Различия поверхностных и погружных агрегатов
Выбирая насос, в первую очередь необходимо четко представлять себе особенности его конструкции и рабочие качества. Это позволит получить нужную модель и освободить себя от лишних проблем.
Распространены две конструкции скважинных насосов:
- погружные
- поверхностные
Рассмотрим их особенности внимательнее.
Виды поверхностных насосов
Основной особенностью поверхностных насосов является способ размещения — они находятся вне скважины (на поверхности), не погружаются в воду. Это значительно упрощает ремонт или обслуживание, а также значительно упрощает установку насоса — требуется лишь разместить его на ровной площадке, подать напряжение питания (220 или 380 В), и опустить всасывающий патрубок в скважину на всю ее глубину.
Эта особенность заметно ограничивает применение таких конструкций на практике, хотя при равных условиях пользователи всегда выбирают именно поверхностные модели. Многие пользователи недовольны высоким уровнем шума во время его работы, но этот недостаток легко устраняется с помощью установки защитного короба.
Основные разновидности поверхностных насосов:
- центробежный
- вихревой
- с внешним эжектором (жидкостно-кольцевые)
Центробежный
Первый вариант конструкции встречается чаще всего. Основным его элементом является крыльчатка, а всасывание воды производится через патрубок, расположенный по оси вращения. Жидкость поступает по трубопроводу и с усилием выталкивается лопастями рабочего колеса в напорный патрубок, установленный в радиальном направлении.
Вихревой
Вихревые насосы работают на схожем принципе, только всасывающий патрубок у них смещен относительно оси вращения и находится рядом с подающей трубой. Лопасти имеют специальную форму, образующую вихри. Кроме того, их количество намного превышает число лопаток центробежных насосов. Благодаря им жидкость выталкивается из крыльчатки с гораздо большим усилием. Вихревые конструкции предназначены только для работы с чистой водой, без примесей песка или иных частиц.
Жидкостно-кольцевой
Третий тип конструкции основан на подаче жидкости с помощью лопастей, установленных на роторе, погруженном в воду. При вращении возникает центробежная сила, выталкивающая воду в выходной патрубок. Из-за этого возникает разрежение, благодаря которому вода всасывается в рабочую камеру.
Виды погружных насосов
Высота, на которую погружной насос способен поднять воду, значительно превышает показатели поверхностных конструкций — до 100 м и более. При этом, для правильной установки насоса надо точно знать динамический уровень воды в скважине и опускать насос на глубину, несколько превышающую это значение.
Существует две разновидности погружных насосов:
- вибрационные
- центробежные
Вибрационные
В основе работы таких устройств лежит принцип воздействия магнитного поля на сердечник, соединенный с мембраной. Она изгибается, закачивая воду в рабочую камеру, откуда она выводится при обратном ходе мембраны. Однако, специалисты не рекомендуют использовать вибрационные насосы в скважинах, так как они разбивают ее донную часть и выводят ее из строя.
Центробежные
Ее лопатки производят одновременное всасывание потока воды с помощью центрального патрубка, и выброс потока в радиальном направлении и с многократно увеличенной энергией. Возможности таких насосов намного выше, чем у вибрационных моделей, но износ рабочей части наступает гораздо раньше.
Для колодцев
Кроме этого, различают погружные насосы для колодцев и для скважин. Первые предназначены для работы в условиях большого рабочего пространства, поэтому диаметр их корпуса может быть достаточно велик.
Для скважин
Скважинные модели рассчитаны на погружение в обсадную трубу ограниченного размера. Если выбрать насос, слишком плотно входящий в гильзу, при температурном уменьшении диаметра обсадной трубы корпус может застрять и не выйти наружу для проведения ремонта или обслуживания.
Расчет насоса для скважины
Если экспериментальное определение количества жидкости, откачиваемой электронасосом, не вызывает больших затруднений, то для нахождения нужного напора используют несложные формулы. Есть несколько вариантов формул подсчета напора, один из них выглядит следующим образом:
H(м) = P x 10,2 + Нв + Нп, где
H(м) – определяемая высота подъема жидкости в метрах;
Р – давление, которое необходимо создать в магистрали потребителя, указывается в атмосферах или переводится в бары (bar);
Нв – разность высот между всасывающим фильтром электронасоса и магистралью потребителя;
Нп – потери давления из-за гидравлического сопротивления трубопровода.
Рис. 11 Таблица для расчета потерь в трубопроводе
Выбор подходящего электронасоса для скважины на воду рассмотрим на примере семьи из 5 человек, для обеспечения нужд которых необходим объем подачи около 3 м³/ч, при максимальном давлении в системе 3 бара. Предполагается, что разность высот составляет 30 м, а водопроводная магистраль сделана из пластиковой трубы внутренним диаметром 1″ дюйм (наружный диаметр 32 мм) под стандартный выходной патрубок электронасоса, ее длина составляет 50 метров.
В колонках указаны два ряда цифр, нас интересует только нижний показатель с обозначением потерь на 100 метровом участке трубопровода (данные приведены в метрах). Для более точных расчетов в таблице указаны потери в коленах, запорной арматуре, тройниках, обратных клапанах (нужный параметр также указан в метрах).
Предположим, что у нас системе находится один обратный клапан, тройник, запорный кран и 3 колена под углом 90 градусов, общая длина потерь на которых, исходя из таблицы, составляет 12 м.
Итак, определяем потери:
Нп = (50 + 12) х 11 \ 100 = 6,82 (м)
И получаем общий результат:
H(м)= 3 х 10,2 + 30 + 6,82 = 67,42 (м)
Чтобы определить, какой насос выбирать, воспользуемся, к примеру, таблицей для моделей Grundfos (рис. 12). Из нее видно, что данному напору и объему перекачки наиболее подходит модификация SQ 3-65. При отсутствии подобных таблиц электронасос подбирают по напорным характеристикам и подаче (точка 1 на рис. 13).
Рис. 12 Таблица для напорных характеристик Grundfos
Расчет потребного расхода воды для системы водоснабжения
Нормы расхода воды сантехнических приборов я возьму из Приложения 2 (СП 30.13330.2010) «Внутренний водопровод и канализация зданий», нормы которого распространяются на проектирование строящихся и реконструируемых систем внутреннего холодного и горячего водоснабжения, канализации и водостоков. Согласно п. 7.1 указанного документа гидравлический расчет сетей внутренних водопроводов холодной воды необходимо производить по максимальному секундному расходу воды:
- умывальник со смесителем – 0,12 л/с;
- унитаз со смывным бачком – 0,1 л/с;
- мойка со смесителем – 0,12 л/с;
- душевая кабина с глубоким душевым поддоном и смесителем – 0,12 л/с;
- поливочный кран – 0,3 л/с.
Потребный расход воды определяется как сумма производительности всех точек водоразбора, с учетом вероятности их одновременного использования.
Максимальная теоретическая потребность в воде (без полива):
0,12 х 2 + 0,1 + 0,12 + 2 x 0,12 = 0,7 л/с, что соответствует 2,52 м³/ч.
Конечно, на практике всеми санитарно-техническими приборами мы одновременно пользоваться не будем (у нас 6 точек водоразбора, не считая полива; использоваться одновременно будут максимум 4).
Таким образом, можно принять коэффициент одновременного использования приборов водоразбора для данного дома можно принять равным 0,66 (что будет соответствовать 4-м используемым точкам водоразбора одновременно).
Учет характеристик скважины
Если ее бурили по официальной заявке работники профильной организации — владельцу должен вручаться паспорт с указанием всех рабочих характеристик. Однако, нередко скважины бурят бригады «шабашников», или работы выполняются своими силами. Кроме того, после длительного периода простоя или неиспользования скважины ее характеристики могут измениться. Это требует повторного определения параметров, чтобы подобрать нужное оборудование и избежать возможных ошибок.
Основными характеристиками скважин являются:
- статический и динамический уровни жидкости
- производительность (дебит)
Эти показатели позволят ориентироваться при выборе насоса, обоснованно подобрать определенный тип устройства. Иначе подбор будет выполнен наугад, что создаст все возможности для быстрого выхода из строя или невозможные условия для работы. Рассмотрим рабочие характеристики скважин внимательнее.
Замер статического и динамического уровней
Статический и динамический уровни — это показатели, которые сравнивают между собой. По отдельности они не дают полной информации, тем более, что во многих скважинах он не отличаются друг от друга. Это свидетельствует о высокой производительности, когда вода прибывает сразу же и не меняет свой уровень.
Статический уровень
Измерить статический уровень можно самостоятельно, используя бечевку или шпагат с каким-либо грузом на конце. Его форма должна представлять собой род купола (трубка или конус). Это нужно, чтобы при соприкосновении с поверхностью раздался характерный звук, по которому определяют точку контакта.
После этого измеряют длину бечевки
Важно, чтобы перед измерением из скважины не производился забор воды в течение минимум 1 часа (чем дольше была выдержка, тем корректнее будет определен статический уровень)
Динамический уровень
Для того, чтобы определить динамический уровень выполняются те же действия, только вместо часовой (минимум) выдержки надо активно откачивать воду, дожидаясь момента, когда ее количество перестанет уменьшаться. Это и есть динамический уровень, который надо сразу же измерить, не дожидаясь пополнения объема жидкости.
Определение дебита
Это основной показатель, который определяет способность скважины удовлетворить потребности в воде ее пользователей. Он может изменяться из-за природных факторов:
- сезонные колебания уровня грунтовых вод
- состав грунта
- толщина (мощность) водоносного горизонта
Кроме этого, на дебит скважины оказывают большое влияние технологические факторы:
- состояние насосного оборудования
- засорение фильтров
- разгерметизация всасывающих (или подающих) трубопроводов
Дебит скважины является одним из основных критериев выбора насоса. Если его производительность выше, чем количество воды, будут постоянно возникать перебои в подаче жидкости — какое-то время насос исправно качает воду, а затем перестает.
Формула для расчета дебита
Формула для расчета дебита выглядит следующим образом: D=H*V/(Hд-Hст), где:
- D — дебит;
- H — высота водяного столба;
- V — производительность насоса;
- Hд — динамический уровень скважины;
- Hст — статический уровень скважины.
Расчет количества воды рекомендуется выполнить еще на этапе разведки и поиска водоносного горизонта. Иначе придется перебирать насосы, добиваясь оптимального соответствия между параметрами скважины и техники.
Примечательно, что дебит скважины может быть увеличен. Для того используются разные методики, от увеличения ее глубины (до входа в нижний водоносный горизонт) до различных воздействий (химических или технических) на используемый слой. Если вопрос не поддается решению, скважину переносят на другое место.
Снабжение чистой водой:
– ;
– ;
–
Вибрационные
Обладают скромными возможностями по производительности и максимальной высоте подъёма.
Но благодаря простоте, нетребовательности к качеству воды и небольшой цене стоят на первом месте.
Из недостатков: недолговечен, режим работы – непродолжительный, с перерывами. Обусловлено принципом работы.
От установки в скважины целесообразно воздерживаться. При работе из-за вибрации могут деформироваться и разрушаться стенки скважины.
Рекомендуются для подачи воды из колодцев, емкостей и открытых водоемов.
Глубина погружения под зеркало воды – не более 3 метров. Максимальная высота подъёма – регламентируется до 40 метров.
Варианты поставки длины кабеля – 10, 15, 25, 40 метров.
Колодезные
Рассчитаны на работу с чистой водой, без значительных примесей. В связи с этим они «подвешиваются» на некотором расстоянии от дна, чтобы не допустить
попадания придонного ила. Глубины применения колодезников от 8 метров до 20 м, при которых применение поверхностного насоса невозможно.
Конструктивно колодезный – такой же погружной с поплавковым выключателем или электронной системой включения-отключения при подъёме уровня воды или его падении.
Колодезный насос для подачи воды из водоёма. Подвешивается
на некотором расстоянии от дна, чтобы не допустить
попадания придонного ила.
Колодезный насос для откачки воды из накопительного резервуара. пример 1.
Колодезный насос для подачи воды из накопительного резервуара. пример 2
Скважинные
Используются для подъема воды из скважин, у которых устойчивый уровень зеркала заметно ниже уровня земли. Скважины обычно бурят небольшого диаметра, с этим связана
цилиндрическая вытянутая форма насосов.
Диаметр скважинников был обусловлен минимально возможными размерами, в которых удалось разместить насосную часть и двигатель. Исторически это был диаметр 6 и 4″.
В последние годы набирают популярность скважинные насосы диаметрами 3,5″, 3″ и даже 2″.
А скважина бурится диаметром на 1-2 см больше диаметра насоса для предотвращения затруднений при опускании и подъёме.
Низкое залегание воды, требует от скважинного насоса создать значительный напор, поэтому применяется только многоступенчатая конструкция. Режим работы – продолжительный.
Скважинные центробежные имеют до 10-30 ступеней с рабочими колёсами. Обычно каждая ступень создаёт напор не менее 5 метров водяного столба.
Рабочие колеса имеют свободный вертикальный «плавающий» ход (так называемую «водяную смазку»), который позволяет уменьшить их износ при содержании песка в воде. Вместе с тем, для увеличения срока службы насоса следует принимать меры, исключающие попадание в него песка.
Скважинные винтовые по стоимости стоят на втором месте после вибрационных. Создавая ощутимый напор при небольшой производительности, оптимальны в автономном водоснабжении индивидуальных домов, поливе садовых участков, наполнении различных резервуаров. Для подачи чистой пресной воды из колодцев, резервуаров, скважин диаметром не менее 85 мм.
Рабочий элемент – винт в резиновой обойме, которая при абразивном составе примесей в воде может достаточно быстро разрушиться. Однако, дешевизна и простота замены обоймы в сборе с винтом – оказывается существенным аргументом в пользу выбора винтового насоса.
Особенности погружных моделей
Удачно подобрать погружной насос для скважины, как правило, помогает знание классификации этих приборов.
По типу устройства погружные помпы делятся на две группы:
- Центробежные. Основным элементом здесь является вращающийся диск с лопастями.
- Вибрационные. Для транспортировки воды они оснащены специальными вибрационными мембранами.
Информация о принципе работы помпы поможет определить, не будет ли эксплуатация оборудования оказывать разрушающее влияние на ствол скважины. Вибрационные модели относятся к бюджетным решениям. Их отличает простота использования и хорошая производительность, которой хватает для обслуживания скважин.
Однако с учетом специфики работы, использовать данные механизмы непосредственно внутри шахты специалисты не советуют. Хотя большинство отзывов владельцев приусадебных участков утверждают обратное: в их случае помещенные внутри ствола шахты вибрационные помпы не принесли сооружению никакого вреда.
Решая задачу, какой глубинный насос выбрать – вибрационный или центробежный, необходимо руководствоваться здравым смыслом. Мнение экспертов базируется на том, что при длительном воздействии вибрации страдает любой находящийся рядом материал. Тем более это касается стенок скважины. Колебания насоса негативно воздействуют на обсадную трубу и окружающую почву, из-за чего происходит их постепенное разрушение. Из-за вибрации заметно ускоряется накопление ила и песка на дне источника. Опасность в том, что этот процесс заметен не сразу.
Как правило, на начальных этапах эксплуатации вибрационного оборудования скважина хорошо справляется с вибрационным воздействием. Используя эту помпу, удобно раскачивать и чистить шахту, без видимых негативных последствий. Однако процесс постепенного разрушения от вибрации пусть медленно, но все же происходит. Особенно это касается тех ситуаций, когда вибрационное оборудование работает постоянно. Поэтому на первых порах при незначительной загрузке скважины применение вибрационной техники допускается. В дальнейшем рекомендуется приобрести более безопасный скважинный центробежный насос.
- Производительность насосного оборудования.
- Размеры прибора. Их нужно сопоставить с диаметром обсадной трубы скважины.
- Общая высота шахты, на которую придется поднимать воду.
- Специфика монтажа и использования прибора.
- Уровень энергопотребления.
- Детали и особенности гарантийного обслуживания.
За всеми необходимыми пояснениями можно обратиться к продавцу-консультанту, который поможет определиться с лучшим насосом для скважины на воду. Что касается информации, которую указывает производитель в техническом паспорте, то необходимо иметь в и виду, что речь идет о максимальных, а не усредненных показателях. Для успешной работы техники нужно предусматривать определенный запас эксплуатационного ресурса.
Конструктивные особенности
Решая, какой погружной насос выбрать для скважины, следует знать, что некоторые конструктивные особенности присущи всем моделям этого типа. Так, все без исключения агрегаты заключены в герметичный водонепроницаемый корпус для защиты внутреннего устройства. Изделия различной мощности и производительности, с разными принципами действия, могут отличаться по габаритам (в том числе, по диаметру) и весу, однако практически всегда они имеют цилиндрическую форму и относительно небольшой диаметр.
- Для защиты от попадания мусора и крупных частиц нерастворимых примесей на входном отверстии устанавливают фильтр или решетку.
- Погружные модели, оснащенные обратным клапаном, работают более корректно. Если подобного устройства нет в базовом комплекте (встроенного), то обычно имеется резьбовое соединение для опциональной установки. Модели с клапанным оборудованием легче интегрируются в систему домашнего водообеспечения.
Как выбрать глубинный насос для скважины
Кроме диаметра насоса, важно знать еще два показателя — производительность и напор. Производительность насоса для скважины не должна превышать дебит скважины (указан в паспорте), чтобы исключить работу насоса всухую и его выход из строя
Несмотря на ряд защитных систем, при систематическом осушении, рано или поздно, глубинный насос сломается. Оптимальная производительность насоса должна быть не больше 90-95% от дебита.
Погружной насос должен располагаться ниже динамического уровня на 3-5 метров и выше фильтра скважины (если скважина на песок). Упрощенное определение напора насоса рассчитывается следующим образом: желаемое давление в кране + высота водяного столба от динамического уровня до крана + запасные 20 метров, в качестве компенсации потерь в трубопроводе и прочих мелких неучтенных трат. Пример: давление в кране 3 атм. + высота столба 40 метров (4 атм.) + запасные 20 метров (2 атм.) = 9 атм. или 90 метров.
Бывают ситуации, когда ваша скважина пробурена под 3-х дюймовый насос, но в продаже нет моделей, которые могут обеспечить желаемую производительность при большом водяном столбе. В таких случаях правильно выбирать насос ориентируясь на напор. Берется насос с нужным напором, но с пониженной производительностью (максимально большой, по возможности). Его производительности недостаточно, значит, нужно ставить насос второго подъема воды. В доме, где-нибудь на техническом этаже, ставится емкость на нужный объем воды и скважинный насос качает в эту емкость, пока она не наполнится, затем отключается. Второй насос работает по давлению и включается тогда, когда начинается водопользование, он поддерживает заданное давление в системе. Как только уровень воды в емкости начинает падать, включается скважинный насос и снова заполняет ее.
Различия поверхностных и погружных агрегатов
Все бытовые насосы по месту монтажа разделяют на два типа: погружные и поверхностные. Первые опускают вниз почти до самого дна скважины. Вторые работают на поверхности. Их устанавливают обычно рядом с источником воды или прямо на поверхности воды с помощью специального поплавка.
В работе поверхностных моделей используется принцип всасывания. На эффективность работы такого насоса существенно влияет расстояние, на которое приходится поднимать воду. Обычно их применяют, только если глубина до зеркала воды составляет от восьми метров или меньше.
Но при эксплуатации фильтрационной или артезианской скважины поверхностный насос может просто не справиться с нагрузкой. В таком случае выбирать придется именно погружную модель.
Выбирая между погружным и поверхностным насосом, следует учесть гораздо более высокий уровень шума при работе последнего. Чтобы устранить эту неприятность, достаточно закрыть насос деревянным коробом или установить его в отдельном помещении.
- Конструктивная специфика скважины иглы заключается в том, что забиваемый в грунт инструмент, обсадка и подающий воду канал являются одной и той же трубой, к которой и подключается насос.
- Так как глубина абиссинской скважины редко превышает 10 м, то для перекачки воды из нее используются поверхностные насосы.
- Если требуется сформировать запас воды и автоматизировать процесс откачки, к скважине игле подключают насосную станцию.
- Самый простой и дешевый агрегат для обустройства абиссинского трубчатого колодца – ручной насос.
- Если поверхностные насосы втягивают воду, то погружные выталкивают ее наверх. При выборе такого насоса в первую очередь учитывают высоту, на которую придется подавать воду, вернее, расстояние от поверхности до насоса.
Поэтому к данным о динамическом уровне воды следует прибавить еще пару метров. Граничной считается высота в 40 метров. Если данные превышают эту цифру, придется подбирать насос повышенной мощности. В техническом паспорте каждого изделия указана максимальная высота, на которую он может подавать воду.
Визуально насосная техника высокой и малой мощности значительно различается. Более производительные погружные насосы имеют крупный корпус и весят заметно больше моделей, которые справляются с глубиной погружения до 40 метров.
Ориентируясь на глубину погружения, лучше отдать предпочтение агрегатам с некоторым запасом производительности. Если насос рассчитан на работу на глубине 60 метров, он больше подойдет для 50-метровой скважины.
Если же его опустить на предельную глубину, агрегату придется постоянно работать с максимальной нагрузкой, что увеличит скорость его износа и сократит срок эксплуатации. Для скважины с глубиной погружения 60 метров лучше взять насос, рассчитанный на работу на глубине 70 метров.
По самым разным причинам вода может перестать поступать к устройству. Если при этом насос продолжает работать, он может перегреться, сломаться, сгореть и т.п. При наличии соответствующей автоматики устройство будет отключено от питания, как только начнет работать на холостом ходу, что предотвратит появление неисправностей.
- Погружные насосы сложно перепутать с поверхностными. Их узнают по удлиненным корпусам, выполненным из нержавеющей стали.
- Насос погружного типа верхом подсоединяется к подающей воду трубе. Внизу агрегата находится фильтр и водозаборное устройство.
- Погружной насос работает непосредственно в водозаборной выработке, его двигатель всегда охлажден водой, потому редко перегорает при правильной эксплуатации.
- Насосы погружного типа работают в скважине, потому не беспокоят владельцев звуком мотора. Однако для подобных систем нужен кессон, чтобы защитить источник от хищения оборудования.
Как подобрать скважинный насос: выбор подходящего типа конструкции
Схема устройства вбрационного скважинного насоса.
Перед приобретением насосной конструкции, помимо учета всех рассмотренных параметров, понадобится определиться с типом насоса. На сегодняшний день пользуются спросом поверхностные и погружные конструкции. Первые из них подразумевают, что конструкция не будет находиться в воде, которую она должна перекачивать. Корпус в большинстве случаев находится на сухой поверхности или с помощью поплавка удерживается на основании в скважине. Стоит понимать, что данные конструкции для колодцев не подходят. Их можно использовать на глубине не более 8 м. Поэтому для скважин выбирать нужно насосы погружного типа.
Конструкция отличается возможностью погружения в перекачиваемую воду. Устройства подобного типа предназначаются для больших глубин, где их применение будет наиболее рациональным. Погружные устройства бывают:
Центробежные. Наиболее востребованный тип конструкции на сегодняшний день. Представляет собой вал с зафиксированными на нем гребными колесами с лопастями. В процессе вращения вала лопасти будут создавать центробежную силу, благодаря которой будет происходить перекачивание воды, которая заполнит все внутреннее пространство конструкции. Помимо надежности и универсальности, у центробежного насоса отличное соотношение качества и стоимости.
Вибрационные. Бюджетный вариант, однако при его использовании могут возникать некоторые сложности. Основой устройства является мембрана, с одной стороны которой расположен вибратор, а с другой – жидкость. В рабочем состоянии вибратор будет деформировать мембрану, в результате чего будет создаваться разность давлений, за счет которой будет перекачиваться вода
Рекомендуется обратить внимание на устройства, которые оснащены специальным выключателем. Данное приспособление способно защищать двигатель от перегрева
Лучшими конструкциями являются те, которые захватывают жидкость нижней частью.
Бывает так, что скважины имеют глубину более 10 или даже 20 м
В подобных случаях понадобится уделить особое внимание выбору подходящего насосного оборудования. Для скважин подобного типа рекомендуется использовать глубинные насосы
Погружные и поверхностные конструкции не подходят для работы в подобных условиях.
