admin / 02.03.2018

Погружной насос для скважины

Содержание

Скважинный насос

В этой статье будет предложена инструкция с описанием основных параметров скважинных насосов, которая поможет принять правильное решение в пользу того или иного агрегата.

Кроме того, читателю будут представлены главные критерии выбора, на которые следует обратить внимание при его покупке, а также краткое руководство о том, как правильно подобрать насос для скважины, обладающей теми или иными техническими характеристиками.

На фото показана схема водоснабжения загородного дома.

Поверхностные насосы

Для откачки воды из подземных скважин существует два типа насосных агрегатов: поверхностные и погружные. Как уже ясно из названия, поверхностные насосы устанавливаются на поверхности земли в непосредственной близости от устья скважины.

Они являются более дешевыми, простыми в установке и обслуживании, однако имеют некоторые особенности работы, которые существенно ограничивают их удобство и область применения:

  • Для их установки требуется специальное помещение.
  • Высокий уровень шума в процессе работы.
  • Необходимость принудительного охлаждения двигателя.
  • Перед запуском требуется заливка рабочей жидкости.
  • Максимальное расстояние от высоты расположения рабочего органа до динамического уровня воды в скважине
    может составлять не более 7-8 метров.

Такие насосы целесообразно применять для сезонного использования в поземных источниках без кессона при высоком динамическом уровне жидкости, а также для добычи технической воды в верхних слоях грунтовых вод.

Поверхностная насосная станция с гидроаккумулятором.

Погружные насосы

Наибольшее распространение для откачки воды из скважины получили устройства погружного типа, которые устанавливаются в стволе скважины ниже динамического уровня жидкости непосредственно в толще воды. Они считаются наиболее универсальными и обладают хорошими эксплуатационными качествами.

К преимуществам погружных насосов можно отнести их следующие характеристики:

  • Высокая надежность и долговечность.
  • Способность работать в любых климатических условиях независимо от времени года.
  • Высокие показатели производительности и высоты напора жидкости.
  • Перед запуском не требуется заливка рабочей жидкости.
  • В процессе работы не требуется принудительное охлаждение.
  • Быстрый запуск, низкая инерционность и бесшумная работа делают их идеальным вариантом для работы в паре с автоматизированной системой водоснабжения частного дома или приусадебного хозяйства.

Разнообразие агрегатов погружного типа.

Из недостатков погружных насосов наиболее ощутимыми является их достаточно высокая цена и более сложный процесс монтажа, обслуживания и ремонта.

Принимая во внимание все плюсы и минусы агрегатов такого типа, их использование является приоритетным для добычи воды из подземных источников, поэтому в дальнейшем речь будет идти именно о насосах погружного типа.

Расположение погружного агрегата в стволе скважины.

Расход воды

Одним из важнейших показателей любого насоса является расход воды или другими словами — его производительность. Это значение характеризуется величиной объема перекачиваемой жидкости за единицу времени, например 6 кубометров в час или 0,5 кубометра в минуту.

Чтобы знать, как подобрать скважинный насос по этому признаку, необходимо выяснить дебит скважины. Под дебитом понимается ее способность выдавать воду для откачки с определенной скоростью без существенного снижения динамического уровня.

Обычно дебит указывается в техническом паспорте скважины, который выдает буровая компания, однако точное значение дебита для каждой конкретной скважины определить очень сложно, так как эта величина непостоянная и с течением времени может меняться в зависимости от различных условий.

Следует лишь сказать, что рекомендуемая производительность насоса должна быть на 10-20% меньше дебита скважины. Это позволит наиболее рационально использовать водоносный пласт и в тоже время избежать осушения скважины и работы насоса в режиме сухого хода.

Фрагмент технического паспорта с графической схемой литоразреза почвы и указанием статического уровня воды.

Совет! Наиболее оптимальный дебит скважины достигается при соблюдении следующих условий: во время откачки воды на протяжении одного часа, разница между статическим и динамическим уровнями должна составлять не более 1 метра.

Высота напора

Еще одним важным параметром, который влияет на подбор скважинного насоса, является максимальная относительная высота, на которую он способен поднять рабочую жидкость. Необходимая величина высоты напора главным образом зависит от глубины скважины и уровня расположения над землей наивысшей точки потребления воды в здании.

Для того чтобы точно рассчитать необходимую высоту напора нужно сложить глубину расположения насоса относительно уровня земли и максимальную высоту расположения потребителей воды. Кроме того, для обеспечения нормального рабочего давления в системе водоснабжения необходимо к полученному значению прибавить еще 30 метров, что соответствует давлению 3 Бар.

Графическая схема для расчёта высоты напора.

Обратите внимание! В качестве примера рассмотрим скважину глубиной 40 метров, расположенную рядом с двухэтажным домом высотой 6 метров. Чтобы определить высоту напора, необходимо сложить длину напорной трубы (40 м) с высотой второго этажа дома (6 м) и прибавить высоту необходимую для достижения рабочего давления системы (30 м). Таким образом, оптимальная высота напора насоса составит ~ 80 м.

Диаметр обсадной колонны

Для выбора правильного размера насоса необходимо знать внутренний диаметр труб обсадной колонны. Основная масса погружных агрегатов выпускается двух типоразмеров в зависимости от своего внешнего диаметра 3 дюйма или 4 дюйма. В миллиметрах это соответственно ~75 и ~100 мм.

При бурении скважины следует иметь в виду, что более широкий ассортимент продукции выпускается в размерном ряде 4 дюйма, поэтому трубы для обсадной колонны лучше использовать с внутренним диаметром не менее 110 мм.

Погружные агрегаты с диаметром 3 дюйма ,кроме того, что встречаются реже и в меньшем ассортименте имеют также более высокую стоимость по сравнению с 4х дюймовыми. Поэтому при установке погружного насоса в скважину своими руками рекомендуется отдавать предпочтение моделям с диаметром корпуса 4 дюйма.

Обратите внимание! Выбирая агрегат для бытового водоснабжения жилого дома, учитывая среднесуточный расход воды для семьи из 4х человек его производительность должна составлять 3-4 м³/час.

Виды погружных насосов для чистой воды ↑

Самыми востребованными разновидностями устройств погружного типа являются одноступенчатые и многоступенчатые аппараты горизонтального положения. Они способны работать в сложных условиях (даже в жидкости с большим содержанием газов) и поднимать значительные объемы воды с большой глубины.

Чем глубже скважина, тем мощнее должен быть прибор. Как правило, в конструкцию входит несколько рабочих ступеней, состоящих из колес и диффузоров. Принцип работы погружного насоса не позволяет использовать его в грязной или замутненной воде: на каждом этапе давление увеличивается, а сильный напор воды, сдобренной абразивными частицами, может повредить механизм.

По виду двигателя выделяют штанговые и бесштанговые модели. В первых мотор располагается отдельно от самого насоса, а передача энергии происходит через штанговый привод. Во втором варианте электродвигатель находится в водозаборной шахте.

Выбор погружных насосов лучше доверить специалисту

Колодезные насосы ↑

Колодезные насосы предназначены для водозаборов глубиной не более 50 метров. Чаще всего такие аппараты работают по вибрационному типу: мотор размещается внутри корпуса резиновой мембраны, которая изменяет форму и тем самым «проталкивает» воду наверх. Впускной клапан открывается при понижении давления, выпускной – при повышении. Особенностью конструкции является большой диаметр, что значительно ограничивает сферы ее применения (колодцы и широкие скважины).

Чтобы избежать «сухого хода» и связанных с ним поломок, колодезный насос должен постоянно находиться ниже уровня воды. О критическом уровне могут сигнализировать дополнительные устройства: поплавки, выключатели или электронные автоматические системы.

«Малыш» – один из самых популярных погружных насосов

Скважинные насосы ↑

Скважинные устройства функционируют в шахтах, полностью заполненных водой. Насосы, оборудованные герметичным корпусом с антикоррозийным покрытием, способны работать на глубине до 300 метров. Небольшой размер позволяет использовать погружные приборы даже в узких артезианских скважинах.

Как правило, для глубоких водозаборов подходят модели центробежного типа, но в некоторых случаях допускается установка аппарата с мембраной (вибрационный тип).

Стоимость устройства зависит не только от его мощности, но и от качества использованных материалов и наличия автоматической системы управления. Самыми дорогими считаются центробежные аппараты: они одинаково хорошо работают в песчаных и артезианских скважинах, а при необходимости могут применяться для перекачки масел и других вязких жидкостей.

Важно! Не приобретайте насос до бурения скважины. Глубина залегания водоносных пластов может сильно отличаться от ваших ожиданий.

Принцип работы погружного насоса ↑

Центробежные модели ↑

Классический центробежный насос состоит из спиралевидного корпуса и многолопастного колеса (или нескольких колес), закрепленного внутри. Лопасти загнуты в сторону, противоположную вращательному движению колеса. Механизм соединен с напорным и всасывающим трубопроводом через систему патрубков.

Принцип действия погружного насоса довольно прост. При помощи мотора колеса начинают вращение вокруг собственной оси, расположенные на них лопасти создают подъемную (центробежную) силу, которая и перемещает жидкость вдоль втулки. Повышенное давление «проталкивает» воду в трубопровод. Из-за особенностей конструкции поток «закручивается», поэтому в некотором отдалении от втулки располагается выравнивающее устройство: вода проходит сквозь него, а затем поступает в напорный водопровод.

Центробежный насос работает за счет вращения лопастей

Вибрационные приборы ↑

Вибрационный насос состоит из нескольких элементов:

  • Электромагнит с П-образным сердечником, залитый смесью эпоксидной смолы и кварцевого песка;
  • Вибратор с закрепленным штоком (на обратной стороне установлена резиновая шайба – амортизатор);
  • Нагнетающая и всасывающая камеры;
  • Поршневые шайбы (в зависимости от их количества регулируется производительность поршня);
  • Обратные клапаны, удерживающие воду в трубопроводе;
  • Резиновый поршень;
  • Патрубки для отвода жидкости в водопровод.

Обратите внимание! Самым проблемным местом системы считаются поршни и клапаны обратного хода: при сильных загрязнениях воды резина быстро портится, и насос выходит из строя.

Детальная схема устройства вибрационного насоса

Принцип работы погружного насоса вибрационного типа основан на перепадах давления:

  • При включении в сеть обмотка катушки создает электромагнитное поле, которое притягивает к себе находящийся в нагнетающей камере вибратор.
  • Диафрагма изгибается, за счет чего давление уменьшается.
  • Через систему обратных клапанов вода поступает из шахты во всасывающую камеру.
  • Через несколько мгновений намагничивание пропадает, шток отбрасывается назад.
  • Поршень направляет воду во всасывающую камеру.

Намагничивание и размагничивание происходит с периодичностью до 100 раз в секунду. Перепады давления образуют вибрации, которые и дали название типу насоса.

Как выбрать погружной насос ↑

Даже самый дорогой и мощный аппарат не принесет пользы, если выбирать его наобум. Если у вас нет должного опыта в вопросах водоснабжения, лучше отдать подбор насоса на откуп специалистам. При покупке необходимо учесть все параметры:

  • Расстояние от водозабора до дома;
  • Планируемый объем водопотребления;
  • Наличие фильтрационной системы;
  • Принцип работы погружного насоса.

Исходя из этих данных, рассчитываются необходимые характеристики:

  • Мощность (Вт или кВт). Показывает объем выкачиваемой воды за единицу времени.

Важно! Не выбирайте мощность по принципу «чем больше, тем лучше». Лишнее давление только вредит водопроводной системе.

  • Пропускная способность (кубометры в час). Показывает производительность насоса (сколько литров аппарат поднимает из скважины за единицу времени).
  • Максимальный напор. Устройство должно не только поднимать воду, но и транспортировать ее до «конечного потребителя». В расчет входит вся длина «водотрассы» – от дна шахты до смесителя.

Важно! На каждые 10 метров подачи воды нужно прибавить 1 метр потери напора. Если в доме установлена система фильтров, умножьте потери на два.

>Видео: практические рекомендации от профи ↑

Посмотрев видео, вы получите полное представление о том, как работает погружной насос, как выбрать и установить прибор в скважину.

Насос

У этого термина существуют и другие значения, см. Насос (значения). Условное графическое обозначение нереверсивного нерегулируемого насоса

Насо́с — гидравлическая машина, преобразующая механическую энергию приводного двигателя или мускульную энергию (в ручных насосах) в энергию потока жидкости, служащую для перемещения и создания напора жидкостей всех видов, механической смеси жидкости с твёрдыми и коллоидными веществами или сжиженных газов. Разность давлений жидкости на выходе из насоса и присоединённом трубопроводе обусловливает её перемещение.

Неполная классификация насосов по принципу действия и конструкции выглядит следующим образом:

  • импеллерные (ламельные) насосы
  • пластинчатые (шиберные) насосы
    • водокольцевой насос
  • шестерённые насосы
  • аксиально-плунжерные насосы
  • радиально-плунжерные насосы
  • центробежно-шнековые (дисковые, оседиагональные) насосы
  • винтовые (шнековые)
  • поршневые
  • вихревые
  • роторные
  • струйные
  • синусоидальные
  • перистальтические
  • мембранные
  • абсорбционные
  • гидротаранный насос
  • магниторазрядные

> История

Изобретение насоса приписывается Ктесибию и описано в трудах как Герона Александрийского, так и Витрувия.

Характеристики насоса

НАСОСЫ I. Фиг. 1 и 2. Всасывающие насосы. Фиг. 3 и 4. Нагнетательные насосы. Фиг. 5. Крыльчатый насос (разрез). Фиг. 6. Насос Фозе. Фиг. 7. Воздушный насос Ватта. Фиг. 8. Насос Вортингтона.
(рисунок из «ЭСБЕ»)
НАСОСЫ II. Фиг. 9—13. Двухцилиндровый воздушный насос. Фиг. 14. Ртутный воздушный насос Бессель-Гагена. Фиг. 15. Ртутный воздушный насос Кальбаума.
(рисунок из «ЭСБЕ»)
НАСОСЫ III. Фиг. 16. Питательный насос. Фиг. 17. Вращательный насос. Фиг. 18. Крыльчатый насос (внешний вид). Фиг. 19. Насос для жидкой грязи.
(рисунок из «ЭСБЕ»)

Патрубок (точка в гидравлической системе, в которой установлен насос), из которого насос забирает жидкость, называется всасывающим, патрубок, в который нагнетает, — напорным. Патрубки могут находиться на разной высоте, при этом часть энергии насос тратит на преодоление разницы гидростатических давлений между высотой напора z1 и высотой всасывания z0 (это может быть и отрицательная величина).

Напор насоса H {\displaystyle H} — приращение механической энергии единицы массы жидкости между его выходом и входом. Обычно мерой энергии служит высота столба перекачиваемой жидкости (имеющей удельный вес γ {\displaystyle \gamma } при ускорении свободного падения g {\displaystyle g} , здесь в формуле именно удельный вес, а не плотность жидкости): для i {\displaystyle i} -го элемента жидкости с давлением p {\displaystyle p} и скоростью жидкости v i {\displaystyle v_{i}} :

E i = p i γ + z i + v i 2 2 g , {\displaystyle E_{i}={\frac {p_{i}}{\gamma }}+z_{i}+{\frac {v_{i}^{2}}{2g}}{\mbox{,}}}

соответственно, напор насоса:

H = E 1 − E 0 = p 1 − p 0 γ + ( z 1 − z 0 ) + v 1 2 − v 0 2 2 g . {\displaystyle H=E_{1}-E_{0}={\frac {p_{1}-p_{0}}{\gamma }}+(z_{1}-z_{0})+{\frac {v_{1}^{2}-v_{0}^{2}}{2g}}{\mbox{.}}}

Подача — количество жидкости, подаваемое насосом за единицу времени. Может рассматриваться массовая подача G {\displaystyle G} или объёмная подача Q {\displaystyle Q} :

G = γ Q {\displaystyle G=\gamma Q}.

Мощность N {\displaystyle N} — потребление насосом энергии за единицу времени. Полезная мощность N h {\displaystyle N_{h}} — это приращение энергии всего потока жидкости в насосе: N h = G H = γ Q H {\displaystyle \textstyle N_{h}=GH=\gamma QH} . Внутренняя мощность насоса N i {\displaystyle N_{i}} — его полная мощность за исключением потерь на трение механических частей насоса, то есть мощность, сообщаемая жидкости в виде тепловой и механической энергии.

Соотношение полезной и подведённой мощности — это коэффициент полезного действия насоса:

η = N h N {\displaystyle \eta ={\frac {N_{h}}{N}}}.

При этом следует учитывать размерности величин: если, например, напор выражен в метрах, а подача в килограммах в секунду, то мощность в киловаттах вычисляется по формуле:

N = GH102η.

Потери в насосе могут быть гидравлическими (затраты на преодоление гидравлических сопротивлений внутри насоса), объёмными (сокращение подачи насоса по сравнению с подачей рабочего органа) и механическими (трение деталей насоса о жидкость — внутренние механические потери, трение их друг об друга в подшипниках и т. д. — внешние). Учитываются, соответственно, гидравлическим КПД ηг, объёмным ηоб и механическим, разделяющимся на внутренний и внешний, ηм=ηмiηмe. η=ηгηобηм; Ni = Nηмe.

Минимальный избыточный напор всасывания H 0 u m i n {\displaystyle H_{0u~min}} над давлением парообразования жидкости p s {\displaystyle p_{s}} — запас механической энергии жидкости на входе в насос, необходимый для того, чтобы в насосе не возникла кавитация. Избыточный напор всасывания определяется как:

H 0 u = p 0 a − p s γ + v 0 2 2 g , {\displaystyle H_{0u}={\frac {p_{0a}-p_{s}}{\gamma }}+{\frac {v_{0}^{2}}{2g}}{\mbox{,}}}

где p 0 a {\displaystyle p_{0a}} — давление на входе в насос, отнесённое к уровню оси насоса. На практике величину необходимого кавитационного запаса насоса принимают с некоторым коэффициентом запаса ϕ {\displaystyle \phi } = 1,2…1,4. Допустимая высота всасывания определяется с учётом давления на поверхности жидкости в резервуаре, откуда она забирается, p b {\displaystyle p_{b}} и сопротивления (в линейных единицах) всасывающих трубопроводов h c {\displaystyle h_{c}} как:

= p b − p s γ − φ H 0 u m i n − h c ″ < m a t h > p b {\displaystyle ={\frac {p_{b}-p_{s}}{\gamma }}-\varphi H_{0u\mathrm {min} }-h_{c}»<math>p_{b}}</math>

Для открытых сосудов p b {\displaystyle p_{b}} — это атмосферное давление, для закрытых сосудов с кипящей жидкостью p b = p s , {\displaystyle \textstyle p_{b}=p_{s}{\mbox{,}}} .

Классификация насосов по принципу действия

По характеру сил преобладающих в насосе: объёмные, в которых преобладают силы давления, и динамические, в которых преобладают силы инерции.

По характеру соединения рабочей камеры с входом и выходом из насоса: периодическое соединение (объёмные насосы) и постоянное соединение входа и выхода (динамические насосы).

Объёмные насосы используются для перекачки вязких жидкостей. В этих насосах одно преобразование энергии — энергия двигателя непосредственно преобразуется в энергию жидкости (механическая => кинетическая + потенциальная). Это высоконапорные насосы, они чувствительны к загрязнению перекачиваемой жидкости. Рабочий процесс в объёмных насосах неуравновешен (высокая вибрация), поэтому необходимо создавать для них массивные фундаменты. Также для этих насосов характерна неравномерность подачи. Большим плюсом таких насосов можно считать способность к сухому всасыванию (самовсасыванию).

Для динамических насосов характерно двойное преобразование энергии (1 этап: механическая → кинетическая + потенциальная; 2 этап: кинетическая → потенциальная). В динамических насосах можно перекачивать загрязнённые жидкости, они обладают равномерной подачей и уравновешенностью рабочего процесса. В отличие от объёмных насосов, они не способны к самовсасыванию.

Объёмные насосы

Процесс объёмных насосов основан на попеременном заполнении рабочей камеры жидкостью и вытеснении её из рабочей камеры. Некоторые виды объёмных насосов:

  • Импеллерные насосы — обеспечивают ламинарный поток перекачиваемого продукта на выходе из насоса и могут использоваться в качестве дозаторов. Могут быть изготовлены в пищевом, маслобензостойком и кислотощёлочестойком исполнении
  • Пластинчатые насосы — обеспечивают равномерное и спокойное всасывание перекачиваемого продукта на выходе из насоса, могут использоваться для дозирования. Могут быть как регулируемыми, так и нерегулируемыми. В пластинчатых регулируемых насосах изменение подачи осуществляется за счёт изменения объёма рабочей камеры благодаря изменению эксцентриситета ротора и статора. В качестве регулирующего устройства применяются гидравлические и механические регуляторы.
  • Винтовые насосы — обеспечивают ровный поток перекачиваемого продукта на выходе из насоса, могут использоваться для дозирования
  • Поршневые насосы могут создавать весьма высокое давление, плохо работают с абразивными жидкостями, могут использоваться для дозирования
  • Перистальтические насосы создают невысокое давление, химически инертны, могут использоваться для дозирования
  • Мембранные насосы — создают невысокое давление, могут использоваться для дозирования

Общие свойства объёмных насосов:

  • Цикличность рабочего процесса и связанные с ней порционность и пульсации подачи и давления. Подача объёмного насоса осуществляется не равномерным потоком, а порциями.
  • Герметичность, то есть постоянное отделение напорной гидролинии от всасывающей (лопастные насосы герметичностью не обладают, а являются проточными).
  • Самовсасывание, то есть способность объёмных насосов создавать во всасывающей гидролинии вакуум, достаточный для подъёма жидкости вверх во всасывающей гидролинии до уровня расположения насоса(лопастные насосы не являются самовсасывающими).
  • Независимость давления, создаваемого в напорной гидролинии, от подачи жидкости насосом

Динамические насосы

Динамические насосы подразделяются на:

  • Лопастные насосы, рабочим органом у которых служит лопастное колесо или мелкозаходный шнек. В них входят:
    • Центробежные, у которых преобразование механической энергии привода в потенциальную энергию потока происходит вследствие центробежных сил, возникающих при взаимодействии лопаток рабочего колеса с жидкостью. Центробежные насосы подразделяют на:
      • Центробежно-шнековый насос — вид центробежного насоса с подводом жидкости к рабочему органу выполненному в виде мелкозаходного шнека большого диаметра (дисков), расположенному по центру, с выбросом по касательной вверх или бок от корпуса. Такие насосы способны перекачивать карамелизующиеся и склеивающиеся массы, типа клея
      • Консольный насос — вид центробежного насоса с односторонним подводом жидкости к рабочему колесу, расположенному на конце вала, удалённом от привода.
      • Радиальные насосы, рабочими органами которых служат радиальные рабочие колеса. Тихоходные одноступенчатые и многоступенчатые насосы с высокими значениями напора при низких значениях подач.
    • Осевые (пропеллерные) насосы, рабочим органом которых служит лопастное колесо пропеллерного типа. Жидкость в этих насосах перемещаются вдоль оси вращения колеса. Быстроходные насосы с высоким коэффициентом быстроходности, характеризуются большими значениями подач, но низких значениях напора.
      • Полуосевые (диагональные, турбинные) насосы, рабочим органом которых служит полуосевое (диагональное, турбинное) лопастное колесо.
  • Вихревые насосы — отдельный тип лопастных насосов, в которых преобразование механической энергии в потенциальную энергию потока (напор) происходит за счёт вихреобразования в рабочем канале насоса.
  • Струйные насосы, в которых перемещение жидкости осуществляется за счёт энергии потока вспомогательной жидкости, пара или газа (нет подвижных частей, но низкий КПД).
  • Тараны (гидротараны), использующие явление гидравлического удара для нагнетания жидкости (минимум подвижных частей, почти нет трущихся поверхностей, простота конструкции, способность развивать высокое давление на выходе, низкие КПД и производительность)

Вихревые насосы

Вихревые насосы — динамические насосы, жидкость в которых перемещается по периферии рабочего колеса в тангенциальном направлении. Преобразование механической энергии привода в потенциальную энергию потока (напор) происходит за счёт множественных вихрей, возбуждаемых лопастным колесом в рабочем канале насоса. КПД реальных насосов обычно не превышает 30 %.

Применение вихревого насоса оправдано при значении коэффициента быстроходности n s < 40 {\displaystyle n_{s}<40} . Вихревые насосы в многоступенчатом исполнении значительно расширяют диапазон рабочих давлений при малых подачах, снижая коэффициент быстроходности до значений, характерных для насосов объёмного типа.

Вихревые насосы сочетают преимущества насосов объёмного типа (высокие давления при малых подачах) и динамических насосов (линейная зависимость напора насоса от подачи, равномерность потока).

Вихревые насосы используются для перекачки чистых и маловязких жидкостей, сжиженных газов, в качестве дренажных насосов для перекачки горячего конденсата.

Вихревые насосы обладают низкими кавитационными качествами. Кавитационный коэффициент быстроходности вихревых насосов C = 100..110 {\displaystyle C=100..110} .

Подобие лопастных насосов

Методы теории подобия и анализа размерностей позволяют на научном основании обобщать экспериментальные данные о показателях насосов. Движение жидкости в насосе некоторых геометрических пропорций определяется в упрощённой модели: диаметром колеса D, м; расходом Q, м³/с; частотой оборотов n, с−1; плотностью жидкости ρ, кгс·с2/м4; вязкостью μ, кгс·с/м². Зависимыми параметрами являются момент на валу насоса M, кгс·м, и напор H, м. Система сводится к зависимости безразмерных комплексов M ¯ = f ( R e , S t ) {\displaystyle \textstyle {\bar {M}}=f(Re,St)} :

  • M ¯ = M ρ n 2 D 5 {\displaystyle {\bar {M}}={M \over \rho n^{2}D^{5}}} — безразмерный момент,
  • R e = ρ Q μ D {\displaystyle Re={\rho Q \over \mu D}} — аналог числа Рейнольдса,
  • S t = n D 3 Q {\displaystyle St={nD^{3} \over Q}} — аналог числа Струхаля.

Внутренняя мощность пропорциональна моменту на валу, умноженному на число оборотов:

N i = ρ n 3 D 5 f ′ ( R e , S t ) {\displaystyle N_{i}=\rho n^{3}D^{5}f'(Re,St)};

напор отнесём к скоростному напору: H v 2 / 2 g ∼ H D 2 n 2 / g {\displaystyle \textstyle {H \over v^{2}/2g}\sim {H \over D^{2}n^{2}/g}} (напор в первом приближении пропорционален окружной скорости на периферии колеса),

H = D 2 n 2 g f ″ ( R e , S t ) {\displaystyle H={D^{2}n^{2} \over g}f»(Re,St)}.

Тогда для двух геометрически подобных насосов с масштабным соотношением D1/D2 = λ при верном равенстве S t 1 = S t 2 {\displaystyle St_{1}=St_{2}} (то есть Q 1 / Q 2 = λ 3 n 1 / n 2 {\displaystyle \textstyle Q_{1}/Q_{2}=\lambda ^{3}n_{1}/n_{2}} ) верны и уравнения подобия для насосов:

N i 1 N i 2 = λ 5 ( n 1 n 2 ) 3 ρ 1 ρ 2 {\displaystyle {\frac {N_{i1}}{N_{i2}}}=\lambda ^{5}\left({n_{1} \over n_{2}}\right)^{3}{\frac {\rho _{1}}{\rho _{2}}}}, H 1 H 2 = λ 2 ( n 1 n 2 ) 2 {\displaystyle {\frac {H_{1}}{H_{2}}}=\lambda ^{2}\left({n_{1} \over n_{2}}\right)^{2}}.

Данные уравнения верны с точностью до масштабного эффекта, вызванного изменением критерия Re и относительной шероховатости поверхности. Уточнённая форма включает изменение соответствующих КПД при изменении Re и D:

Q 1 Q 2 = λ 3 n 1 n 2 η o6 1 η o6 2 {\displaystyle {\frac {Q_{1}}{Q_{2}}}=\lambda ^{3}{n_{1} \over n_{2}}{\eta _{\mbox{o6 1}} \over \eta _{\mbox{o6 2}}}}, N 1 N 2 = λ 5 ( n 1 n 2 ) 3 ρ 1 ρ 2 η M e 1 η M e 2 {\displaystyle {\frac {N_{1}}{N_{2}}}=\lambda ^{5}\left({n_{1} \over n_{2}}\right)^{3}{\frac {\rho _{1}}{\rho _{2}}}{\eta _{\mathrm {M} e1} \over \eta _{\mathrm {M} e2}}}, H 1 H 2 = λ 2 ( n 1 n 2 ) 2 η Γ 1 η Γ 2 {\displaystyle {\frac {H_{1}}{H_{2}}}=\lambda ^{2}\left({n_{1} \over n_{2}}\right)^{2}{\eta _{\Gamma 1} \over \eta _{\Gamma 2}}}.

Следствием из уравнений подобия является соотношение частот подобных насосов (при равных КПД)

n 1 n 2 = Q 2 Q 1 ( H 2 H 1 ) 3 / 4 . {\displaystyle {\frac {n_{1}}{n_{2}}}={\frac {\sqrt {\frac {Q_{2}}{Q_{1}}}}{\left({\frac {H_{2}}{H_{1}}}\right)^{3/4}}}{\mbox{.}}}

Характеристики быстроходности лопастных насосов

Удельное число оборотов nr, с−1, характеризует конструктивный тип рабочего колеса насоса; оно определяется как число оборотов эталонного насоса, подобного данному, с подачей 1 м³/с при напоре 1 м:

nr = n√Q(H)3/4.

Безразмерное удельное число оборотов — более универсальный параметр, не зависящий от размерности применяемых величин:

n ¯ r = n Q ( g H ) 3 / 4 . {\displaystyle {\bar {n}}_{r}^{=}{\frac {n{\sqrt {Q}}}{(gH)^{3/4}}}{\mbox{.}}}

При метрической системе (n, с−1; Q, м³/с; H, м; g = 9,81 м/с²) n̄r ≈ 0,180 nr.

Коэффициент быстроходности ns, с−1, — это число оборотов эталонного насоса, подобного данному, с полезной мощностью 75 кгс·м/с при напоре 1 м; при этом принимается, что такой насос работает на воде (γ=1000 кгс/м³) и имеет тот же КПД.

ns = 3,65n√Q(H)3/4.

Данные величины позволяют сравнивать различные насосы, если пренебречь разницей гидравлических и объёмных КПД. Поскольку повышение числа оборотов позволяет, как правило, снизить размеры и вес насоса и его двигателя, и потому выгодно. Колёса малой быстроходности позволяют создавать большие напоры при малой подаче, колёса большой быстроходности применяются при больших подачах и малых напорах.

Типы рабочих колёс в зависимости от коэффициента быстроходности

ns, с−1 D2/D0 Тип насоса
40÷80 ~2,5 Центробежные тихоходные
80÷140 ~2 Центробежные нормальные
140÷300 1,4÷1,8 Центробежные быстроходные
300÷600 1,1÷1,2 Диагональные или винтовые
600÷1800 0,6÷0,8 Осевые

Кавитационное удельное число оборотов n r * {\displaystyle \textstyle n_{r}^{\mbox{*}}} , с−1, — характеристика конструкции проточной части насоса с точки зрения всасывающей способности; представляет собой число оборотов насоса, подобного данному, с подачей 1 м³/с и H0u min = 10 м:

n r * {\displaystyle \textstyle n_{r}^{\mbox{*}}}= n√Q(H0u min/10)3/4.

Классификация насосов по типу перекачиваемой среды

Химические насосы

Химические насосы предназначены для перекачки различных агрессивных жидкостей, поэтому основными областями их применения являются химическая и нефтехимическая промышленность (перекачивание кислот, щелочей, нефтепродуктов), лакокрасочная промышленность (краски, лаки, растворители и др.) и пищевая промышленность.

Химические насосы предназначены для перекачки агрессивных жидкостей (кислот, щёлочей), органические жидкостей, сжиженных газов и т. п., которые могут быть взрывоопасны, с различной температурой, токсичностью, склонностью к полимеризации и налипанию, содержанием растворённых газов. Характер перекачиваемых жидкостей обуславливает то, что детали химических насосов, соприкасающихся с перекачиваемыми жидкостями изготавливаются из химически стойких полимеров или коррозионностойких сплавов, либо имеют корозионностойкие покрытия.

Фекальные насосы

Фекальные насосы используются для перекачки загрязненных жидкостей и сточных вод. Они рассчитаны на бо́льшую вязкость перекачиваемой среды и содержание в ней взвешенных частиц, в том числе, малых и средних абразивных частиц (песка, гравия). Фекальные насосы могут быть погружными или полупогружными, также их конструкция может снабжаться режущим механизмом для измельчения крупных твёрдых кусков, переносимых потоком жидкости. Современные модели таких насосов иногда имеют поплавок автоматического включения/выключения насоса.

Основная среда применения — на канализационных станциях.

Выбор типа насоса для колодца

Все водяные насосы для колодцев подразделяются на две большие группы: погружные и поверхностные, поэтому перед тем, как выбрать подходящую модель, в первую очередь необходимо определиться с видом водяного насоса. Прежде, чем выбрать насос для колодца, рассмотрим их достоинства и недостатки.

Поверхностные насосы — особенности

Поверхностные насосы обычно располагаются на земле выше уровня источника водоснабжения (есть варианты размещения их на плавающем плоту, но это выглядит слегка абсурдно).

Рис.1 Внешний вид поверхностного насоса

Высота подъема воды

Поверхностные водяные насосы для скважин или колодцев обеспечивают высоту подъема воды около 8 м. При этом следует учитывать, что при удалении насоса от колодца высота подъема воды уменьшается в соотношении 4:1, то есть если насос поставляет воду на 12 м. от источника водоснабжения, получим высоту подъема 5 м.

Уровень шума

При работе шум поставленных на земле колодезных насосов будет постоянно досаждать хозяевам (он физически не может быть установлен от дома на большом расстоянии) — это потребует принятия специальных мер для обеспечения шумоизоляции.

Место расположения

Стоящим на поверхности насосам необходима защита от осадков, поэтому потребуется сооружение специального навеса или установка его в отдельное помещение.

Обслуживание

Хотя электро насос находится на поверхности и доступ для проверки работоспособности всегда открыт, его сложнее демонтировать и поставить обратно в случае долгого отсутствия хозяев. Так же широко распространенные центробежные виды требуют заливки воды в водозаборную систему для начала работы.

Особенности погружных насосов

Рис 2. Погружная помпа

Это основное преимущество погружных помп, некоторые модели которых способны поднимать воду из колодцев глубиной около 70 м. и больше. Соответственно и длина водозаборной линии до дома может быть существенно больше, чем у поверхностных видов.

Погружная электро помпа находится далеко от дома в колодце под водой, поэтому нет смысла говорить о мешающем шуме при ее работе.

Помпа погружается в колодец и при работе постоянно в нем находится, поэтому ей не требуется отдельное помещение или кессонная камера для установки. Погружную помпу проще извлечь из колодца и установить обратно — это не займет много времени.

Простота обслуживания

Корпус погружной помпы находится под водой, поэтому он просто не рассчитан на частое обслуживание — в случае неисправности ее необходимо извлечь из колодца и осматривать на поверхности. Единственное, чего боится погружной электрический насос — это отсутствие воды, но несложная автоматика в этом случае его отключает.

К недостаткам погружного электронасоса можно отнести наличие длинного электрического кабеля, погружаемого в воду вместе с помпой — это предъявляет высокие требования к качеству и сохранности его изоляции. Автоматика погружных помп несколько сложнее, чем у наружных аналогов, имеющих встроенные элементы управление в своей конструкции.

Несмотря на некоторые недостатки, погружные помпы в силу глубины забора воды, удобства пользования, малых габаритных размеров, являются наиболее предпочтительным вариантом для забора воды из колодца и организации водопровода, по сравнению с поверхностными.

Обзор популярных моделей погружных насосов для колодца

Погружные насосы для скважин и колодцев, применяемые для водозабора, можно разделить на две большие группы — для водоснабжения дома и для полива (этот вид может работать с грязной водой). В силу своего высокого КПД и возможности работы со слегка загрязненной водой в основном используются центробежные виды, для организации полива предпочтительные водяные помпы.

Grundfos SB 3-45 A — достаточно мощный электро насос для колодцев датского производства, предназначен для организации системы водоснабжения и канализации в доме, рассчитанном на проживание 3 — 4 человек.

Рис. 3 Внешний вид Grundfos SB 3-45 A

Основные характеристики

  • тип: погружной колодезный;
  • высота подъема: 45 м.;
  • глубина погружения: 10 м.;
  • производительность: 3 куб.м./час.;
  • энергопотребление: 1050 Вт.;
  • размер взвешенных частиц: 1 мм.;
  • шнур: длина 15 м.;
  • защита: от сухого хода;
  • фильтр: нержавейка на 1мм. частиц;
  • контроль за уровнем воды: поплавковой;
  • вес: 10,4 кг.

Джилекс Водомет ПРОФ 55/35 — недорогой глубинный насос от отечественного производителя.

Рис. 4 Джилекс Водомет ПРОФ 55/35

Основные характеристики

  • тип: колодезный погружной;
  • глубина погружения: 30 м.;
  • высота всасывания: 35 м.;
  • энергопотребление: 460 Вт.;
  • производительность: 3,3 куб. м/час.;
  • фильтр: размер частиц 1,5 мм.;
  • сетевой шнур: длина 10 метров;
  • вес: 7,3 кг.

Quattro Elementi Acquatico 200 — недорогая водяная помпа для полива, достойный представитель одной из четырех стихий от итальянского производителя.

Рис. 5 Quattro Elementi Acquatico 200

Основные характеристики

  • тип: колодезный погружной;
  • высота всасывания: 70 м.;
  • производительность: 1 куб. м/час.;
  • энергопотребление: 200 Вт.;
  • сетевой шнур: длина 10 м.

Водолей-3 — если мы выбираем бюджетный вариант, то глубинный насос для колодца от отечественного производителя является неплохим вариантом.

Рис. 6 Водолей-3

Основные характеристики

  • тип: погружной колодезный;
  • мощность: 265 Вт.;
  • производительность: 0.432 куб. м./час.;
  • кабель: длина 10 м, 16 м, 25 м, 40 м.;
  • срок службы: до 10 лет;
  • вес: 4 кг.

Решая, какой насос для организации подъема воды из колодца наиболее предпочтительнее, следует остановить выбор на погружных видах. Широкий ассортимент упрощает задачу, как выбрать нужную модель, и позволяет осуществлять подъем воды с очень глубоких колодцев и доставлять ее на большое расстояние, обеспечивая при этом интенсивный водозабор.

Советуем почитать: Винтовой насос для скважины

>Насосы для дозирования и перекачивания с малой подачей и большим напором

Дозирование или перекачивание

Дозирование — это процесс высокоточной подачи реагентов, присадок, коагулянтов, метанола и других веществ, требующий высокой точности регулирования. Обычно точность в процессах дозирования крайне важна и может достигать 0.05%, а глубина регулирования должна быть кратна 1000. Например, для насоса дозатора, с максимальной производительностью 1000 литров, минимальная его производительность, при которой насос стабильно работает, может достигать 1 литра в час.

Особенно строгие требования предъявляют к насосам дозировочным по API 675 для процессов добычи и переработки нефти и нефтепродуктов. Как следствие, дозировочные насосы стоят дороже, чем насосы для простого перекачивания, так как имеют более сложную конструкцию.

Наиболее современными насосами для дозирования являются мембранные насосы дозаторы.

Мембранные насосы дозаторы условно можно разделить на 2 группы

1. Цифровые мембранные дозировочные насосы

Подача: от 0.1 л/ч до 940 л/ч
Давление: до 10 бар (напор до 100 метров)
Основное отличие – встроенный микропроцессор (контроллер)

Особенности цифровых насосов дозаторов

  1. Точное регулирование производительности, как на месте, так и удаленно из операторской
  2. Имеются встроенные входы и выходы как аналоговых, так и импульсных сигналов для управления и контроля

Недостатки цифровых насосов дозаторов

Температура перекачиваемой жидкости до 40 С (больше уже критично, процессор может перегреться).
Окружающая температура должны быть выше 0 С (процессор может замерзнуть).
Насос запрещено применять для взрывоопасных жидкостей и зон (в насос встроена электроника, способная вызвать искру).

2. Аналоговые (стандартные) дозировочные мембранные насосы

Подача: от 0.1 л/ч до 30 000 л/ч
Давление: от 1 до 400 бар (напор до 4000 метров)

Основные преимущества аналоговых насосов дозаторов

Температура перекачиваемой жидкости: от –106 до +160 С (по спецзаказу до 400 С)
Окружающая температура: от -60 С до +60 С
Насос можно применять для взрывоопасных жидкостей и во взрывоопасных зонах

Таким образом, если нужна точность — используем насосы дозировочные.
Но что делать, если точность не требуется ?

Тогда можно использовать насосы, специально созданные для малой подачи и высокого давления (напора). В иностранной литературе насосы для этих задач называют насоcы Low Flow или LF pumps(насосы малой подачи).
Если мы качаем чистые жидкости с вязкостью до 200 сСт (сПА), то вполне подойдут центробежные насосы

1. Насосы вертикальные многоступенчатые KSB Movitec с одинарным торцевым уплотнением

Подача: от 400 л/ч до 100 000 л/ч
Давление: от 1 до 40 бар (напор до 400 метров)
Температура: от –20 С до +140 С

2. Насосы KSB Multitec горизонтальные и вертикальные с одинарным и двойным торцевым уплотнением

Подача: от 5 м3/ч до 800 м3/ч
Давление: от 1 до 80 бар (напор до 800 метров)
Температура: от -60 С до +200 С

3. Насосы вертикальные многоступенчатые CRN с магнитной муфтой

Подача: от 0.5 м3/ч до 110 м3/ч
Давление: от 1 до 25 бар (напор до 230 метров)
Температура: от — 30 С до +120 С

4. Насосы горизонтальные с одинарным и двойным уплотнениями

Подача: от 0.5 м3/ч до 50 м3/ч
Давление: от 1 до 30 бар (напор до 280 метров)
Температура: от -60 С до +350 С

5. Насосы герметичные Teikoku малой подачи

Насос герметичный многоступенчатый Teikoku малой подачи по API 685 тип FM

Подача: от 3 м3/ч до 30 м3/ч
Давление: от 1 до 100 бар (напор до 1000 метров)
Температура: от -60 С до +350 С

При перекачивании жидкостей с вязкостью более 200 сСт (сПА) используют насосы объемные винтовые. Эти насосы лучше всего подходят для загрязненных нефтепродуктов, нефти и жидкостей, содержащих твердые примеси.

6. Одновинтовые (шнековые насосы) для вязких и загрязненных жидкостей

Подача: от 0.2 м3/ч до 30 м3/ч
Давление: от 1 до 240 бар (напор до 2400 метров)
Температура: от -60 С до +150 С

7. Объемные шестеренные насосы

Подача: до 900 м3/ч
Давление: до 120 бар (напор до 1200 м)
Температура: от -60°С до +320°С

С вопросами по выбору насосов малой подачи и высокого напора обращайтесь в компанию ООО «ПромХимТех»
Телефон: 8 800 250-01-54 или заказать звонок
Skype: zakaz.skype, E-mail: zakaz@promhimtech.ru

FILED UNDER : Справочник

Submit a Comment

Must be required * marked fields.

:*
:*