Определение «погружной» или «глубинный» сразу даёт понять, что насос работает в толще воды — а если учесть, что доставать её приходится из подземных водозаборов, то и устанавливается он ниже земной поверхности. Наиболее глубокие современные водозаборы имеют форму цилиндрической скважины небольшого диаметра, вот её и повторяет конфигурация насоса, корпус которого вытянут по вертикали, а рабочий орган имеет многоступенчатую структуру. Рассмотрим принцип работы погружного насоса в скважине.
Виды погружных насосов
Если говорить о погружных насосах, как таковых, то они делятся на виды по назначению, в связи с которым их именуют шламовыми, грязевыми, фекальными, канализационными. Погружаться они могут как полностью, так и наполовину, и имеют совсем иную конфигурацию. Здесь же речь пойдёт именно о скважинных насосах, устанавливаемых в питьевые водозаборы, а о глубинных будет сказано только для того, чтобы понимать разницу.
Отличие погружного насоса от глубинного
Скважинные насосы бывают только двух типов: 1) с электродвигателем, заключённым в общий корпус; 2) с отдельным мотором, соединённым с насосом длинным валом. В первом случае движущая сила насоса тоже работает в толще воды, а во втором — устанавливается на поверхности земли недалеко от оголовка скважины.
- Оба варианта используют как для подачи питьевой воды, так и в сельском хозяйстве для орошения полей — их устанавливают в глубокие скважины небольшого диаметра. Соответственно, и сами насосы по сравнению с другими более компактны: корпуса хоть и вытянуты в длину, но толщина делается ровно такой, чтобы он корпус поместиться в стволе.
- Отличительной особенностью погружных агрегатов является то, что они изначально ориентированы на работу в толще жидкости. Особенно это касается моделей с мотором в одном корпусе, которые имеют класс защиты IP68. Встречаются и одноступенчатые варианты, но они отживают своё, уступая эксплуатационную нишу многоступенчатым насосам.
- Глубинными насосами принято называть версии с устройством поверхностно расположенного двигателя, передающего энергию через вал. Однако вал затрудняет и монтаж, и техническое обслуживание, поэтому сегодня в сфере водоснабжения такое оборудование повсеместно заменяют на полностью погружные насосы.
- Для подачи горячей воды обычное погружное оборудование применять нельзя, так как у него мотор должен охлаждаться перекачиваемой жидкостью. Что же касается глубинного насоса, то принцип его работы включает воздушное охлаждение двигателя, который вообще не погружается в жидкость — это и даёт возможность перекачивать кипяток из резервуаров.
Примечание: Существуют модели погружных насосов со специальным исполнением двигателя, которые можно использовать для перекачки горячей воды. Но чтобы обеспечить их безкавитационную работу, приходится точно рассчитывать подпор жидкости на входе в насос.
Конструктив скважинных насосов
Подавляющее большинство погружных насосов имеют центробежную конструкцию, но есть и вибрационные. И те, и другие относятся к классу динамических насосов — разница только в том, что жидкость внутри них движется по разному принципу. Вибрационные насосы предназначены для установки в колодцы глубиной до 50 м, размер шахты которого не ограничивает размеры погружаемого оборудования.
Их также временно устанавливают в водоём, чтобы, допустим, произвести полив. Вибрационные насосы стоят дешевле скважинных центробежных, поэтому и используются в качестве дачного варианта. В питьевом водоснабжении из скважин применяют только центробежные насосы.
Из чего состоит погружной насос центробежной конструкции
Скважинные насосы должны иметь минимальный диаметр корпуса (есть даже модели 3-4 дюйма), а это возможно только при центробежной конструкции. В ней главной рабочей деталью является оснащённое лопатками колесо, надетое на консоль мотора, и вместе с ним заключённое в едином корпусе.
Отсюда и такие определения насоса, как «консольный», «моноблочный». Рабочих колёс у центробежного насоса может быть как одно, так и несколько — их называют многоступенчатыми. Чем мощнее насос, тем больше у него ступеней (может быть более десяти).
В многоступенчатых насосах каждая ступень имеет не только своё колесо, но и обойму, лопаточный отвод. Некоторые производители предлагают модели со смещающимися вдоль вала, а не жёстко закреплёнными колёсами, что даёт возможность освободить их от лишней нагрузки и тем самым снизить трение и вибрацию. В таких условиях рабочие колёса будут не просто дольше служить, но и обеспечат насосу более высокую производительность.
Поступление воды осуществляется через нижнюю часть корпуса, защищённую от проникновения песка и других крупных включений сетчатым фильтром. У вала насоса две точки опоры (внизу и вверху), роль которых исполняют металлорезиновые подшипники. Третью, промежуточную опору, предусматривают только в моделях с количеством рабочих колёс более десяти. В основном это промышленные агрегаты — в бытовых насосах обычно максимум 8 ступеней.
В верхней части корпуса скважинного насоса обязательно предусматривается обратный клапан. Он имеет шаровую конструкцию, предназначенную для разгрузки механизма в случае внезапной остановки двигателя — например, из-за отключения электроэнергии.
Защитные функции центробежных насосов
Самое опасное для погружного насоса — это работа всухую. Работая без воды, он очень быстро выходит из строя: горит обмотка мотора, летят подшипники. Поэтому все современные скважинные насосы имеют встроенную защиту от сухого хода, и при недостаточном дебите скважины попросту отключаются.
При выборе модели насоса нужно обязательно учитывать эксплуатационные данные водозабора, правильно сопоставить их характеристики. Ситуации, когда двигателю насоса приходится работать насухо, как раз и создаются, когда мощность насоса превышает возможности скважины.
Кроме защиты от сухого хода, у погружного насоса может быть предусмотрен и ряд других защитных систем: от перепадов напряжения, например, или перегрузок двигателя. Эти защиты встроены в насос, но они могут и не понадобиться, если к агрегату подключить внешнюю автоматику. Датчики и частотные преобразователи подбирают в зависимости от наличия или отсутствия конкретных защитных функций в самом насосе.
Даже недорогой насос без встроенных систем можно подключить к инверторному блоку управления — он объединяет в себе все основные функции защиты, и осуществляет полный контроль не только над самим насосом, но и над всей водопроводной системой. В нём кроме реле и датчиков имеется стабилизатор напряжения в сети, а так же преобразователь частот, контролирующий число оборотов двигателя, и не позволяющий их наращивать.
Примечание: Такая автоматика стоит недёшево, но учитывая предоставляемую ею стопроцентную защиту системы водоснабжения, расходы на ремонт исключаются, и затраты будут оправданны.
Уровень установки насоса
Глубина погружения насоса определяется расчётом, и зависит от конструкции и глубины самой скважины. Если она питается водой из песчаного слоя, то по направлению сверху вниз имеет обычно такую структуру:
- устье;
- кондуктор;
- промежуточная колонна;
- эксплуатационная колонна;
- сетчатый сегмент, установленный в толщу фильтрующей обсыпки.
Рассчитать глубину погружения насоса нужно так, чтобы он не оказался внутри фильтровальной колонны, так как за счёт всасывания будет подниматься осадок и выдаваться наверх мутная вода. К тому же, повышенное содержание в воде абразивных частиц приводит к преждевременному износу рабочих колёс насоса, и он может быстро выйти из строя.
Выше фильтра находится эксплуатационная колонна — её название говорит само за себя. Учитывая, что все примеси оседают в более низкой (отстойниковой) части скважинного ствола, в эксплуатационной колонне находится чистая вода, и именно здесь устанавливается насосное оборудование.
Конкретная отметка установки насоса относительно поверхности водоносного пласта зависит от его толщины и параметров скважины. При диаметре ствола менее 150 мм, фильтровальная колонна будет иметь высоту 1-2 м (1м — это минимум). Если же водоносный толстый, либо структура песка у него пылеватая, фильтр заглубляется дальше, и может иметь высоту до 6 м. Так что, от водоприёмной части до насоса может оказаться солидное расстояние.
Всё вышесказанное относится только к скважинам на песке. Более глубокие, артезианские скважины питаются из водоносных слоёв известняка. Это устойчивые породы, не дающие никакой пыли, поэтому водоприёмная часть устраиваемых на них скважин, не оборудуется фильтром вообще. В них насос устанавливают так, чтобы он оказался хотя бы на пару метров выше дна. Можно и существенно выше, но в этом случае уровень установки не должен выйти за границы динамического уровня воды.
Процесс погружения насоса — заключение
Насос нужно должным образом подготовить к погружению. В верхней части его корпуса есть выходное отверстие, к его внутренней резьбе присоединяется обратный клапан (в том случае, если у модели нет встроенного). Затем присоединяется кабель питания, который чаще всего нужно приобретать отдельно — даже если погружной насос им и комплектуется, длина оказывается слишком маленькой. Если в систему включается инвертор, сразу же нужно произвести его подключение согласно монтажной схеме.
Затем к насосу подсоединяется труба: ПНД, пропиленовая или оцинкованная, по которой и будет подаваться на поверхность вода. Для её стыковки с насосом нужна латунная или пластиковая разборная муфта соответствующего диаметра. Её внутренний корпус называют сгоном, через него и осуществляется соединение с обратным клапаном.
Резьба герметизируется с помощью сантехнического льна и гидроизоляционной пасты, и хорошо подтягивается ключом. Съёмный внешний корпус надевают на чётко обрезанный под прямой угол край трубы, и, вставив её в отверстие сгона, фиксируют с помощью уплотнительного кольца.
К специальному кольцу на верхушке насоса крепится страховочный трос, который не даст насосу в случае отрыва трубы оказаться на дне скважины, откуда его очень сложно достать даже желонкой. Трос придётся покупать отдельно, можно выбрать капроновый в полимерной оболочке, а можно взять металлический, из нержавеющей стали.
Трос продевается в крепёжные ушки так, чтобы он, обогнув корпус, образовал петлю. Её конец фиксируете зажимами, прикрепляете трос к трубе кабельными стяжками либо изолентой. Не следует только крепить одной стяжкой и трос, и кабель!
В обычную бытовую скважину погружной насос следует опускать, удерживая его за трос, в глубоких водозаборах трос намотан на лебёдку, с помощью которой и осуществляется погружение. Снаружи страховка прикреплена к оголовку скважины, для чего на нём предусмотрен специальный подвес. В скважинной крышке так же есть выходы для электрокабеля и трубы, предусмотрена их герметизация. При необходимости демонтажа насоса достаточно открутить оголовок, и произвести все действия в обратном порядке.
