Погружные центробежные насосы для скважины: устройство, принцип работы, сферы применения

Решать задачу по обустройству системы автономного водоснабжения приходится большинству собственников загородных домов и дач, желающих на постоянной основе обеспечить себя требуемым количеством воды для бытовых нужд и полива растений на приусадебном участке. Наиболее важными элементами таких систем являются подземный источник воды (скважина или колодец) и насосное оборудование, в качестве которого чаще всего выступает насос погружной центробежного типа. Для того чтобы не сталкиваться с ситуациями, в которых насосное оборудование работает некорректно, не работает вовсе или не обеспечивает требуемых параметров создаваемого потока жидкости, необходимо знать, как правильно выбирать такие устройства, а также соблюдать правила их эксплуатации и технического обслуживания.

Погружной насос для скважины

Назначение насосного оборудования

Система автономного водоснабжения, основная задача которой состоит в доставке требуемого количества воды к заданным точкам, включает в себя несколько элементов. Каждый из них выполняет свою функцию. Такими элементами, в частности, являются:

• источник воды, в качестве которого может выступать скважина или колодец;
• трубы, соединенные в единую систему;
• механизмы, обеспечивающие откачивание воды из подземного источника и ее транспортировку по трубопроводу под определенным давлением.

Общая схема водоснабжения дома от скважинного насоса

Чтобы такая система работала эффективно и не доставляла проблем при эксплуатации, необходимо уделить особое внимание не только вопросам ее проектирования, но и выбору элементов, которыми она будет оснащена.

Основным элементом автономной системы водоснабжения, как уже говорилось выше, является водяной насос, который предназначен для того, чтобы решать такие задачи, как:

• подъем воды, расположенной в подземном источнике на определенной глубине, и ее подача в трубопроводную систему;
• транспортировка по трубопроводной системе определенного объема жидкой среды под требуемым напором;
• обеспечение бесперебойной работы автономной системы водоснабжения;
• простота обслуживания и возможность автоматизации управления работой обслуживаемой системы.

Погружные центробежные насосы оптимально соответствуют вышеперечисленным требованиям, поэтому они и являются наиболее распространенными гидромашинами, используемыми для оснащения скважин и колодцев.

Кроме хороших эксплуатационных характеристик, погружные насосы центробежного типа отличаются простотой конструкции, а следовательно, простотой эксплуатации и технического обслуживания. В зависимости от глубины подземного источника приобретают центробежные погружные насосы различной мощности.

Среди большого многообразия погружных насосов нужно выбрать модель, подходящую по техническим параметрам и по соотношению цены и качества

На какие виды делятся погружные помпы

Погружной (или глубинный) насос практически незаменим в тех случаях, когда воду необходимо откачать из подземных источников, глубина которых превышает 10 метров. От оборудования поверхностного типа погружные насосы отличаются целым рядом преимуществ:

• практически бесшумной работой;
• простотой монтажа и эксплуатации;
• высокой производительностью;
• надежностью и длительным эксплуатационным сроком.

По своему конструктивному исполнению погружные насосы делятся на несколько категорий:

• центробежные насосы для скважин и колодцев;
• устройства вибрационного типа;
• вихревые насосы для воды.

Разновидности погружных насосов для скважин

Наиболее простой по конструкции и, соответственно, самый недорогой из всех вышеперечисленных устройств – это вибрационный погружной насос, основу конструкции которого составляют эластичная мембрана и поршень. Последний приводится в движение посредством штока, соединенного с якорем, притягивающимся к сердечнику катушки и отталкивающимся от него (через витки катушки при этом проходит переменный электрический ток). Для работы в интенсивном режиме вибрационные насосы не используют, так как они не отличаются высокой надежностью.

Наиболее надежным и производительным оборудованием для скважины на воду считается центробежный погружной насос, основным рабочим органом которого является колесо – крыльчатка. На внешней поверхности крыльчатки зафиксированы лопатки, перемещающие перекачиваемую жидкую среду по внутренней камере устройства.

Рабочее колесо центробежного насоса изготавливается из сплавов цветных металлов, нержавеющей стали, высокопрочного чугуна или из композитных материалов

Вихревое насосное оборудование можно считать одной из модификаций центробежного погружного насоса, так как такие помпы очень похожи и по конструктивному исполнению, и по принципу действия. Основным рабочим органом вихревых насосов также является колесо с лопатками, при вращении которого вместе с перекачиваемой жидкостью на последнюю воздействует центробежная сила. Кроме того, на стенках внутренней рабочей камеры вихревого насоса имеются специальные канавки, которые позволяют придать перекачиваемой жидкости дополнительное ускорение.

Схема вихревого насоса

Принцип действия и классификация центробежных насосов

Как работает погружной насос центробежного типа? Чтобы понять это, сначала следует разобраться в его конструкции. Учитывая тот факт, что такой насос при его эксплуатации в скважинах или колодцах располагается в толще жидкой среды, наиболее важным требованием к его конструктивному исполнению является герметичность корпуса, который, кроме того, должен быть изготовлен из антикоррозийных материалов. Силовым элементом, приводящим данное оборудование в действие, является электродвигатель, который во избежание поломок нуждается в абсолютной гидроизоляции.

Если рассматривать устройство скважинного насоса в его классическом исполнении, следует выделить такие конструктивные элементы, как:

• силовая часть, основным узлом которой является электродвигатель (вращение его вала приводит в действие рабочее колесо);
• лопастной отсек, который и выполняет основную функцию гидромашины – перекачивание жидкой среды из скважины или колодца на поверхность;
• входной и напорный патрубки, через которые осуществляется всасывание жидкой среды и ее выталкивание в трубопроводную систему под определенным напором.

Устройство центробежного скважинного насоса

Для изготовления корпуса насосов скважинных центробежных, к которым предъявляются повышенные требования по коррозионной устойчивости, используются высокопрочные полимерные материалы или нержавеющая сталь. Входной патрубок скважинного центробежного насоса оснащается сетчатым фильтром, препятствующим попаданию в их внутреннюю часть твердых включений, содержащихся в составе перекачиваемой жидкой среды.

Принцип работы центробежного скважинного насоса заключается в следующем.

• Перемещающаяся перекачиваемая жидкая среда под действием центробежной силы отбрасывается к стенкам внутренней камеры, приобретая определенное давление.
• Под воздействием давления, сформированного центробежной силой, жидкая среда выталкивается через напорный патрубок.
• В центральной части рабочей камеры, после того как жидкая среда отбрасывается к стенкам, создается разрежение воздуха, что способствует всасыванию жидкости через входной патрубок.

Схема работы центробежного насоса

Для оптимизации работы центробежного электронасоса могут использоваться различные дополнительные элементы, к которым, в частности, относятся обратный клапан, датчик уровня жидкости в источнике, ее наличия в системе и др. Такие элементы, отдельные виды которых уже присутствуют в стандартной комплектации многих моделей современных погружных насосов центробежного типа, позволяют организовать работу оборудования в автоматическом режиме.

Центробежные насосы для скважины делятся на различные типы и по своим техническим параметрам. Так, в зависимости от количества рабочих колес центробежный погружной насос может быть одно- или многоступенчатым. Многоступенчатые насосы, количество рабочих колес в которых может доходить до десяти, способны создавать поток жидкости с более высоким напором, чем одноступенчатые модели. Именно поэтому, выбирая насосное оборудование для скважин, характеризующихся большой глубиной, следует отдавать предпочтение именно многоступенчатым насосам.

Устройство многоступенчатого центробежного насоса

В зависимости от того, как располагается ось вала приводного электродвигателя и рабочего колеса, центробежные насосы делятся на вертикальные и горизонтальные. Следует отметить, что устройство глубинного насоса предполагает только вертикальное расположение оси вала его приводного электродвигателя и рабочего колеса с лопатками.

На различные категории центробежные насосы погружного типа делят и по способу их установки в обслуживаемой скважине. Так, в зависимости от данного фактора погружной центробежный насос для скважины бывает штанговый, для установки которого в подземном источнике используется специальная конструкция, и бесштанговый (УЭЦН), монтируемый в шахте подземного источника при помощи колонны НКТ.

Основные характеристики

Задаваясь вопросом о том, центробежный насос как правильно выбрать, следует сначала разобраться, какими основными параметрами он характеризуется. К параметрам, на которые чаще всего ориентируются, выбирая насосы погружные центробежного типа, относятся:

• мощность (определяющий критерий выбора);
• производительность, характеризующая объем жидкой среды, который насос в состоянии перекачать за единицу времени;
• высота создаваемого оборудованием водяного столба (по ней определяется глубина скважины, с которой насос способен откачивать жидкую среду), а также длина горизонтальной части трубопровода, по которому устройство в состоянии транспортировать перекачиваемую им жидкость;
• наличие в комплектации дополнительных элементов, позволяющих оптимизировать работу насоса.

На подбор насоса влияют параметры скважины и требуемая производительность оборудования, зависящая от реального расхода воды

Корпус большинства погружных насосов центробежного типа изготавливается из нержавеющей стали. Только для маломощных моделей корпусные детали производятся из высокопрочных полимерных материалов.

Преимущества использования

Конструктивными и эксплуатационными преимуществами центробежных погружных насосов, если сравнивать их с устройствами других типов, являются:

1. компактные габариты и небольшой вес (эти характеристики обеспечиваются тем, что силовая часть насоса напрямую соединена с его лопастным узлом);
2. простота монтажа, эксплуатации и технического обслуживания;
3. надежность в работе и долговечность эксплуатации;
4. формирование плавного и непрерывного потока жидкой среды, в котором отсутствуют гидравлические удары;
5. возможность использовать для перекачивания жидкой среды, в составе которой содержатся нерастворимые твердые включения.

Корпус скважинного центробежного насоса изготавливается из прочной нержавеющей стали

Условия эксплуатации

Для того чтобы центробежное погружное насосное оборудование соответствовало всем предъявляемым к нему требованиям, необходимо знать не только то, как подобрать скважинный насос данного типа правильно, но и как эксплуатировать такое устройство. Условия, в которых должен работать центробежный погружной насос, как правило, оговариваются в инструкции на такое оборудование. Сюда относятся:

• состав и температура перекачиваемой жидкой среды;
• степень загрязнения жидкости, для перекачивания которой планируется использовать погружной насос;
• стабильность параметров подаваемого на приводной электродвигатель насоса напряжения.

Аксессуары для насосов продлевают срок службы оборудования и делают работу системы водоснабжения более комфортной

Чтобы скачки напряжения в электрической сети не оказывали негативного влияния на функционирование погружного центробежного насоса, при подключении такого устройства рекомендуется использовать блок стабилизации.

Рекомендации по установке и обслуживанию

После того как бурение скважины выполнено, следует правильно установить в подземном источнике погружной насос. Если глубинный насос планируется использовать для обслуживания колодца, то при его установке также необходимо придерживаться требований, оговоренных в инструкции.

Для фиксации погружного насоса в подземном источнике водоснабжения на определенной глубине используется страховочный трос, к материалу изготовления которого предъявляются следующие требования:

• высокая устойчивость к развитию коррозионных процессов;
• превышение нагрузки на разрыв веса удерживаемого устройства как минимум в пять раз.

Надежное закрепление страховочного троса

Нельзя использовать для фиксации погружного насоса в скважине на определенной глубине только силовой кабель, основная нагрузка от веса удерживаемого оборудования в таких случаях должна приходиться на страховочный трос. Верхний конец троса крепится либо на специальной балке, установленной на поверхности земли, либо к стенкам колодца или скважины.

Инструкция на насосное оборудование оговаривает сроки проведения профилактических работ. К таким работам, в частности, относятся:

• проверка герметичности корпуса;
• замена резиновых уплотнителей, установленных на штоке приводного двигателя;
• чистка контактов, посредством которых осуществляется подключение насоса к сети электропитания.

Следует также учитывать, что многие современные модели центробежных насосов погружного типа оснащаются фильтрами грубой очистки, которые нуждаются в регулярной замене по мере их загрязнения.

Выбор модели: на что обратить внимание

Чтобы центробежный погружной насос, которым планируется оснастить скважину или колодец, функционировал в оптимальном режиме, при выборе следует придерживаться следующих рекомендаций.

1. Скорость подачи жидкой среды, которую может обеспечить выбираемое устройство, должна соответствовать расчетным параметрам.
2. Создаваемый насосом напор потока жидкой среды должен обеспечивать не только ее подъем из подземного источника определенной глубины, но и транспортировку под требуемым давлением по горизонтальному участку трубопроводной системы.
3. Желательно, чтобы в комплект приобретаемого насосного оборудования входили датчики уровня жидкости.
4. Выбирая насосное оборудование, следует обращать внимание на гарантии производителя, а также на наличие сервисных центров по обслуживанию техники данной торговой марки в регионе вашего проживания.