Принцип работы погружного насоса в скважине

Принцип работы погружного насоса в скважине

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.

погружной насос
Диаметр корпуса насоса должен соответствовать размеру скважины

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.

схема установки погружного насоса
Стандартная схема установки погружного скважинного насоса

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.

Скважинный погружной насос
Скважинный погружной насос отличается от колодезного более компактной формой

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).

Устройство двухступенчатого погружного насоса
Устройство двухступенчатого погружного насоса

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.

реле для насоса
Такое реле осуществляет несколько видов защиты

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:

  1. устье;
  2. кондуктор;
  3. промежуточная колонна;
  4. эксплуатационная колонна;
  5. сетчатый сегмент, установленный в толщу фильтрующей обсыпки.
Фильтр для труб
Фильтрационная часть скважинной колонны труб

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.

расстояние от насоса до скважины
Минимальное расстояние между насосом и дном скважины — 1 м

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.

Разъёмная муфта
Разъёмная муфта для подсоединения трубы к обратному клапану

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!

Крепление троса
Крепление страховочного троса

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.

Назаров Владимир/ автор статьи

Специалист по ЛКМ — лакокрасочные материалы для внутренних и наружных работ (деревозащитные составы, лаки, эмали, воднодисперсионные и структурные краски, декоративные материалы).

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

один × 1 =

Мы используем cookie-файлы для наилучшего представления нашего сайта. Продолжая использовать этот сайт, вы соглашаетесь с использованием cookie-файлов.
Принять
Политика конфиденциальности
Adblock
detector