Решили заняться выбором насоса? Следующая статья поможет вам разобраться в этом вопросе. Данные аппараты позволяют полноценно поливать растения, перекачивать массу воды из колодца в различные емкости. Благодаря изложенной информации, вы сможете лучше понять устройство и принцип работы этих агрегатов. Возможность грамотно выбрать оптимальный вариант для вашей дачи сэкономит ваши средства.
Выгодная цена на бытовые приборы, работающие с перекачиванием воды, даёт возможность приобрести их для условий любой дачи. Неприхотливость в работе позволяет аппаратам действовать в агрессивной климатической среде, а простота механизма – не утрачивать свои функции после консервирования на зиму или в помещениях без отопления. Чтобы узнать о слабых местах, которыми обладают насосы, и уберечь их от возможных поломок, следует ознакомиться с информацией ниже.
Глубинный насос – простое устройство, предназначенное для решениябытовых задач
Глубинный насос – простое устройство, предназначенное для бытовых задач, состоит из нескольких элементов. Основной, движущий массу воды элемент – силовой. Это электромагнитный сердечник в виде буквы «П». Электротехническая сталь, с плотно накрученной обмоткой, изолированной лаком, залита эпоксидной смолой так, чтобы обеспечить безопасность работы устройства, исключая вероятность доступа воды в устройство сердечника. Сам электромагнит крепко держится внутри корпуса, благодаря надёжной фиксации и полостям, занятым кварцевым песком, необходимым для провода охлаждения через листки электротехнической стали.
На магните в форме буквы «П» закреплён шток. Он работает с резиновой шайбой, служащей в качестве амортизирующей прокладки. Качество прокладки влияет на работоспособность аппарата в целом. Принцип действия прокладки следующий. Амортизатор прилегает к пластиковой муфте, она изолирует работу камеры насоса. Муфта работает как ёмкость для набора и прохождения воды, изолируя жидкость от электрического механизма агрегата. Специальная диафрагма направляет и фиксирует шток, она закрепляется во внутренней части муфты.
Некоторые производители увеличивают длину штока, оптимизируя принцип работы. Это позволяет качественно применить преимущество центробежного усилия, на которое способны погружные агрегаты. При такой особенности погружной конструкции шток полноценно выступает в камеру муфты. Ушки, что находятся во внутренней части камеры на штоке, позволяют улучшить условия центробежного усилия работы штока. Получится гарантированное увеличение производительности всей системы в целом, ведь в таком случае шток меньше смещается.
Резиновые вставки в форме грибов, которые вы можете заметить в устройстве насоса, называются обратными клапанами. Через эти части вода просачивается внутрь камеры, но они не позволяют жидкости выходить, так как предусмотрены в качестве запирающего механизма при сдавливании.
Необходима повышенная эластичность обратного клапана, что позволяет игнорировать скапливающийся мусор во внутренней части насосного устройства. Эластичность позволяет клапану плотно прилегать к стенкам муфты, ограничивая стопор. В противном случае, часть воды будет отправляться обратно, что отрицательно скажется на экономичности и скорости работы агрегата.
Резиновый поршень по факту является основополагающей частью конструкции, нарушение его работы может спровоцировать загрязнённость источника мелким мусором. В большинстве случаев поломки из строя выходит сам поршень. К остальным деталям нельзя предъявить подобную претензию, так как они более долговечны, хоть и постоянно подвергаются вибрациям в ходе того, как работает погружной агрегат.
Принцип и особенности работы
Изменяющаяся сила давления внутри нагнетающей камеры позволяет работать насосу. Возвратно-поступательные передвижения поршня (или диафрагмы, в зависимости от модели) из резины вызывают скоростное поступление воды. При детальном поэтапном рассмотрении складывается следующая картина. Агрегат, получающий электричество, провоцирует возникновение на обмотках катушки магнитного поля. П-образный сердечник при намагничивании притягивает вибрационную часть агрегата – катушку, которая расположена в камере нагнетания.
Полученный импульс влияет на поршень, тот заворачивается внутрь, а штоковое устройство следом отбрасывается с действием обратных клапанов. Принцип обратно-поступательного тока обусловлен условиями работы переменного тока, поочередно возникающего и пропадающего и образуя провалы без намагниченности катушки. Это свойство позволяет катушке каждый раз отбрасываться назад и при намагничивании опять повторять действие. Поршень, давящий на воду, высвобождает новое пространство для следующей порции воды, мгновенно отправляющейся в муфту из-за создавшегося давления.
Такие циклы проходят с периодичностью 100 раз в секунду, позволяя перенести около сотни объёмов камеры. Именно такая ритмичность действия, вызванного движением штока, и создаёт постоянную вибрацию во время работы агрегата. Благодаря этому процессу насосы получили название «вибрационные».
Места и способы применения погружного насоса
Неприхотливость данных агрегатов позволяет вводить их в эксплуатацию в разных климатических условиях. Особого обслуживания и профилактики не требуется. Нет вращающихся деталей и двигающихся механизмов. Специальная оптимизированная конструкция насосов даёт возможность деталям изнашиваться в разы меньше, чем у других агрегатов. Такое решение будет выгодным для вашей дачи.
Если насос не пускать вхолостую, то он не будет перегреваться, тепло уходит моментально за счёт охлаждения поступающей воды. Перекачка щелочной воды не вредит работоспособности, минеральные соли не создают осадка на внутренних частях. Несмотря на исключительную надёжность, слабые стороны такие аппараты всё же имеют.
Сам процесс действия, а именно вибрации, нагнетающие жидкость, могут разрушить механизм. Со временем они вызывают смещение любых частей, независимо от условий эксплуатации. Вышедшая из паза часть создаёт дополнительную вибрацию и нарушает собственную структуру. Знание принципа работы позволяет изредка проводить профилактические работы. Также следует исключить некоторые условия для работы, а именно:
- Не откачивайте воду с помощью погружного аппарата из только что выкопанного колодца. Витающие частицы и грязь очень быстро забьют ёмкость агрегата, если без данного мероприятия не обойтись – следует прочистить основные узлы аппарата.
- Не используйте погружной аппарат в большом водоёме, таком как река, озеро, болота.
- Не подавайте воду из ёмкости с ограниченным запасом воды, такой как цистерна либо бак.
- Не используйте насос в качестве аппарата, откачивающего жидкость из затопленного помещения вашей дачи.
Если рассмотреть опыт использования вибрационных насосов со скважинами, то отзывы потребителей будут различаться. У некоторых, использующих такие насосы десятилетиями, весь процесс эксплуатации проходит без проблем. Некоторые потребители моментально выводят из строя сам насос, а также разрушают скважину. Видимо, здесь имеет значение целая совокупность факторов, говорящая о качестве насоса и скважины, но не оставляющая шансов предугадать развитие событий.
Выбор вибрационного насоса для вашей дачи
Разнообразие выбора качественных водяных насосов из стран СНГ, а также из Китая позволяет подобрать оптимальное решение для своих нужд. Учитывая развитость данного сектора, очень сложно встретить немецкие и итальянские водяные модели насосов, поэтому о них, как правило, нечего сказать. Перейдём к обзору наиболее покупаемых и популярных моделей на рынке. К слову, стоимость качественного насоса может не превышать 60-70 условных единиц.
«Малыш» – самая младшая по характеристикам, но самая востребованная модель на рынке СНГ. Надёжный водяной аппарат, наиболее экономичный в приобретении, может обладать двумя типами водозаборов (верхний и нижний). Дополнительная термозащита позволяет аппарату быть стойким и долговечным в условиях суровой зимы.
«Ручеек» – данный водяной аппарат обладает не меньшей популярностью за счёт мощного напора. Немного отличается по характеристикам, в зависимости от страны производителя, но даёт стабильные показатели напора в 60 метров.
«Водолей» – глубинный насос, стоит дороже остальных моделей, но повышенные характеристики напора (до 100 м) и возможность перекачки больших объёмов воды позволяют использовать данный агрегат в крупных хозяйствах.
Если огород можно поливать из неглубоких водоемов с помощью поверхностных электронасосов, простейших маломощных вибрационных помп, погружных дренажников, то с постоянным водоснабжением загородного дома из глубокой скважины дело обстоит иначе. Требуются высокопроизводительные устройства, способные извлекать воду с больших глубин с высоким давлением, при этом их КПД должен быть довольно высоким. Всем этим требованиям в полной мере удовлетворяют центробежные погружные электронасосы, наиболее широко применяемые в бытовом водоснабжении.
Рис. 1 Внешний вид скважинных погружных электронасосов
Принцип действия и устройство центробежных электронасосов
Основным элементом центробежного насоса является двигатель, герметично размещенный в корпусе аппарата, и рабочее колесо в виде диска с односторонней крыльчаткой, закрепленное на его валу. При работе жидкость втягивается через входное отверстие корпуса, расположенное в центральной части рабочего колеса, а его радиально изогнутые лопасти выталкивают ее на периферию. Вода собирается в улиткообразном кольцевом коллекторе и вытесняется наружу через выходной патрубок под давлением следующим потоком воды, поступившей в корпус.
Рис. 2 Принцип работы глубинного насоса центробежного типа
Для повышения давления в системе часто используется несколько колес с отдельными камерами и выводными патрубками, называемые ступенями, от каждой из них к последующей жидкость передается с возрастающим давлением. Центробежные насосы имеют высокий КПД и могут работать с замутненной водой.
Рис. 3 Устройство центробежного насоса для воды
Устройство погружного насоса центробежного типа стандартного промышленного образца, выполненного по ГОСТ, выглядит следующим образом:
- Корпус. В отечественном насосе он сделан из стальной трубы с толстыми стенками — это придает агрегату высокую жесткость и прочность. Для массивных аппаратов применяют штанговый метод крепления в скважине.
- Рабочие колеса сконструированы с динамической разгрузкой — это привело к уменьшению сил давления на осевые подшипники, и существенно увеличило срок их службы.
- Центробежные колеса выполнены по патентованной технологии из прочного пластика, усиленного нержавеющей сталью — это повышает их ресурс работы.
- Для улучшения вывода песка из механизма применены восьмигранные подшипники.
- Входное отверстие насоса закрыто перфорированным встроенным фильтром из нержавейки.
- Из нержавейки сделан и вал электрического двигателя, на котором размещаются рабочие колеса.
- Сборка «беличья клетка» ротора электронасоса выполнена из медного сплава — это увеличивает надежность и производительность работы электродвигателя при больших нагрузках.
- Значительная длина статора и ротора призвана повысить надежность электродвигателя, снизить его восприимчивость к колебаниям питающего напряжения, улучшить условия охлаждения.
- Самоцентрирующийся радиально-упорный подшипник компенсирует осевое давление.
- Обмоточный медный провод статора с высокотемпературным изоляционным покрытием (до 100 С) в виде изолированных жгутов укладывается в его пазах, технология производства снижает реакцию электродвигателя на скачки напряжения и увеличивает его срок службы.
- Вмонтированный обратный клапан препятствует вращению колеса в обратном направлении, удерживает воду в системе, облегчая запуск электродвигателя и предотвращая гидроудары.
Отличительные особенности центробежных электронасосов Grundfos
Датская компания Grundfos считается мировым лидером в производстве насосного оборудования, поэтому ее продукция является ориентиром для любого производителя и имеет весомые отличия от отечественных аналогов. На примере ее электронасосов можно показать, какую конструкцию должна иметь хорошая погружная скважинная помпа и какие функции она должен выполнять. Устройства предназначены для забора воды в скважине или колодце со значительной глубиной и имеют следующие особенности:
Рис. 5 Внешний вид электронасосов Grundfos
- Корпус выполнен из прочной нержавеющей стали, рабочие колеса и некоторые внутренние детали из сверхпрочного полиамида.
- Модульная конструкция электронасоса включает три составные части: управляющую электронику, модуль с двигателем, блок центробежных рабочих колес — это позволяет с легкостью разбирать и собирать устройство.
- Агрегат предназначен для работы с чистой питьевой водой, поэтому материал изготовления рабочих колес и внутренних деталей не оказывает вредного влияния на состав воды.
- Очень прочный корпус позволяет опускать электронасос на значительную глубину, в отличие от отечественных моделей из него не выдавливается масло.
Рис. 6 Устройство скважинного насоса Grundfos SP и SQE
- Обмотка кабеля выполнена из каучука, произведена и сертифицирована в Германии. Материал предназначен для эксплуатации в воде питьевого назначения.
- Электронасосы легки в управлении — на блоке управления CU-301 можно задавать режим работы устройства — менять давление, останавливать насос в скважине, при неполадках в системе на блоке загорается красный индикатор и электронасос останавливается.
- Устройство глубинного насоса включает в себя защиту от перегрузок — при подаче воды в заполненную систему или при забитых трубах электронасос отключается.
- Прибор оснащен защитой от сухого хода, отключающей его при отсутствии воды.
- Имеется защита от скачков электроэнергии — насос переходит в аварийный режим при их значениях больше 315 В. и ниже 150 В.
- Приборы имеют встроенные обратные клапаны из пластика.
Рис. 7 Электроника Grundfos
- Встроенная в насос для скважины электронная система плавного пуска двигателя на постоянных магнитах снижает износ деталей и элементов водопроводной системы после гидравлических ударов при многократных запусках и остановках электронасоса.
- За счет более высокого КПД Grundfos тратят меньше электроэнергии на подъем одинакового с другими насосами объема воды. Частотный преобразователь, встроенный в электронасос и управляющий скоростью вращения рабочих колес, позволяет довести экономию электричества до 40% от стандартного аналога.
- Надежность Grundfos очень высока, они могут работать в скважинах до 20 лет в самых тяжелых условиях.
- Принцип работы SQE позволяет изменять частоту вращения вала от 65% до 100% — это позволяет настроить устройства индивидуально для каждой скважины.
Центробежные электронасосы являются основными устройствами для обеспечения водоснабжения загородных домов. В случае глубоких скважин с тяжелыми условиями эксплуатации соотношение цена – качество – надежность у насосов от известного зарубежного производителя может быть лучше, чем у отечественных аналогов.
Если глубина залегания воды находится ниже 10 м от поверхности земли и необходимо ее добыть, то речь идёт о погружном (иногда такие насосы называют «скважинными»).
Корпус поверхностного насоса находится на суше, на удалении от водного зеркала (поверхности воды), реже встречаются колодезные насосы с поплавком, с помощью которого корпус держится на воде. Но поверхностные насосы не предназначены для глубоких скважин, и если с глубиной колодца до 8–10 м они ещё справляются, то глубже – уже нет.
Разделение видов
Конструктивно глубинные погружные насосы бывают:
- центробежные;
- вихревые;
- шнековые или винтовые;
- вибрационные.
Водяные получили наибольшее распространение за счёт универсальности и долговечности (при должном уходе и профилактике).
Название эта группа насосов получила от принципа работы: лопасти колёс разгоняют жидкость, вследствие чего около вала создаётся разреженное пространство, жидкость выдавливается к периферии и под давлением подаётся вверх.
Вихревые насосы В вихревых моделях нагнетание и последующее продвижение жидкости происходит за счёт создания в камере искусственных завихрений.
Устройство шнековых или винтовых насосов – это современная реинкарнация старого доброго «винта Архимеда».
Эти насосы подают воду с помощью непрерывного вращения шнека (винта): у них стабильный напор, но производительность ниже, чем у центробежных и вихревых моделей.
В основой является мембрана, которая разделяет вибратор и жидкость. Работа вибратора заставляет изгибаться мембрану, образующаяся при этом разность давлений способствует перекачке жидкости.
Недорогой вариант, но к выбору такого агрегата для скважины надо подходить аккуратно. Более других подойдут модели, оснащённые термозащитой, и с нижним забором воды.
На что обращать внимание при выборе
Бесперебойная подача воды в частном доме, не имеющем доступа к централизованной системе водоснабжения, напрямую зависит от правильности выбора насоса.
При выборе необходимо учитывать:
- Глубину скважины и уровень воды в ней. Любой насос рассчитан на конкретную рабочую глубину и это значение один из критериев выбора.
- Мощность подачи воды. Значение зависит от потребления (учитывается снабжение дома, полив и прочее). Бытовые насосы имеют мощность от 5 м3/час. Мощность насоса обычно выбирают «с запасом», но тут, главное, не переборщить: «запас» находит чувствительное отражение в цене агрегата.
- Напор. Измеряется в метрах: прибавив к глубине скважины 30 м, увеличивают полученное значение на 10-15 % (умножив на 1,1 или на 1,15) и округляют в большую сторону. Напор бытовых насосов обычно до 150 м.
- Дебет скважины. Это отношение времени, за которое воду из скважины можно полностью выкачать, ко времени, за которое она вновь заполнится водой. Для выбора насоса достаточно приблизительного значения дебета.
- Диаметр скважины (обычно измеряется в дюймах).
- Цена вопроса.
Это стоимость насоса, с автоматикой для подключения, плюс капроновый шнур или стальной нержавеющий трос, для закрепления насоса. В зависимости от глубины залегания воды, сумма может существенной. А потому ко всем расчётам надо подходить ответственно.
Совет специалиста: существуют сайты, которые считают в режиме online все необходимые данные для формирования заказа на глубинный насос для скважины.
В этом случае действие сводится к занесению исходных значений в «клеточки», а на «выходе» – готов результат. Консультация со специалистом также поможет оптимизировать конечную цену.
Промышленные насосы могут иметь мощность от 20 м3/мин. Такой скважинный высоконапорный центробежный насос с лёгкостью преодолевает 500 м, да и напор 800 м для таких агрегатов не предел.
Напор в таких моделях достигается за счет расположения в корпусе гидравлической части 50 и более ступеней. Эти высокотехнологичные аппараты могут изготавливаться из нержавеющей стали и композитных материалов.
Замечание специалиста: глубинные насосы не боятся «сухого хода»: специальные поплавки контролируют глубину погружения и отключают насос при нехватке воды.
Как правило, все водяные насосы чувствительны к механическим загрязнениям, будь то песок или ил. Долгосрочная бесперебойная работа скважинных насосов достигается при регулярном сервисном обслуживании.
Ведущие изготовители
Глубинный насос Grundfos Современное состояние рынка позволяет выбрать насос в соответствии с требованиями по приемлемой для покупателя цене.
Сегодня доступны агрегаты не только российские, но и многочисленные зарубежные - немецкие, датские, итальянские.
Grundfos – известная датская фирма, основанная в 1945 году, мировой лидер по продажам насосного оборудования, имеет филиалы во многих странах мира, в том числе и в России (более 20-ти филиалов). Цены на бытовую продукцию от 40 тыс. рублей.
Глубинный насос Wilo Wilo – фирма из Германии (год создания - 1872), производит глубинные насосы как центробежные, так и вихревые и шнековые (винтовые).
Дочерние компании холдинга есть в России и в некоторых европейских странах. Вся продукция имеет международные сертификаты качества.
Для того чтобы эффективно решать такие задачи, как откачка с большой глубины и подача в систему автономного водоснабжения воды, необходимо разбираться в устройстве погружного насоса для скважины. Использование таких насосов позволяет откачивать воду из скважин, глубина которых достигает 80 метров. В данной статье рассмотрим, как работает погружной насос, на какие категории делится и как правильно выбирать такое устройство.
Виды насосного оборудования для откачивания жидких сред из скважин
Основным назначением глубинных насосов является откачивание жидкой среды из подземного источника и ее дальнейшая транспортировка по трубопроводной системе под определенным напором. Гидромашинами данного типа оснащаются различные системы, к которым, в частности, относятся системы автономного водоснабжения и водоотведения, системы орошения и др.
В зависимости от сферы применения глубинные насосы могут относиться к:
- устройствам промышленного назначения, которые за счет высокой мощности способны поднимать перекачиваемую ими жидкость с глубины, доходящей до 1000 метров (такое оборудование отличается значительными размерами и используется в различных отраслях промышленности);
- погружным насосам бытового назначения, применяемым для обеспечения эффективной работы систем автономного водоснабжения загородных домов и дач, а также для функционирования оросительных систем (погружные насосы этого типа отличаются компактными размерами и достаточно высокой мощностью).
По схеме установки в скважине выделяют штанговый и бесштанговый погружные насосы. К устройствам второго типа, в частности, относятся насосные установки с электрическими центробежными насосами (УЭЦН).
Штанговый насос – это гидромашина, приводной двигатель которой располагается на поверхности земли, вне скважины, при этом в перекачиваемую жидкую среду погружается только его заборная часть. Штанги, присутствующие в конструкции такого устройства, предназначены для того, чтобы передать тягу, создаваемую приводным электродвигателем, к заборной части.
Приводной электродвигатель бесштанговых насосов располагается в одном корпусе с заборным механизмом и погружается в перекачиваемую жидкую среду вместе с ним. Такие погружные устройства получили наибольшее распространение, так как они являются более удобными и в монтаже, и в эксплуатации.
На различные типы погружное насосное оборудование разделяется также по конструктивному исполнению и принципу действия. Так, в зависимости от данных параметров различают глубинные насосы центробежного и вихревого, или вибрационного, типа.
Погружной центробежный насос – это устройство, основным рабочим органом которого является колесо с лопатками, закрепленное на валу, вращающемся при помощи электродвигателя. При вращении такого колеса (крыльчатки) перекачиваемая жидкость, находящаяся во внутренней камере, под действием оказываемой на нее центробежной силы отбрасывается к стенкам камеры, что и способствует выталкиванию жидкой среды в напорный патрубок. В то же время в центральной части камеры создается разрежение воздуха, за счет чего новая порция перекачиваемой жидкости всасывается из находящейся в скважине трубы.
Скважинный погружной насос «Джилекс»
Для того чтобы не допустить попадания во внутреннюю часть центробежного погружного насоса твердых включений, содержащихся в перекачиваемой жидкости, использовать такие устройства следует в комплекте с фильтрами грубой очистки, устанавливаемыми на подающей трубе. Наиболее значимым недостатком центробежных насосов, которые могут эксплуатироваться в круглогодичном режиме, является их достаточно высокая стоимость, если сравнивать ее с ценой на оборудование вихревого типа.
Вихревые (или вибрационные) глубинные насосы используются в тех случаях, когда откачать воду требуется из скважины небольшой глубины. Принцип работы устройств данного типа заключается в том, что в их внутренней части создаются высокочастотные колебания, которые приводят в движение механический поршень. Последний и обеспечивает всасывание перекачиваемой среды из подающей трубы.
К наиболее значимым достоинствам рассматриваемых насосов следует отнести:
- компактные размеры;
- невысокую стоимость (по сравнению с ценой на центробежные насосы);
- минимальное потребление электроэнергии.
Среди минусов погружных насосов вихревого типа обычно выделяют:
- разрушение стенок скважины от вибраций (минимизировать вибрационное воздействие вихревого насоса на стенки скважины можно, если надеть на его корпус резиновые кольца);
- невысокую мощность;
- достаточно низкую производительность перекачивания жидкой среды.
Вибрационный насос для скважины «Малыш»
Конструктивные особенности глубинных насосов
Устройство глубинного насоса и его конструктивные особенности во многом определяются принципом действия и типом приводного электродвигателя этой гидромашины. Забор перекачиваемой жидкой среды при использовании таких насосов осуществляется по специальной трубе, помещаемой в шахту обслуживаемой скважины или в колодец. За электропитание приводного электродвигателя, располагаемого на определенной глубине, отвечает электрический кабель, помещенный в защитную оболочку.
В устройстве скважинного насоса центробежного типа можно выделить две основные части:
- приводной электродвигатель, который может быть встроенным или наружным;
- непосредственно саму насосную часть оборудования.
Если приводной двигатель насоса является встроенным, его, как правило, размещают в нижней части устройства. Забор воды при использовании насосов данного типа может осуществляться как через верхнюю, так и через нижнюю часть их корпуса. Предпочтение в данном случае отдают забору перекачиваемой жидкости через нижнюю часть корпуса, так как это позволяет прочистить глубинную часть скважины от скапливающихся в ней ила и песка. Погружные насосные устройства, что очень удобно, охлаждаются жидкой средой, в которую они помещены. Это позволяет защитить такие устройства от перегрева, способного быстро привести их в негодность. Глубинные насосы центробежного типа, хотя и являются более сложными по конструкции, чем вибрационные устройства, отличаются более высокой надежностью, производительностью и более длительным эксплуатационным сроком.
Основными элементами конструкции вихревых погружных насосов являются корпус, специальный стакан, приводной электродвигатель и вибратор. Вибратор в данных устройствах является самым сложным конструктивным элементом, состоящим из якоря, резинового амортизатора и регулирующих шайб. Необходимые условия для забора жидкости из скважины, осуществляемого вибрационным насосом, создает его резиновый амортизатор, который в процессе работы такого устройства сжимается и разжимается.
Обязательным элементом оснащения погружного насосного оборудования является фильтр грубой очистки, защищающий внутреннюю часть таких устройств от попадания в нее твердых включений, содержащихся в перекачиваемой среде. Для обеспечения более эффективной работы погружного насосного оборудования и обеспечения его защиты от негативных факторов используются различные датчики, автоматически останавливающие насос при возникновении внештатных ситуаций (слишком высоком содержании в составе перекачиваемой жидкости ила и песка, снижении уровня воды в скважине и др.).
Среди различных видов насосного оборудования, используемого для откачивания воды из скважины или колодца, наибольшей популярностью пользуются именно погружные устройства. Объясняется такая популярность целым рядом достоинств погружных насосов, к числу которых следует отнести:
- отсутствие шума при работе;
- возможность обеспечения бесперебойной подачи воды из обслуживаемой скважины;
- легкость монтажа;
- возможность обеспечить подачу воды из скважин значительной глубины;
- компактные габариты;
- отсутствие необходимости в дополнительном охлаждении приводного двигателя;
- антикоррозионные свойства материалов, из которых изготавливается корпус.
Без глубинного насоса практически не обойтись в том случае, если глубина скважины, из которой предстоит откачивать жидкую среду, превышает 10 метров.
Выбирая такое устройство, следует обращать внимание на такие параметры, как:
- суммарная потребность точек водозабора в воде, которую должен обеспечить подбираемый насос;
- характеристики скважины, из которой предстоит откачивать воду (диаметр и глубина);
- геологические данные участка, на котором выполнено бурение скважины (глубина, на которой располагаются подземные воды, тип почвы и др.);
- наличие на участке, на котором планируется установить насосное оборудование, источника электропитания.
В этой статье мы постарались собрать все возможные принципы работы насосов. Часто, в большом разнообразии марок и типов насосов достаточно трудно разобраться не зная как работает тот или иной агрегат. Мы постарались сделать это наглядным, так как лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать.
В большинстве описаний работы насосов в интернете есть только разрезы проточной части (в лучшем случае схемы работы по фазам). Это не всегда помогает разобраться в том как именно функционирует насос. Тем более, что не все обладают инженерным образованием.
Надеемся, что этот раздел нашего сайта не только поможет вам в правильном выборе оборудования, но и расширит ваш кругозор.
С давних времен стояла задача подъема и транспортировки воды. Самыми первыми устройствами такого типа были водоподъемные колеса. Считается, что их изобрели Египтяне.
Водоподъемная машина представляла собой колесо, по окружности которого были прикреплены кувшины. Нижник край колеса был опущен в воду. При вращении колеса вокруг оси, кувшины зачерпывали воду из водоема, а затем в верхней точке колеса, вода выливалась из кувшинов в специальный приемный лоток. для вращения устройства применялать мускульная сила человека или животных.
Архимед (287–212 гг. до н. э.), великий ученый древности, изобрел винтовое водоподъемное устройство, позже названное в его честь. Это устройство поднимало воду с помощью вращающегося внутри трубы винта, но некоторое количество воды всегда стекало обратно, т. к. в те времена эффективные уплотнения были неизвестны. В результате, была выведена зависимость между наклоном винта и подачей. При работе можно было выбрать между большим объемом поднимаемой воды или большей высотой подъема. Чем больше наклон винта, тем больше высота подачи при уменьшении производительности.
Первый поршневой насос для тушения пожаров, изобратенный древнегреческим механиком Ктесибием, был описан еще в 1 веке до н. э. Эти насосы, по праву, можно считать самыми первыми насосами. До начала 18 века насосы этого типа использовались довольно редко, т.к. изготовленные из дерева они часто ломались. Развитие эти насосы получили после того, как их начали изготавливать из металла.
С началом промышленной революции и появлением паровых машин, поршневые насосы стали использовать для откачки воды из шахт и рудников.
В настоящее время, поршневые насосы используются в быту для подъема воды из скважин и колодцев, в промышленности - в дозировочных насосах и насосах высокого давления.
Существуют и поршневые насосы, объединенные в группы: двухплунжерные, трехплунжерные, пятиплунжерные и т.п.
Принципиально отличаются количеством насосов и их взаимным расположением относительно привода.
На картинке вы можете увидеть трехплунжерный насос.
Крыльчатые насосы являются разновидностью поршневых насосов. Насосы этого типа были изобретены в середине 19 века.
Насосы являются двухходовыми, то есть подают воду без холостого хода.
Применяются, в основном, в качестве ручных насосов для подачи топлива, масел и воды из скважин и колодцев.
Конструкция:
Внутри чугунного корпуса размещены рабочие органы насоса: крыльчатка, совершающая возвратно-поступательные движения и две пары клапанов (впускные и выпускные). При движении крыльчатки происходит перемещение перекачиваемой жидкости из всасывающей полости в нагнетательную. Система клапанов препятствует перетоку жидкости в обратном направлении
Насосы этого типа имеют в своей конструкции сильфон ("гармошку"), сжимая который производят перекачку жидкости. Конструкция насоса очень простая и состоит всего из нескольких деталей.
Обычно, такие насосы изготавливают из пластика (полиэтилена или полипропилена).
Основное применение - выкачивание химически активных жидкостей из бочек, канистр, бутылей и т.п.
Низкая цена насоса позволяет использовать его в качестве одноразового насоса для перекачивания едких и опасных жидкостей с последующей утилизацией этого насоса.
Пластинчато-роторные (или шиберные) насосы представляют собой самовсасывающие насосы объемного типа. Предназначены для перекачивания жидкостей. обладающих смазывающей способностью (масла. дизельное топливо и т.п.). Насосы могут всасывать жидкость "на сухую", т.е. не требуют предварительного заполнени корпуса рабочей жидкостью.
Принцип работы: Рабочий орган насоса выполнен в виде эксцентрично расположенного ротора, имеющего продольные радиальные пазы, в которых скользят плоские пластины (шиберы), прижимаемые к статору центробежной силой.
Так как ротор расположен эксцентрично, то при его вращении пластины, находясь непрерывно в соприкосновении со стенкой корпуса, то входят в ротор, то выдвигаются из него.
Во время работы насоса на всасывающей стороне образуется разрежение и перекачиваемая масса заполняет пространство между пластинами и далее вытесняется в нагнетательный патрубок.
Шестеренные насосы с наружным зацеплением шестерен предназначены для перекачивания вязких жидкостей, обладающих смазывающей способность.
Насосы обладают самовсасыванием (обычно, не более 4-5 метров).
Принцип действия:
Ведущая шестерня находится в постоянном зацеплении с ведомой и приводит её во вращательное движение. При вращении шестерён насоса в противоположные стороны в полости всасывания зубья, выходя из зацепления, образуют разрежение (вакуум). За счёт этого в полость всасывания поступает жидкость, которая, заполняя впадины между зубьями обеих шестерён, перемещается зубьями вдоль цилиндрических стенок в корпусе и переносится из полости всасывания в полость нагнетания, где зубья шестерён, входя в зацепление, выталкивают жидкость из впадин в нагнетательный трубопровод. При этом между зубьями образуется плотный контакт, вследствие чего обратный перенос жидкости из полости нагнетания в полость всасывания невозможен.
Насосы аналогичны по принципу работы обычному шестеренному насосу, но имеют более компактные размеры. Из минусов можно назвать сложность изготовления.
Принцип действия:
Ведущая шестерня приводится в действие валом электродвигателя. Посредством захвата зубьями ведущей шестерни, внешнее зубчатое колесо также вращается.
При вращении проемы между зубьями освобождаются, объем увеличивается и создается разряжение на входе, обеспечивая всасывание жидкости.
Среда перемещается в межзубьевых пространствах на сторону нагнетания. Серп, в этом случае, служит в качестве уплотнителя между отделениями засасывания и нагнетания.
При внедрении зуба в межзубное пространство объем уменьшается и среде вытесняется к выходу из насоса.
Кулачковые (коловратные или роторные) насосы предназначены для бережной перекачки вызких продуктов, содержащих частицы.
Различная форма роторов, устанавливаемая в этих насосах, позволяет перекачивать жидкости с большими включениями (например, шоколад с цельными орехами и т.п.)
Частота вращения роторов, обычно, не превышает 200...400 оборотов, что позволяет производить перекачивание продуктов не разрушая их структуру.
Применяются в пищевой и химической промышленности.
На картинке можно посмотреть роторный насос с трехлепестковыми роторами.
Насосы такой конструкции применяются в пищевом производстве для бережной перекачки сливок, сметаны, майонеза и тому подобны жидкостей, которые при перекачивании насосами других типов могут повреждать свою структуру.
Например, при перекачке центробежным насосом (у которого частота вращения колеса 2900 об/мин) сливок, они взбиваются в масло.
Импеллерный насос (ламельный, насос с мягким ротором) является разновидностью пластинчато-роторного насоса.
Рабочим органом насоса является мягкий импеллер, посаженый с эксцентриситетом относительно центра корпуса насоса. За счет этого при вращении рабочего колеса изменяется объем между лопастями и создается разряжение на всасывании.
Что происходит дальше видно на картинке.
Насосы являются самовсасывающими (до 5 метров).
Преимущество - простота конструкции.
Название этого насоса происходит от формы рабочего органа – диска, выгнутого по синусоиде. Отличительной особенностью синусных насосов является возможность бережного перекачивания продуктов содержащих крупные включения без их повреждения.
Например, можно легко перекачивать компот из персиков с включениями их половинок (естественно, что размер перекачиваемых без повреждения частиц зависит от объема рабочей камеры. При выборе насоса нужно обращать на это внимание).
Размер перекачиваемых частиц зависит от объема полости между диском и корпусом насоса.
Насос не имеет клапанов. Конструктивно устроен очень просто, что гарантирует долгую и безотказную работу.
Принцип работы:
На валу насоса, в рабочей камере, установлен диск, имеющий форму синусоиды. Камера разделена сверху на 2 части шиберами (до середины диска), которые могут свободно перемещаться в перпендикулярной к диску плоскости и герметизировать эту часть камеры не давая жидкости перетекать с входа насоса на выход (см. рисунок).
При вращении диска он создает в рабочей камере волнообразное движение, за счет которого происходит перемещение жидкости из всасывающего патрубка в нагнетательный. За счет того, что камера наполовину разделена шиберами, жидкость выдавливается в нагнетательный патрубок.
Основной рабочей частью эксцентрикового шнекового насоса является винтовая (героторная) пара, которая определяет как принцип работы, так и все базовые характеристики насосного агрегата. Винтовая пара состоит из неподвижной части – статора, и подвижной – ротора.
Статор – это внутренняя n+1-заходная спираль, изготовленная, как правило, из эластомера (резины), нераздельно (либо раздельно) соединенного с металлической обоймой (гильзой).
Ротор – это внешняя n-заходная спираль, которая изготавливается, как правило, из стали с последующим покрытием или без него.
Стоит указать, что наиболее распространены в настоящее время агрегаты с 2-заходными статором и 1-заходным ротором, такая схема является классической практически для всех производителей винтового оборудования.
Важным моментом, является то, что центры вращения спиралей, как статора, так и ротора смещены на величину эксцентриситета, что и позволяет создать пару трения, в которой при вращении ротора внутри статора создаются замкнутые герметичные полости вдоль всей оси вращения. При этом количество таких замкнутых полостей на единицу длины винтовой пары определяет конечное давление агрегата, а объем каждой полости – его производительность.
Винтовые насосы относятся к объемным насосам. Эти типы насосов могут перекачивать высоковязкие жидкости, в том числе с содержанием большого количества абразивных частиц.
Преимущества винтовых насосов:
- самовсасывание (до 7...9 метров),
- бережное перекачивание жидкости, не разрушающее структуру продукта,
- возможность перекачивания высоковязких жидкостей, в том числе содержащих частицы,
- возможность изготовления корпуса насоса и статора из различных материалов, что позволяет перекачивать агрессивные жидкости.
Насосы этого типа получили большое распространение в пищевой и нефтехимической промышленности.
Насосы этого типа предназначены для перекачивания вязких продуктов с твердыми частицами. Рабочим органом является шланг.
Преимущество: простота конструкции, высокая надежность, самовсасывание.
Принцип работы:
При вращении ротора в глицерине башмак полностью пережимает шланг (рабочий орган насоса), расположенный по окружности внутри корпуса, и выдавливает перекачиваемую жидкость в магистраль. За башмаком шланг восстанавливает свою форму и всасывает жидкость. Абразивные частицы вдавливаются в эластичный внутренний слой шланга, затем выталкиваются в поток, не повреждая шланга.
Вихревые насосы предназначены для перекачивания различных жидкотекучих сред. насосы обладают самовсасыванием (после залива корпуса насоса жидкостью).
Преимущества: простота конструкции, высокий напор, малые размеры.
Принцип действия:
Рабочее колесо вихревого насоса представляет собой плоский диск с короткими радиальными прямолинейными лопатками, расположенными на периферии колеса. В корпусе имеется кольцевая полость. Внутренний уплотняющий выступ, плотно примыкая к наружным торцам и боковым поверхностям лопаток, разделяет всасывающий и напорный патрубки, соединенные с кольцевой полостью.
При вращении колеса жидкость увлекается лопатками и одновременно под воздействием центробежной силы закручивается. Таким образом, в кольцевой полости работающего насоса образуется своеобразное парное кольцевое вихревое движение, почему насос и называется вихревым. Отличительная особенность вихревого насоса заключается в том, что один и тот же объем жидкости, движущейся по винтовой траектории, на участке от входа в кольцевую полость до выхода из нее многократно попадает в межлопастное пространство колеса, где каждый раз получает дополнительное приращение энергии, а следовательно, и напора.
Газлифт (от газ и англ. lift - поднимать), устройство для подъёма капельной жидкости за счёт энергии, содержащейся в смешиваемом с ней сжатом газе. Газлифт применяют главным образом для подъёма нефти из буровых скважин, используя при этом газ, выходящий из нефтеносных пластов. Известны подъёмники, в которых для подачи жидкости, главным образом воды, используют атмосферный воздух. Такие подъёмники называют эрлифтами или мамут-насосами.
В газлифте, или эрлифте, сжатый газ или воздух от компрессора подаётся по трубопроводу, смешивается с жидкостью, образуя газожидкостную или водо-воздушную эмульсию, которая поднимается по трубе. Смешение газа с жидкостью происходит внизу трубы. Действие газлифта основано на уравновешивании столба газожидкостной эмульсии столбом капельной жидкости на основе закона сообщающихся сосудов. Один из них - буровая скважина или резервуар, а другой - труба, в которой находится газожидкостная смесь.
Мембранные насосы относятся к объемным насосам. Существуют одно- и двухмембранные насосы. Двухмембраные, обычно выпускаются с приводом от сжатого воздуха. На нашем рисунке показан именно такой насос.
Насосы отличатся простотой конструкции, обладают самовсасыванием (до 9 метров), могут перекачивать химически агрессивные жидкости и жидкости с большим содержанием частиц.
Принцип работы:
Две мембраны, соединенные валом, перемещаются вперед и назад под воздействием попеременного нагнетания воздуха в камеры позади мембран с использованием автоматического воздушного клапана.
Всасывание: Первая мембрана создает разрежение, когда она движется от стенки корпуса.
Нагнетание: Вторая мембрана одновременно передает давление воздуха на жидкость, находящуюся в корпусе, проталкивая ее по направлению к выпускному отверстию. Во время каждого цикла давление воздуха на заднюю стенку выпускающей мембраны равно давлению, напору со стороны жидкости. Поэтому мембранные насосы могут работать и при закрытом выпускном клапане без ущерба для срока службы мембраны
Шнековые насосы часто путают с винтовыми. Но это совершенно разные насосы, как можно увидеть в нашем описании. Рабочим органом является шнек.
Насосы этого типа могут перекачивать жидкости средней вязкости (до 800 сСт), обладают хорошей всасывающей способностью (до 9 метров), могут перекачивать жидкости с крупными частицами (размер определяется шагом шнека).
Применяются для перекачивания нефтешламов, мазутов, солярки и т.п.
Внимание! Насосы НЕСАМОВСАСЫВАЮЩИЕ. Для работы в режиме всасывания требуется заливка корпуса насоса и всего всасывающего шланга)
Центробежный насос
Центробежные насосы являются самыми распространенными насосами. Название происходит от принципа действия: насос работает за счет центробежной силы.
Насос состоит из корпуса (улиитки) и расположенного внутри рабочего колеса с радиальными изогнутыми лопастями. Жидкость попадает в центр колеса и под действием центробежной силы отбрасывается к его перифирии а затем выбрасывается через напорный патрубок.
Насосы используются для перекачивания жидких сред. Существуют модели для химически активный жидкостей, песка и шлама. Отличаются материалами корпуса: для химических жидкостей используют различные марки нержавеющих сталей и пластика, для шламов - износостойкие чугуны или насосы с покрытием из резины.
Массовое использование центробежных насосов обусловлено простотой конструкции и низкой себестоимостью изготовления.
Многосекционный насос
Многосекционные насосы - это насосы с несколькоми рабочими колесами, расположенными последовательно. Такая компоновка нужна тогда, когда необходимо большое давление на выходе.
Дело в том, что обычное центробежное колесо выдает максимальное давление 2-3 атм.
По этому, для получения более высоких значение напора, используют несколько последовательно установленных центробежных колес.
(по сути, это несколько последовательно соединенных центробежных насосов).
Такие типы насосов используют в качестве погружных скважинных и в качестве сетевых насосов высокого давления.
Трехвинтовой насос
Трехвинтовые насосы предназначены для перекачивания жидкостей, обладающих смазывающей способностью, без абразивных механических примесей. Вязкость продукта - до 1500 сСт. Тип насоса объемный.
Принцип работы трехвинтового насоса понятен из рисунка.
Насосы этого типа применяются:
- на судах морского и речного флота, в машинных отделениях,
- в системах гидравлики,
- в технологических линиях подачи топлива и перекачивания нефтепродуктов.
Струйный насос
Струйный насос предназначен для перемещения (откачки) жидкостей или газов с помощью сжатого воздуха (или жидкости и пара), подающегося через эжектор. Принцип работы насоса основан на законе Бернули (чем выше скорость течения жидкости в трубе, тем меньше давление этой жидкости). Этим обусловлена форма насоса.
Конструкция насоса чрезвычайно проста и не имеет движущихся деталей.
Насосы этого типа можно использовать в качестве вакуумный насосов или насосов для перекачивания жидкости (в том числе, содержащих включения).
для работы насоса необходим подвод сжатого воздуха или пара.
Струйные насосы, работающие от пара, называют пароструйными насосами, работающие от воды - водоструйными насосами.
Насосы, отсасывающие вещество и создающие разряжение, называются эжекторами. Насосы нагнетающие вещество под давлением - инжекторами.
Этот насос работает без подвода электроэнергии, сжатого воздуха и т.п. Работа насоса этого типа основана на энергии поступающей самотеком воды и гидроудара, возникающего при резком её торможении.
Принцип работы гидротаранного насоса:
По всасывающей наклонной трубе вода разгоняется до некоторой скорости, при которой отбойный подпружиненный клапан (справа), преодолевает усилие пружины и закрывается, перекрывая поток воды. Инерция резко остановленной воды во всасывающей трубе создает гидроудар (т.е. кратковременно резко возрастает давление воды в питающей трубе). Величина этого давления зависит от длины питающей трубы и скорости потока воды.
Возросшее давление воды открывает верхний клапан насоса и часть воды из трубы проходит в воздушный колпак (прямоугольник сверху) и отводящую трубу (слева от колпака). Воздух в колпаке сжимается, накапливая энергию.
Т.к. вода в питающей трубе остановлена, давление в ней падает, что приводит к открытию отбойного клапана и закрытию верхнего клапана. После этого вода из воздушного колпака выталкивается давлением сжатого воздуха в отводящую трубу. Так как отбойный клапан открылся, вода снова разгоняется и цикл работы насоса повторяется.
Спиральный вакуумный насос
Спиральный вакуумный насос представляет собой объёмный насос внутреннего сжатия и перемещения газа.
Каждый насос состоит из двух высокоточных спиралей Архимеда (серповидные полости) расположенных со смещением в 180° друг относительно друга. Одна спираль неподвижна, а другая крутится двигателем.
Подвижная спираль совершает орбитальное вращение, что приводит к последовательному уменьшению газовых полостей, по цепочке сжимая и перемещая газ от периферии к центру.
Спиральные вакуумные насосы относятся к категории «сухих» форвакуумных насосов, в которых не используются вакуумные масла для уплотнения сопряженных деталей (нет трения - не нужно масло).
Одной из сфер применения данного вида насосов являются ускорители частиц и синхротроны, что само по себе уже говорит о качестве создаваемого вакуума.
Ламинарный (дисковый) насос
Ламинарный (дисковый) насос является разновидностью центробежного насоса, но может выполнять работу не только центробежных, но и прогрессивных полостных насосов, лопастных и шестеренчатых насосов, т.е. перекачивать вязкие жидкости.
Рабочее колесо ламинарного насоса представляет собой два и более параллельных диска. Чем больше расстояние между дисками, тем более вязкую жидкость может перекачивать насос. Теория физики процесса: в условиях ламинарного течения слои жидкости движутся с различной скоростью по трубе: слой, наиболее близкий к неподвижной трубе (так называемый пограничный слой), течёт медленнее, чем более глубокие (близкие к центру трубы) слои текущей среды.
Аналогично, когда жидкость поступает в дисковый насос, на вращающихся поверхностях параллельных дисков рабочего колеса образуется пограничный слой. По мере вращения дисков энергия переносится в последовательные слои молекул в жидкости между дисками, создавая градиенты скорости и давления по ширине условного прохода. Эта комбинация граничного слоя и вязкого перетаскивания приводит к возникновению перекачивающего момента, который «тянет» продукт через насос в плавном, почти не пульсирующем потоке.
*Информация взята из открытых источников.