускать насос примерно на 5 — 10 метров от поверхности воды. Глубина пустой и заполненной водой частей ствола легко промеряются веревкой со свинцовым грузилом — достаточно измерить сухую и влажную часть веревки.
  2. К полученному значению добавляется 30 метров. Избыточный напор должен создать необходимое для нормальной работы смесителей и заливных клапанов давление в водопроводе.
  3. К результату добавляется 10% на неучтенные потери.
Напор будет неизбежно теряться при транспортировке.

Напор будет неизбежно теряться при транспортировке.

Так, для насоса, погруженного на глубину 40 метров, желателен номинальный напор в (40+30)*1,1 = 77 метров.

Обратите внимание: на практике результат округляется в большую сторону до десятков метров.
В нашем случае стоит приобрести устройство с номинальным напором 80 м.

Производительность

В идеале она должна быть больше пиковой потребности семьи в воде, но не превышать дебит скважины. Для семьи из 4 человек обычно берется устройство производительностью около 50 литров в минуту; необходимость полива приусадебного участка увеличивает это значение примерно вдвое.

Как определить (пусть даже приблизительно) дебит скважины?

  1. Определяем высоту водяного столба над насосом. Промерять ее , как мы уже знаем, несложно грузилом на веревке.
  2. Откачиваем скважину полностью.
  3. Выясняем, за какое время уровень воды восстановится. Для этого делаем периодические промеры с небольшим интервалом.
  4. Делим объем откачанной и впоследствии поступившей в скважину на прошедшее время. Как вычислить объем водяного столба известной высоты?
    Он равен произведению этой высоты на квадрат радиуса обсадной трубы и на число «пи». Так, столб высотой 10 метров при диаметре 10 см имеет объем 10х(0,05^2х3.1415)=0,0785 м3, или 78,5 литров.
Расчет объема цилиндра.

Расчет объема цилиндра.

Диаметр

В большинстве случаев он равен 4 дюймам (примерно 10 сантиметров); однако в ассортименте производителей есть и 3-дюймовые модели.

Заметьте: при равных характеристиках насос меньшего диаметра обычно дороже.
Чем меньше габариты мотора, тем труднее обеспечить необходимый крутящий момент.

Производитель

Как правило, продукция именитых изготовителей (Grundfos, Pedrolo, Wilo и так далее) служит дольше и создает владельцам куда меньше проблем. На случай отказа оборудования компании имеют развитые сети сервисных центров.

Монтаж

Собственно монтаж погружного насоса в скважину выглядит так:

  1. Скважина прокачивается, очищаясь от песка и ила. Разумеется, при наличии такой возможности.
  2. На выходном патрубке насоса хомутом крепится пластиковая труба для транспортировки воды. Кроме того, устройство подвешивается на стальном тросе с антикоррозионной защитой.
  3. Затем агрегат опускается в ствол скважины. Напомним: расстояние до дна не должно быть меньше метра, иначе высока вероятность захвата ила и песка.
Насос опускается в ствол скважины.

Насос опускается в ствол скважины.

  1. Трос надежно фиксируется на оголовке. Труба для воды и кабель заводятся в дом.

Внимание: труба прокладывается ниже уровня промерзания грунта.

При подключении к водопроводу, однако, стоит учесть ряд нюансов.

  • Если обратный клапан не предусмотрен в конструкции самого насоса, он устанавливается после него. Без клапана при остановке мотора вода из водопровода будет сливаться в скважину.
  • Крайне желательна установка гидроаккумулятора. Он позволит сгладить пики использования воды; кроме того, при его наличии насос будет простаивать существенную часть времени, что сэкономит и электроэнергию, и его ресурс.
  • Устройства высокой мощности требуют наличия пускателя, плавно увеличивающего пусковой ток.
Одна из возможных схем подключения.

Одна из возможных схем подключения.

Заключение

Надеемся, что выбор и монтаж не вызовут у читателя серьезных затруднений. Видео в этой статье обеспечит дополнительной полезной информацией. Успехов!

загрузка...
Добавить в избранное Версия для печати
Поделитесь:
Опубликовано: 21.10.2014


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