Виды и выбор погружных насосов. Как подобрать скважинный насос?

Есть две потребности в водоснабжении, которые поверхностные насосы удовлетворить не могут.

• Водоснабжение чистой водой при глубине её залегания более 9 метров;
• Отведения воды и жидкостей различной степени загрязнённости и консистенции.

Эти задачи решают погружные насосы разного назначения:

Снабжение чистой водой:

– вибрационные;
– колодезные;
– скважинные разного принципа действия и разных характеристик.

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.

Водоотведение загрязненных вод

Осуществляется погружными дренажными и фекальными насосами.
Они перекачивают сточные воды производственных предриятий, автомоек, животноводческих ферм, из бассейнов, сточных ям, подвалов, затопленных помещений, резервуаров или емкостей, от стиральных и посудомоечных машин.

Дренажные насосы

Выпускаются и применяются для перекачки как чистой воды, так и загрязненных жидкостей. Конструктивно они представляют собой одноступенчатые насосы вертикального исполнения.
Для примера, ниже – чертёж дренажного насоса Pedrollo Vortex RX 2-3.

Их отличительной особенностью является значительная ширина проходных сечений проточной части, обусловленная размером твердых частиц в перекачиваемой жидкости. Они также относятся к группе погружных.
Требования к жидкостям, которые можно перекачивать дренажными насосами условно делятся на три группы:
– только чистая вода с малым содержанием примесей и размером частиц не более 5 мм;
– загрязнённая жидкость с содержанием до 10-35 мм;
– сильно загрязнённая жидкость с содержанием взвесей размером до 50 мм; с твердыми включениями: ил, песок и т.д.;

Для всех погружных насосов имеется ограничение на глубину погружения под зеркало откачиваемой жидкости.

В приведенных ниже рисунках эта величина условно определена в 3-5 метра.
С учетом этого ограничения есть разные способы их установки:
– на ровное и твёрдое дно водоёма. Степень осушения определяется высотой заборной решётки;

Установка дренажного насоса на дно неглубокого водоёма. Глубина погружения не более 3 метра

– подвес за рукоятку на определённом расстоянии от дна, когда на дне имеется ил, волокнистые включения;

Дренажный насос, подвешиваемый на фиксированном расстоянии от дна. Глубина водоёма не более 3 метров

– установка на плавучую, частично погруженную опору (плот). Сразу установить насос на дно не даёт упомянутое ограничение. Поэтому установка на плавучую опору позволяет насосу опускаться вместе с плотом по мере осушения до самого дна. Во избежание перегрева насос должен иметь охлаждающий кожух. Охлаждение осуществляется за счет перекачиваемой жидкости, протекающей между корпусом насоса и корпусом электродвигателя.

Осушение глубокого водоёма. Установка дренажного насоса на плавучую опору - плот

Включение насоса происходит при поднятии поплавка (положение «вкл»). При уменьшении уровня воды в водоеме насос выключается автоматически, за счет наклона поплавка вниз (положение «выкл»)

Фекальные насосы

Фекальные насосы конструктивно аналогичны дренажным, но рассчитываются на более тяжелые условия работы по сравнению с ними и в состоянии перекачивать вязкие среды с достаточно крупными твердыми включениями. Они также могут снабжаться измельчителями для возможности работы с сильно загрязненными жидкостями.

Фекальный насос, установленный на дно

Подбор подходящего насоса

Получив общее представление о глубинных насосах, выбрав конкретный тип, приступаем к подбору подходящего для наших целей.

Наиболее сложен подбор скважинного насоса.
Для него приведем алгоритм подбора, по всем другим он будет аналогичен и проще.

Первый шаг: необходимо соразмерить возможности источника с вашими потребностями.
Необходимо знать, так называемый, «дебит»: количество воды в единицу времени, которое способен дать источник. Дебит должен быть на 5-10% больше максимального потребления. Иначе уровень забора – зеркала воды опустится ниже всасывающего патрубка насоса и приведет к нерегламентированному (аварийному) режиму «сухого хода» и отказу насоса. Скорость восполнения воды из водоносного слоя для разных грунтов существенно различается. Скажем, для скалистых грунтов она относительно мала, из более рыхлых грунтов – заметно больше. Если дебит недостаточен, надо искать возможность его увеличения:
– искать более водоносный слой для колодца или скважины;
– увеличить количество скважин;
– увеличить сечение скважины.
Надо учитывать и возможные сезонные колебания дебита и соответственно динамического уровня воды.

Обеспечив требуемый дебит, переходим к подбору насоса (станции).
Принципиальное отличие автоматической насосной станции от насоса:
– нет необходимости вручную включать электропитание, достаточно открыть кран.
– при небольших разборах вода в систему подается из гидроаккумулятора, который поддерживает запас в размере 10-20-50-100 литров и более (в зависимости от объема гидроаккумулятора). Насос при этом не включается, его двигатель реже испытывает пусковые броски тока и напряжения, не расходует свой ресурс, продляется срок службы.
– на случай отключения электроэнергии есть некоторый запас воды.
Имеются автоматические станции, имеющие очень маленький мембранный бак 0,1-1 литр или вовсе не имеющие гидроаккумулятора и реле давления. Управление включением и выключением насоса осуществляется встроенной электроникой с датчиками давления и потока.

Итак, насос. Методика подбора следующая:
Определяем на местности взаимное расположение мест потребления на участке, в доме и насоса в скважине, колодце, задаём требования к водопотреблению, проводим необходимые измерения.

1. Высоту подъёма воды насосом от зеркала до самой высокой точки водоразбора h_п, м;
2. Длину горизонтального участка трубопровода от вертикали расположения насоса до самой дальней точки разбора l, м.
3. Планируемое давление в системе водоснабжения P, атм;
4. Максимальный объём потребления воды Q, м3/час

Насос (станция) должен создать напор, позволяющий поднять воду по вертикали от зеркала до самой дальней точки разбора, преодолеть гидравлическое сопротивление горизонтального участка водопровода и создать заданное давление в дальней точке разбора.

При перемещении воды по горизонтали происходит потеря создаваемого насосом напора из-за гидравлического сопротивления трубы.

При сечении трубопровода равным сечению выходного патрубка насоса расчётное значение потерь обычно принимается примерно равным:
– 1/10 длины трубопровода от насоса до самой дальней точки водоразбора. Это часть напора, теряемая насосом при выталкивании воды по горизонтальному участку. На эту величину следует увеличить расчетное значение напора для компенсации указанных потерь.
С учётом сказанного, будущий насос должен развивать напор не менее:

Далее переходим к подбору конкретного насоса или автоматической станции.

Основные параметры насосов

• максимальный напор H_max, метр – максимальная высота, на которую насос может поднять жидкость от выходного патрубка при нулевой производительности.
• максимальная подача Q_max, м³/час – объём жидкости, подаваемой насосом в трубопровод в единицу времени при нулевом напоре;
• качество перекачиваемой воды, которую допускается перекачивать выбранным насосом.
  Оно оценивается количеством примесей, г/м³ – от простых взвесей до абразивных, вплоть до песка.
  Для большинства скважинных насосов вода должна быть чистой, с небольшим содержанием примесей не более 100 г на 1 кубометр.

Последняя характеристика очень важна. Ошибка может привести к быстрому выходу насоса из строя. Также загрязненная вода может негативно отразиться на работе устройств, установленных в доме:
– смесители;
– электроводонагреватель;
– стиральная или посудомоечная машины.
Возможно, потребуется установка водоочистительных фильтров.

Максимальные напор H_max и подача Q_max, указанные в паспорте насоса, это крайние значения его характеристик. Реально насос осуществляет транспортировку жидкости в, так называемой, «рабочей точке» напорной характеристики. Она отражает конкретные условия эксплуатации. Правильнее сказать: в рабочем диапазоне напорно-производительной характеристики. Потому что подача – не стационарная величина, а меняющаяся во времени, в зависимости от количества подключённых к насосу пользователей и их меняющегося потребления.

Рассмотрим рабочий пример

Для нашей схемы расположения насоса на рисунке выше:
– высота подъёма h_п = 50 метров,
– длина трубопровода по горизонтали от насоса до самой дальней точки водоразбора l = 10 метров;
– максимальный объём потребление Q = 1,8 м³/час,
– планируемое давление в системе P – 2 атм = 20 метров водяного столба.

Будущий насос должен обеспечивать в рабочем диапазоне напор, рассчитанный по формуле {1}:
H_рт = h_п + 1/10 х l + P = 50 + 1/10 х 10 + 20 = 71 метр
и обеспечивать желаемую производительность (подачу):
Q_рт =1,8 м³/час.
Значения рабочих характеристик обычно примерно на 15-30% ниже максимальных паспортных:
H_рт= H_max х (0,85…0,7);
Q_рт= Q_max х (0,85…0,7)

Соответственно для требуемых в рабочей точке значений напора и производительности следует искать насосы, обеспечивающие максимальные паспортные значения:
H_max = H_рт/0,85… H_рт/0,7=1,18 H_рт…1,43 H_рт или H_max = 1,18…1,43 х 71 = (84…102) метров;
Q_max = Q_рт/0,85… Q_рт/0,7=1,18 Q_рт…1,43 Q_рт или Q_max = 1,18…1,43 х 1,8 = (2,2…2,6) м³/час.
Эти значения максимального напора и максимальной производительности (подачи), указываются в обозначении насоса (станции), или в технических характеристиках паспорта.

Для некоторых насосов указываются не максимальные значения параметров, а значения напора и подачи в рабочей точке, что удобнее для подбора.
В паспорте же приводится подробная характеристика насоса в графическом или табличном виде от нулевых до максимальных значений.
Рассматриваем в качестве возможного претендента для примера 4" погружной насос Pedrollo 4BLOCKm 2/13.
В паспорте для него указаны характеристики близкие к требуемым расчётным:
– максимальные напор Н = 90 метров и
– максимальная производительность - 3,6 м³/час.
Графическая характеристика приведена ниже.

Видно, что выбранный насос в рабочей точке 30 л/мин = 1,8 м³/час практически удовлетворяет заданному требованию по напору 71 метр.
При уменьшении потребления напор будет возрастать.
При 1 м³/час он составит примерно 80 метров (а в напорной магистрали - 80-51=29 метров = (2,9 атм.)).

Это основа предварительного расчета.
Можно выбрать еще несколько насосов, отвечающих указанным требованиям.
Необходимо оценить и второстепенные регламентируемые характеристики, как, например, допустимая глубина погружения насоса под зеркало воды, минимальное расстояние нижнего торца насоса до дна скважины.
Эти характеристики могут оказаться решающими при окончательном выборе.
Сравнивая подобранные варианты по всем характеристикам самого насоса, гидроаккумулятора, автоматики, ранжируя по ценам, делаем окончательный выбор.

По подобной методике подбираюся колодезные, дренажные и фекальные насосы.

Правильно подобранный и установленный насос или станция водоснабжения надежно обеспечит Вас водой.

Перейти в раздел «Погружные насосы» →

Перейти в раздел «Дренажные и фекальные насосы» →