Как правильно выбрать погружной насос для скважины
В интернете достаточно много статей на эту тему, но есть масса нюансов, которые не рассмотрены должным образом.
Автор волюнтаристски вместо Турции вставил фото любимой ему северной Норвегии.
В первом и уж точно во втором случае неплохо бы разобраться, какие технические характеристики должны быть у насоса.
Для выбора подходящего насоса нужно знать :
Автор делает только первые шаги в освоении Photoshop.
Футуристическая конструкция, созданная другом автора,
закрывающая соседям вид на мелкие Жигулевские горы.
Измеряем расстояние от поверхности земли до самой высокой точки водоразбора.
Максимальный расход воды. Как правило это эпическая тема со множеством неизвестных иксов и игреков. И обычно она решается не математически, а с помощью здравого смысла. Для начала неплохо бы посчитать количество точек водоразбора, которые могут одновременно изливать воду в «полный кран». К примеру возьмем более-менее стандартный дом с ванной и умывальником, краном на кухне и второй ванной комнатой с душем. В данном случае можно считать, что тут одновременно достаточно длительно могут быть включены 3 точки водоразбора ( в «полный кран» ). Если к примеру вы еще поливаете участок из скважины, когда два человека моются, а супруга на кухне любит медитировать над струей воды, добавляйте еще одну точку. А живя одиноко во дворце с 10-ю ванными комнатами и не желая приглашать надоедливых друзей и родственников, то можете ограничиться одной точкой.
Розовый дом мечты автора.
Любимый насос автора.А еще в комплекте есть веревочка)).
График напорных характеристик насосов Водолей, вынутых из лужи.
На фото левая нога автора (тьфу.. рука), которой он набирал текст этой статьи.
Удивительно. С первой попытки подобрали подходящий насос. Красота))).
«Правильный» обратный клапан с металлическим седлом и нержавеющей пружиной.
Автор перечитывал три раза эту книгу.
Реле сухого хода с эротичной красной кнопкой.
Он отключит насос при падении давления в системе водоснабжения ниже 0,3 бар. Лично меня такое реле спасло от потопа в результате отсоединения муфты на трубе ПНД.
Если ваша электрическая сеть подвержена частым колебаниям напряжения и в насосе соответствующий защиты нет, используйте стабилизатор напряжения.
Виды и выбор погружных насосов. Как подобрать скважинный насос?
Есть две потребности в водоснабжении, которые поверхностные насосы удовлетворить не могут.
Эти задачи решают погружные насосы разного назначения:
Снабжение чистой водой:
Вибрационные
Обладают скромными возможностями по производительности и максимальной высоте подъёма.
Но благодаря простоте, нетребовательности к качеству воды и небольшой цене стоят на первом месте.
Из недостатков: недолговечен, режим работы – непродолжительный, с перерывами. Обусловлено принципом работы.
От установки в скважины целесообразно воздерживаться. При работе из-за вибрации могут деформироваться и разрушаться стенки скважины. Рекомендуются для подачи воды из колодцев, емкостей и открытых водоемов.
Глубина погружения под зеркало воды – не более 3 метров. Максимальная высота подъёма – регламентируется до 40 метров. Варианты поставки длины кабеля – 10, 15, 25, 40 метров.
Колодезные
Рассчитаны на работу с чистой водой, без значительных примесей. В связи с этим они «подвешиваются» на некотором расстоянии от дна, чтобы не допустить попадания придонного ила. Глубины применения колодезников от 8 метров до 20 м, при которых применение поверхностного насоса невозможно.
Конструктивно колодезный – такой же погружной с поплавковым выключателем или электронной системой включения-отключения при подъёме уровня воды или его падении.
Скважинные
Используются для подъема воды из скважин, у которых устойчивый уровень зеркала заметно ниже уровня земли. Скважины обычно бурят небольшого диаметра, с этим связана цилиндрическая вытянутая форма насосов.
Диаметр скважинников был обусловлен минимально возможными размерами, в которых удалось разместить насосную часть и двигатель. Исторически это был диаметр 6 и 4″. В последние годы набирают популярность скважинные насосы диаметрами 3,5″, 3″ и даже 2″. А скважина бурится диаметром на 1-2 см больше диаметра насоса для предотвращения затруднений при опускании и подъёме. Низкое залегание воды, требует от скважинного насоса создать значительный напор, поэтому применяется только многоступенчатая конструкция. Режим работы – продолжительный.
Скважинные центробежные имеют до 10-30 ступеней с рабочими колёсами. Обычно каждая ступень создаёт напор не менее 5 метров водяного столба. Рабочие колеса имеют свободный вертикальный «плавающий» ход (так называемую «водяную смазку»), который позволяет уменьшить их износ при содержании песка в воде. Вместе с тем, для увеличения срока службы насоса следует принимать меры, исключающие попадание в него песка.
Скважинные винтовые по стоимости стоят на втором месте после вибрационных. Создавая ощутимый напор при небольшой производительности, оптимальны в автономном водоснабжении индивидуальных домов, поливе садовых участков, наполнении различных резервуаров. Для подачи чистой пресной воды из колодцев, резервуаров, скважин диаметром не менее 85 мм.
Рабочий элемент – винт в резиновой обойме, которая при абразивном составе примесей в воде может достаточно быстро разрушиться. Однако, дешевизна и простота замены обоймы в сборе с винтом – оказывается существенным аргументом в пользу выбора винтового насоса.
Водоотведение загрязненных вод
Осуществляется погружными дренажными и фекальными насосами.
Они перекачивают сточные воды производственных предриятий, автомоек, животноводческих ферм, из бассейнов, сточных ям, подвалов, затопленных помещений, резервуаров или емкостей, от стиральных и посудомоечных машин.
Дренажные насосы
Выпускаются и применяются для перекачки как чистой воды, так и загрязненных жидкостей. Конструктивно они представляют собой одноступенчатые насосы вертикального исполнения.
Для примера, ниже – чертёж дренажного насоса Pedrollo Vortex RX 2-3.
Их отличительной особенностью является значительная ширина проходных сечений проточной части, обусловленная размером твердых частиц в перекачиваемой жидкости. Они также относятся к группе погружных.
Требования к жидкостям, которые можно перекачивать дренажными насосами условно делятся на три группы:
– только чистая вода с малым содержанием примесей и размером частиц не более 5 мм;
– загрязнённая жидкость с содержанием до 10-35 мм;
– сильно загрязнённая жидкость с содержанием взвесей размером до 50 мм; с твердыми включениями: ил, песок и т.д.;
Для всех погружных насосов имеется ограничение на глубину погружения под зеркало откачиваемой жидкости.
В приведенных ниже рисунках эта величина условно определена в 3-5 метра.
С учетом этого ограничения есть разные способы их установки:
– на ровное и твёрдое дно водоёма. Степень осушения определяется высотой заборной решётки;
– подвес за рукоятку на определённом расстоянии от дна, когда на дне имеется ил, волокнистые включения;
– установка на плавучую, частично погруженную опору (плот). Сразу установить насос на дно не даёт упомянутое ограничение. Поэтому установка на плавучую опору позволяет насосу опускаться вместе с плотом по мере осушения до самого дна. Во избежание перегрева насос должен иметь охлаждающий кожух. Охлаждение осуществляется за счет перекачиваемой жидкости, протекающей между корпусом насоса и корпусом электродвигателя.
Включение насоса происходит при поднятии поплавка (положение «вкл»). При уменьшении уровня воды в водоеме насос выключается автоматически, за счет наклона поплавка вниз (положение «выкл»)
Фекальные насосы
Фекальные насосы конструктивно аналогичны дренажным, но рассчитываются на более тяжелые условия работы по сравнению с ними и в состоянии перекачивать вязкие среды с достаточно крупными твердыми включениями. Они также могут снабжаться измельчителями для возможности работы с сильно загрязненными жидкостями.
Подбор подходящего насоса
Получив общее представление о глубинных насосах, выбрав конкретный тип, приступаем к подбору подходящего для наших целей.
Наиболее сложен подбор скважинного насоса.
Для него приведем алгоритм подбора, по всем другим он будет аналогичен и проще.
Первый шаг: необходимо соразмерить возможности источника с вашими потребностями.
Необходимо знать, так называемый, «дебит»: количество воды в единицу времени, которое способен дать источник. Дебит должен быть на 5-10% больше максимального потребления. Иначе уровень забора – зеркала воды опустится ниже всасывающего патрубка насоса и приведет к нерегламентированному (аварийному) режиму «сухого хода» и отказу насоса. Скорость восполнения воды из водоносного слоя для разных грунтов существенно различается. Скажем, для скалистых грунтов она относительно мала, из более рыхлых грунтов – заметно больше. Если дебит недостаточен, надо искать возможность его увеличения:
– искать более водоносный слой для колодца или скважины;
– увеличить количество скважин;
– увеличить сечение скважины.
Надо учитывать и возможные сезонные колебания дебита и соответственно динамического уровня воды.
Обеспечив требуемый дебит, переходим к подбору насоса (станции).
Принципиальное отличие автоматической насосной станции от насоса:
– нет необходимости вручную включать электропитание, достаточно открыть кран.
– при небольших разборах вода в систему подается из гидроаккумулятора, который поддерживает запас в размере 10-20-50-100 литров и более (в зависимости от объема гидроаккумулятора). Насос при этом не включается, его двигатель реже испытывает пусковые броски тока и напряжения, не расходует свой ресурс, продляется срок службы.
– на случай отключения электроэнергии есть некоторый запас воды.
Имеются автоматические станции, имеющие очень маленький мембранный бак 0,1-1 литр или вовсе не имеющие гидроаккумулятора и реле давления. Управление включением и выключением насоса осуществляется встроенной электроникой с датчиками давления и потока.
Итак, насос. Методика подбора следующая:
Определяем на местности взаимное расположение мест потребления на участке, в доме и насоса в скважине, колодце, задаём требования к водопотреблению, проводим необходимые измерения.
Насос (станция) должен создать напор, позволяющий поднять воду по вертикали от зеркала до самой дальней точки разбора, преодолеть гидравлическое сопротивление горизонтального участка водопровода и создать заданное давление в дальней точке разбора.
При перемещении воды по горизонтали происходит потеря создаваемого насосом напора из-за гидравлического сопротивления трубы.
При сечении трубопровода равным сечению выходного патрубка насоса расчётное значение потерь обычно принимается примерно равным:
– 1/10 длины трубопровода от насоса до самой дальней точки водоразбора. Это часть напора, теряемая насосом при выталкивании воды по горизонтальному участку. На эту величину следует увеличить расчетное значение напора для компенсации указанных потерь.
С учётом сказанного, будущий насос должен развивать напор не менее:
Далее переходим к подбору конкретного насоса или автоматической станции.
Основные параметры насосов
Последняя характеристика очень важна. Ошибка может привести к быстрому выходу насоса из строя. Также загрязненная вода может негативно отразиться на работе устройств, установленных в доме:
– смесители;
– электроводонагреватель;
– стиральная или посудомоечная машины.
Возможно, потребуется установка водоочистительных фильтров.
Максимальные напор Hmax и подача Qmax, указанные в паспорте насоса, это крайние значения его характеристик. Реально насос осуществляет транспортировку жидкости в, так называемой, «рабочей точке» напорной характеристики. Она отражает конкретные условия эксплуатации. Правильнее сказать: в рабочем диапазоне напорно-производительной характеристики. Потому что подача – не стационарная величина, а меняющаяся во времени, в зависимости от количества подключённых к насосу пользователей и их меняющегося потребления.
Рассмотрим рабочий пример
Для нашей схемы расположения насоса на рисунке выше:
– высота подъёма hп = 50 метров,
– длина трубопровода по горизонтали от насоса до самой дальней точки водоразбора l = 10 метров;
– максимальный объём потребление Q = 1,8 м³/час,
– планируемое давление в системе P – 2 атм = 20 метров водяного столба.
Соответственно для требуемых в рабочей точке значений напора и производительности следует искать насосы, обеспечивающие максимальные паспортные значения:
Hmax = Hрт/0,85… Hрт/0,7=1,18 Hрт…1,43 Hрт или Hmax = 1,18…1,43 х 71 = (84…102) метров;
Qmax = Qрт/0,85… Qрт/0,7=1,18 Qрт…1,43 Qрт или Qmax = 1,18…1,43 х 1,8 = (2,2…2,6) м³/час.
Эти значения максимального напора и максимальной производительности (подачи), указываются в обозначении насоса (станции), или в технических характеристиках паспорта.
Это основа предварительного расчета.
Можно выбрать еще несколько насосов, отвечающих указанным требованиям.
Необходимо оценить и второстепенные регламентируемые характеристики, как, например, допустимая глубина погружения насоса под зеркало воды, минимальное расстояние нижнего торца насоса до дна скважины.
Эти характеристики могут оказаться решающими при окончательном выборе.
Сравнивая подобранные варианты по всем характеристикам самого насоса, гидроаккумулятора, автоматики, ранжируя по ценам, делаем окончательный выбор.
По подобной методике подбираюся колодезные, дренажные и фекальные насосы.
Правильно подобранный и установленный насос или станция водоснабжения надежно обеспечит Вас водой.
Как выбрать погружной насос
Погружной или поверхностный?
Первые электрические насосы были поверхностными. С задачами по добыче чистой воды из водоемов и неглубоких колодцев они справлялись, но с увеличением глубины возникали сложности. Для того чтобы поднять воду с большой глубины, во всасывающем шланге требовалось создать сильное разрежение – это накладывало повышенные требования к материалу шланга и к механизму насоса.
Те же проблемы возникали при откачке «тяжелых» загрязненных вод, с большим количеством включений разного размера.
У погружных насосов этих проблем нет. Поэтому, несмотря на некоторое усложнение конструкции и повышенную цену, скважинные насосы оказались весьма востребованы – особенно с увеличением объемов частного домостроения.
В последнее время скважинные насосы значительно подешевели, но все равно вихревой или центробежный поверхностный насос стоит заметно дешевле аналогичного погружного.
Впрочем, у погружных насосов есть и другие достоинства, позволяющие конкурировать им с поверхностными даже на чистой воде и на небольших глубинах:
— работу погружных насосов не слышно с поверхности, они практически бесшумны;
— поскольку температура на большой глубине всегда выше 0, погружной насос способен работать зимой без дополнительного обогрева;
— у погружного насоса меньше риск работы «всухую» и, соответственно, поломки из-за перегрева.
А при откачке сточных вод и фекальных масс, при поднятии воды с больших глубин – у погружных насосов практически нет конкурентов.
Характеристики погружных насосов
Вид насоса.
Садовые насосы используются для организации полива и реже водоснабжения на садовых участках и в небольших частных домах. Забор воды осуществляется из скважин, колодцев, естественных и искусственных водоемов. Характеризуются невысокой ценой и средними возможностями.
Скважинные насосы предназначены для организации водоснабжения частных домов с забором воды из скважин и колодцев. Способны поднимать воду с большой глубины (до 100 м) и создавать на выходе значительное давление, обеспечивающее хороший напор на втором-третьем этажах и выше.
Но для организации водоснабжения частного дома одного насоса недостаточно. Как минимум, нужны еще гидроаккумулятор и реле давления. Такой комплект называется насосной станцией.
Дренажные насосы предназначены для откачки дренажных вод – грунтовых и поверхностных (ливневых или талых). Глубина подъема и создаваемый напор у таких насосов невысоки, зато они имеют высокую производительность и нетребовательны к чистоте воды.
Среди дренажных насосов выделяются бочковые, предназначенные для откачки воды из резервуаров. Чаще всего используются для организации ручного полива из бочек с дождевой водой. Телескопическая труба с крюком позволяет легко закрепить насос за край резервуара, выставив необходимую глубину, а автоматика отключит подачу воды при осушении бочки.
Фекальные насосы также являются разновидностью дренажных, «заточенных» под конкретную задачу – откачку сточных вод и фекальных масс.
Механизм насоса.
Вибрационные погружные насосы имеют самую простую среди всех насосов конструкцию. Вибрационный насос состоит из корпуса, мощного электромагнита и штока с клапаном, двигающегося под воздействием электромагнитной силы.
Такие насосы надежны, неприхотливы и недороги. Неудивительно, что у садоводов и дачников именно вибрационные насосы пользуются наибольшей популярностью. Но есть у них и недостатки – производительность их невысока, да и максимальная глубина погружения редко превышает 5 м. Кроме того, при работе они создают в водной среде сильную вибрацию, поднимая муть со дна и стенок колодцев и скважин. Поэтому для водоснабжения вибрационные насосы используются нечасто.
Вихревые и центробежные насосы имеют в составе электродвигатель, вращающий рабочее колесо.
У вихревых насосов вход и выход воды идет по касательной к колесу. Вращаясь, колесо захватывает жидкость из входного патрубка, проводит по кругу и выбрасывает в выходной.
Особенностью вихревого насоса является малое (до 0,2 мм) расстояние между корпусом и лопатками, поэтому такая конструкция применяется только для чистой воды с минимумом механических включений. Даже малое содержание песка в перекачиваемой воде приводит к быстрому износу корпуса и лопаток насоса и к падению его производительности.
Вихревые насосы характеризуются высоким напором при небольшом расходе, поэтому они часто применяются для снабжения водой частных домов: расход в них невелик, а высокое давление позволяет создать хороший напор на всех этажах здания. Правда, КПД вихревых насосов ниже, чем у центробежных.
У центробежных насосов вода поступает в центр вращающегося колеса, разгоняется лопатками и выбрасывается наружу под действием центробежной силы. Отличаются высокой производительностью.
Эта конструкция менее требовательна к чистоте воды, но напор у центробежных насосов обычно ниже, чем у вихревых. Центробежными являются практически все дренажные насосы. Многие скважинные насосы также имеют такую конструкцию и позволяют организовать водоснабжение, даже если вода из скважины идет с некоторым содержанием песка и глины.
Потребляемая мощность определяет производительность и напор насоса. Но два насоса с одинаковой мощностью могут сильно отличаться в производительности и создаваемом давлении. Поэтому при выборе насоса следует руководствоваться другими параметрами, а мощность использовать для проверки честности производителя. Если в линейке схожих по прочим параметрам насосов какая-то модель имеет заметно меньшую мощность, то к ней следует отнестись с подозрением. Особенно, если она выпущена малоизвестным производителем.
Производительность показывает, какой объем воды прокачивается насосом за определенное время. Требуемая производительность насоса зависит от множества других параметров: назначения насоса, глубины забора, дебета скважины, архитектуры и протяженности системы, количества точек разбора, диаметра труб и т.д.
Для водоснабжения требуемую производительность можно ориентировочно посчитать, исходя из того, что расход на полностью открытом водопроводном кране должен составлять минимум 10 л/мин.
Тогда, умножив количество одновременно открытых кранов на 10 и добавив 20-30% запаса, можно получить ориентировочную производительность системы водоснабжения. Так, если допустить, что в доме могут быть одновременно открыты три крана, то производительность насоса должна быть не менее 3*10*1,2 = 36 л/мин.
Для полива оценку требуемой производительности давать сложно, потому что расход на одном поливальном устройстве может составлять как менее литра в минуту (в небольших капельных системах), так и десятки литров в минуту (в дождевателях).
Если очень грубо, то производительности до 20 литров в минуту хватит для работы большой капельной системы, одновременной работы одного-двух дождевателей или для ручного полива.
Для одновременной работы нескольких дождевателей, поливающих площадь 3-5 соток, потребуется производительность около 30 литров в минуту.
Для полива площади в 10 соток потребуется производительность в 60-80 литров в минуту.
Имейте в виду, что паспортную производительность насос обеспечивает при нулевой высоте подъема. И для полива, и для водоснабжения, чем на большую высоту поднимается вода, тем производительность насоса ниже. В руководстве по эксплуатации насоса обычно даются графики её зависимости от высоты подъема.
Максимальная глубина погружения определяет, на какое максимальное давление рассчитан насос, и как глубоко его можно опустить ниже поверхности воды.
При выборе скважинного или колодезного насоса ориентируйтесь на максимальный уровень грунтовых вод (обычно бывает весной). Учтите также, что многие насосы рекомендуется располагать на некотором расстоянии от дна (особенно – скважинные насосы с нижним забором).
Так, если глубина скважины 18 м, уровень воды весной находится в 2 м от поверхности, а насос вы планируете расположить в 50 см от дна, то максимальная глубина погружения насоса должна быть не менее 18-2-0,5 = 15,5 м.
Подъем воды определяет давление, создаваемое на выходе насоса, и показывает, на какую высоту насос способен поднять воду.
Параметр особенно важен для скважинных насосов и при организации водоснабжения – производительность насоса падает с каждым метром подъема, что при расчете обязательно надо учитывать.
Для ориентировочного расчета требуемого подъема воды используется следующая формула: H = 10P + ΔP + ΔH, где P –давление в верхней точке разбора (обычно 2,5-3 бара). ΔP – потери давления на горизонтальных участках трубопровода, примерно считается как 10% от суммарной длины горизонтальных участков. ΔH – перепад высоты между минимальным уровнем грунтовых вод и высотой самой верхней точки разбора. Для лучшего напора воды и для предотвращения падения напора с износом деталей насоса, имеет смысл предусмотреть запас в 20-30%.
Например, если длина горизонтальных участков трубопровода составляет 10 м, вода в самое сухое время года находится на глубине 3 м, а верхняя точка разбора – кран на втором этаже – расположен в 6 м от земли, то требуемый подъем воды будет: Н=10*3+0,1*10+9 = 40 м, с учетом запаса – 50 м.
Забор воды. Насосы с верхним забором удобны тем, что их зачастую можно ставить на дно колодца или скважины, снижая нагрузку на несущий трос, корпус насоса и трубопровод. Также у насосов с верхним забором ниже риск попадания донного ила и песка внутрь насоса. С другой стороны нижний, забор позволяет откачать больший объем воды – это может быть важным на скважинах с небольшим дебетом или при осушении резервуаров и затопленных помещений.
Но имейте в виду, что не всякий насос допускает работу без полного погружения. Многие скважинные насосы охлаждаются за счет внешней воды и при выходе корпуса из воды могут перегреться и выйти из строя.
Датчик сухого хода необходим для любого насоса, работающего в автоматическом режиме, особенно если объем откачиваемой жидкости ограничен (резервуары, помещения, колодцы и скважины с небольшим дебетом). Если датчик сухого хода отсутствует в комплектации насоса, его следует докупить отдельно и подключить насос через него.
Допустимый диаметр твердых частиц. Перекачка воды с частицами большего диаметра может привести к износу элементов конструкции или к заклиниванию крыльчатки и выходу насоса из строя. Имейте в виду, что сервисные центры отказывают в гарантийном ремонте насосов, если при разборке неисправного насоса обнаруживаются твердые частицы размером больше допустимого.
Варианты выбора погружных насосов
Если вам нужен недорогой, надежный, нетребовательный к качеству воды и простой в эксплуатации насос для организации ручного полива, выбирайте среди вибрационных садовых насосов.
Для организации системы полива с постоянным давлением в трубопроводе можно использовать насосную станцию на основе вибрационного насоса. Они отличаются невысокой ценой, простотой установки и неприхотливостью в работе.
Для организации водоснабжения частного дома на основе скважины или колодца выбирайте среди скважинных насосов. Если чистота воды в скважине оставляет желать лучшего, обратите внимание на скважинные насосы центробежного типа – они менее требовательны к чистоте воды.
Для откачки воды из резервуаров, бассейнов, затопленных траншей, погребов и других помещений, выбирайте среди дренажных насосов.
Для откачки бытовых сточных вод и фекальных масс из септиков и выгребных ям вам потребуется фекальный насос.