Характеристика центробежных насосов для скважины
Центробежные погружные насосы, использующиеся для скважин, являются наиболее дорогостоящим вариантом. Но стоит заметить, что вариант этот можно назвать лучшим, поскольку он усовершенствован и способен обеспечить высочайшее качество работы.
Использование данного типа оборудования возможно не только для скважин песчаного типа, но и артезианского.
Особенность работы агрегата основана на колесе, расположенном непосредственно на валу самого двигателя погружного насоса. Данное колесо состоит из пары пластин, которые соединяются между собой лопастями. Вода, которая попадает между пластин, благодаря центробежной силе выталкивается в шланг, предназначенный для подачи воды из скважины.
Принцип работы, конечно же, прост, но мощность оборудования может отличаться. Это обусловлено тем, что в агрегате может располагаться различное количество ступеней
Наибольшее распространение получили погружные насосы с одноступенчатой конструкцией, но важно заметить, что многоступенчатая конструкция позволяет обеспечить максимальный напор воды из скважины. Такая конструкция предполагает расположение на валу несколько рабочих колес
В процессе работы вода из одного колеса подается прямо в рабочее отверстие другого. В результате получается максимальное давление, собранное с работы всех колес.
Оптимальный способ определения глубины установки насоса
Наиболее точно и правильно устанавливается насосное оборудование исходя из имеющихся характеристик скважины, точнее, беря во внимание динамический водный уровень. Этот показатель всегда указан в паспорте водоносного сооружения
Однако следует обратить внимание на сопутствующие данные. В документе, кроме минимального уровня воды во время эксплуатации, указано, при какой производительности насоса он фиксировался. Если хотите воспользоваться данными о динамическом уровне, учитывайте, что более производительное выкачивающее устройство при этом устанавливать нельзя. Если же насос уже куплен и он мощнее положенного, нужно будет его устанавливать глубже расчетного уровня.
Теперь о том, как определить глубину установки оборудования в скважине. Правила погружения насоса говорят о следующем:
- устройство должно находиться ниже динамического уровня не менее 1 метра (больше можно);
- оптимальная установка насоса относительно дна колодца, — не менее 3 м.
То есть, выкачивающее воду устройство, следует располагать в оговоренном промежутке. Практически рассчитать, на какую глубину нужно опускать всасывающее оборудование относительно устья скважины можно так.
Общая глубина колодца (от оголовка до дна), — 21 м. Динамический уровень (расстояние от устья до водяного зеркала в момент водозабора), — 14 м. Значит столб воды во время активной эксплуатации скважины составляет 21-14=7 м. Выше упоминалось, что сверху насоса должно быть не менее метра воды, а приближать ко дну менее 3 м не рекомендуется. Остается промежуток 7-(3+1)=4 м, в котором оптимально располагается оборудование. То есть, если брать конкретный случай, нужно опустить выкачивающее устройство на тросе, длиной 15-18 метров.
Типы скважин ↑
Основная отличительная черта скважины – диаметр ствола, который колеблется в пределах от 30-50 см для абиссинской и достигает 150 мм при бурении артезианского источника. По сути – это узкая «горловина», соединяющая водоносный слой и поверхность земли.
Абиссинская скважина ↑
Другое название – игла. Располагается ближе всего к поверхности земли – минимальная глубина скважины для питьевой воды составляет всего 5 м, максимальная – 8. Располагается на первом водоносном слое. Особенностью является способ устройства. Применяется забивной метод, при котором трубу, на которую наварен заостренный сетчатый наконечник-фильтр, заглубляют в почву под прямым углом. На каждую секцию трубы насаживают следующую и забивают с помощью специального устройства – бабки.
Более прогрессивный способ – бурение скважины до достижения водоносного слоя с последующим опусканием подготовленной трубы. При грамотной эксплуатации срок службы источника достигает 15 лет, а производительность – более 1 куб. м/час. Для подъема воды используется поверхностный насос.
Скважина на песок ↑
Наиболее распространенный вид гидросооружений, предназначенных для длительной эксплуатации. Выделяют следующие характеристики:
- глубина источника колеблется в пределах 20-50 м;
- располагается на слое водоносного песка, который является отличным природным фильтром;
- срок службы составляет порядка 30 лет. При мощном водоносном слое и грамотной эксплуатации достигает полувека.
Для устройства необходимо буровое оборудование. В среднем глубина установки скважинного насосасоставляет 16 и более метров. Оборудование подвешивают на тросе, закрепленном на оголовке сооружения. Также прокладывают силовой кабель для подключения к электросети.
Артезианская скважина ↑
Является наиболее сложной в устройстве – применяется специализированное буровое оборудование. Глубина составляет не менее 80-100 м и достигает 300 м. Водоносный слой располагается между двумя пластами водоупорных пород. Источник обладает высокими эксплуатационными характеристиками в части химического состава воды, экологичности.
Единственный минус – трудоемкость сооружения. Поэтому скважины данного типа редко выбирают владельцы одного домохозяйства. Производительность значительно превышает потребности семьи. Гораздо целесообразнее объединиться владельцам нескольких усадеб, и проблема водоснабжения будет решена на долгие годы.
ВАЖНО ЗНАТЬ: Минимальная глубина скважины на воду на песке составляет 15 метров. В этом случае также используют глубинный насос, поскольку предельная возможность поверхностного – подъем воды на 10 м
Различия поверхностных и погружных агрегатов
Все бытовые насосы по месту монтажа разделяют на два типа: погружные и поверхностные. Первые опускают вниз почти до самого дна скважины. Вторые работают на поверхности. Их устанавливают обычно рядом с источником воды или прямо на поверхности воды с помощью специального поплавка.
В работе поверхностных моделей используется принцип всасывания. На эффективность работы такого насоса существенно влияет расстояние, на которое приходится поднимать воду. Обычно их применяют, только если глубина до зеркала воды составляет от восьми метров или меньше.
Но при эксплуатации фильтрационной или артезианской скважины поверхностный насос может просто не справиться с нагрузкой. В таком случае выбирать придется именно погружную модель.
Выбирая между погружным и поверхностным насосом, следует учесть гораздо более высокий уровень шума при работе последнего. Чтобы устранить эту неприятность, достаточно закрыть насос деревянным коробом или установить его в отдельном помещении.
- Конструктивная специфика скважины иглы заключается в том, что забиваемый в грунт инструмент, обсадка и подающий воду канал являются одной и той же трубой, к которой и подключается насос.
- Так как глубина абиссинской скважины редко превышает 10 м, то для перекачки воды из нее используются поверхностные насосы.
- Если требуется сформировать запас воды и автоматизировать процесс откачки, к скважине игле подключают насосную станцию.
- Самый простой и дешевый агрегат для обустройства абиссинского трубчатого колодца – ручной насос.
- Если поверхностные насосы втягивают воду, то погружные выталкивают ее наверх. При выборе такого насоса в первую очередь учитывают высоту, на которую придется подавать воду, вернее, расстояние от поверхности до насоса.
Поэтому к данным о динамическом уровне воды следует прибавить еще пару метров. Граничной считается высота в 40 метров. Если данные превышают эту цифру, придется подбирать насос повышенной мощности. В техническом паспорте каждого изделия указана максимальная высота, на которую он может подавать воду.
Визуально насосная техника высокой и малой мощности значительно различается. Более производительные погружные насосы имеют крупный корпус и весят заметно больше моделей, которые справляются с глубиной погружения до 40 метров.
Ориентируясь на глубину погружения, лучше отдать предпочтение агрегатам с некоторым запасом производительности. Если насос рассчитан на работу на глубине 60 метров, он больше подойдет для 50-метровой скважины.
Если же его опустить на предельную глубину, агрегату придется постоянно работать с максимальной нагрузкой, что увеличит скорость его износа и сократит срок эксплуатации. Для скважины с глубиной погружения 60 метров лучше взять насос, рассчитанный на работу на глубине 70 метров.
По самым разным причинам вода может перестать поступать к устройству. Если при этом насос продолжает работать, он может перегреться, сломаться, сгореть и т.п. При наличии соответствующей автоматики устройство будет отключено от питания, как только начнет работать на холостом ходу, что предотвратит появление неисправностей.
- Погружные насосы сложно перепутать с поверхностными. Их узнают по удлиненным корпусам, выполненным из нержавеющей стали.
- Насос погружного типа верхом подсоединяется к подающей воду трубе. Внизу агрегата находится фильтр и водозаборное устройство.
- Погружной насос работает непосредственно в водозаборной выработке, его двигатель всегда охлажден водой, потому редко перегорает при правильной эксплуатации.
- Насосы погружного типа работают в скважине, потому не беспокоят владельцев звуком мотора. Однако для подобных систем нужен кессон, чтобы защитить источник от хищения оборудования.
Как правильно установить насос в скважину?
Монтаж можно осуществить самостоятельно, без привлечения специалистов. Он не займет много времени, не вызовет особых трудностей. Вначале нужно подготовить сам прибор для погружения:
- закрепить обратный клапан на патрубке устройства, исключив тем самым вытекания воды из насоса обратно;
- установить фильтр, защищающий аппарат от ила, песка, прочих примесей;
- закрепить нагнетательный шланг или трубу за обратным клапаном;
- присоединить электрокабель и трос, на котором будет держаться прибор.
После того, как насос собран, его можно аккуратно, потихоньку опускать в скважину, стараясь не касаться ее стенок. Устройство должно полностью погрузиться в воду на указанную в инструкции глубину, во избежание преждевременного выхода его из строя. После погружения прибора трос следует закрепить на защитном оголовке за специальное ушко. Остается установить пускозащитное устройство и проверить насос в действии, включая его на всех режимах мощности, подбирая наиболее оптимальный для бытовых нужд напор. После его регулировки устройство готово к эксплуатации.
Более наглядно смотрите на видео:
Распространенные причины поломок
“Водолеи” успешно применяют не только в скважинах, но также в колодцах, естественных водоемах и крупных емкостях, соответствующих условиям эксплуатации, заявленным производителем.
Насосы этого типа вполне успешно справляются с перекачиванием воды, существенно загрязненной песком. К сожалению, нарушение правил эксплуатации приводит к частым поломкам устройства.
Перед началом ремонтных работ рекомендуется изучить техническую документацию насоса “Водолей”, там содержатся полезные сведения и важные рекомендации
Среди факторов, вызывающих неисправности, можно отметить:
- продолжительную работу с жидкостями, уровень загрязненности которых превышает половину от заявленного изготовителем предела (допускается не больше 20 г/л);
- перекачивание горячих жидкостей (если температура среды более 35 градусов);
- частые и резкие перепады напряжения в электросети;
- нарушение целостности крепления в месте монтажа электрокабеля или в оболочке его подводной части;
- огрехи при подвешивании насоса;
- отсутствие фильтра;
- отсутствие заземления;
- неисправность реле давления, гидроаккумулятора и т.п.
Очевидно, что на длительности работы насоса сказываются не только условия его эксплуатации, но и состояние водопроводной системы дома в целом.
Ряда серьезных проблем можно избежать, если позаботиться о правильном монтаже насоса. Большое значение придают глубине погружения насоса. Если этот показатель превышен, устройство будет работать с постоянной перегрузкой и вскоре сломается.
Крайне редко, но все же случаются ситуации, когда вода, в которую погружен насос, замерзает. Это очень опасно для устройства, поскольку при замерзании вода расширяется. В результате элементы конструкции насоса могут быть повреждены.
Если устройство хранится при температуре ниже нуля, всю влагу из него следует тщательно удалить.
Чтобы насос работал правильно, следует выбрать модель, которая точно подойдет к конкретной скважине. Подробнее о том, как выбрать насос для скважины можно прочесть в другой нашей статье.
Прежде всего, следует ориентироваться на дебит скважины. Он должен заметно превышать производительность насоса.
Дело в том, что многие скважины склонны к заиливанию или запесочиванию.
На корпусе прибора содержится маркировка, отражающая условия эксплуатации, на которые рассчитан этот насос. Не стоит нарушать эти параметры, чтобы продлить срок эксплуатации устройства
В результате их дебет заметно снижается. Если производительность насоса была точно подобрана в соответствии с дебитом скважины, может случиться опасная ситуация.
Насос будет откачивать воду из скважины быстрее, чем она поступает. Скважина опустеет, и оборудование будет работать вхолостую, в режиме так называемого “сухого хода”. Это чревато перегревом и полной поломкой двигателя устройства.
При подвешивании насоса “Водолей” в скважине, следует удостовериться, что вес устройства приходится именно на трос, а не на кабель или трубу. Неправильный монтаж – частая причина поломок
Второй важный фактор – это номинальный напор, который должен обеспечить насос в водопроводной системе. У разных модификаций “Водолея” он может быть и 32 м, и 63 м.
Номинальное значение включает транспортировку на горизонтальных участках водопровода и потери давления при прохождении воды по трубопроводу.
Подобранный правильным образом насос не будет подвергаться избыточным перегрузкам, в таких условиях устройство прослужит дольше и будет работать эффективнее.
2 Асбестоцементные материалы
Раньше асбоцемент был достаточно распространенным материалов для изготовления обсадных труб ввиду своей дешевизны, однако сейчас, когда в бюджетной ценовой категории появились сильные конкуренты, обсадные трубы из асбоцемента используются очень редко.
Асбестоцементные обсадные трубы для скважины
По сути, кроме низкой стоимости, единственным плюсом асбоцементных обсадных труб является длительный срок эксплуатации в беспроблемных грунтах.
В то время как недостатков у асбоцемента хоть отбавляй: в первую очередь, это небезопасное воздействие материала на здоровье человека (существуют подтвержденные исследования, которые выявили канцерогенное влияние асбоцемента), что делает его использование в системах водоснабжение рискованным занятием.
Технология обустройства питьевых скважин предусматривает то, что установка асбоцементных обсадных колонн возможна лишь в известняковых скважинах при использовании напорных труб.
2.1 Пластиковые материалы
Наиболее распространенными, на сегодняшний день, являются пластиковые обсадные трубы. Их широкое использование объясняется отличным соотношением цены и качества: по сути, за цену, меньше чем у асбоцемента, вы получаете все преимущества изделий из нержавеющей стали.
Рассмотрим сильные и слабые стороны использования полимерных труд в обустройстве обсадных колонн.
Плюсы:
Пластиковые обсадные трубы для скважины
- Минимальная, в сравнении с аналогами, стоимость;
- Крепление в одну колонну выполняется с помощью резьбовых соединений, что обеспечивает высокую герметичность конструкции;
- Неподверженность коррозии;
- Не ограничивают глубину скважину (технология допускает использование пластиковых труб на глубине свыше 100 метров);
- Отсутствие загрязнений воды;
- Длительный срок эксплуатации (20-30 лет)
- Минимальный вес;
- Полимерные материалы не боятся воздействия химической среды, поэтому для обработки и очистки таких обсадных колонн могут применяться любые химические реагенты.
Минусы:
- Подверженность внешним механическим воздействиям (зависит от вида пластика — НПВХ в этом плане имеет гораздо лучшие свойства, чем ПВХ);
- Невозможность выполнить бурение с одновременной обсадкой трубы, из-за недостаточной жесткости полимерных материалов.
В изготовлении пластиковых труб основными материалами являются: обычный ПВХ (поливинилхлорид), и НПВХ – непластифицированный поливинилхлорид. Разница между ними заключается в том, что НПВХ является более жестким материалом, который обладает высоким пределом текучести.
На практике, это проявляется в том, что колонны их НПВХ хорошо переносят умеренные сдвиги грунта, и внешние механические нагрузки, так как обсадные трубы из НПВХ имеют большую надежность резьбовых соединений, в сравнении с ПВХ.
Соединение пластиковых обсадных труб для скважины
Что касается достоинств ПВХ труб, то тут можно выделить их минимальную стоимость – установка обсадной колонны из ПВХ обойдется вам как минимум, в 3, а то и 4 раза дешевле, чем установка колонны такого же размера из стали.
2.2 Какие трубы используют для нефтяных скважин?
Технология монтажа нефтяных скважин кардинально отличается от скважин на воду.
Во-первых, создание таких скважин должно выполняться в максимально сжатые сроки, вследствие чего практикуется бурение на обсадной колонне, которое делает невозможным обустройство нефтяной колонны пластиковыми трубами.
Во-вторых, в нефтяной промышленности фактор экологичности материала практически не важен, в то время как максимальную значимость приобретает его долговечность и устойчивость к внешним механическим воздействием. Всё вышесказанное обуславливает то, наиболее востребованным материалом для изготовления нефтяных осадных труб является низколегированная сталь с высоким содержанием углеродов.
Крепление таких труб в одну колонну выполняется с помощью сварочных работ, также возможно крепление резьбовыми соединениями. Для осадных труб нефтяных скважин может достигать до 7 км, а вес – 350-400 тонн.
Определение оптимальных глубин установки насоса
Практический метод
Практический метод позволяет определить необходимую глубину погружения насоса в ходе монтажных работ по его установке.
Данный метод реализуется следующим образом:
- оборудование опускается на всю глубину водяной скважины на страховочном тросе;
- достигнув дна колодца, после соприкосновения устройство поднимается вверх на 1,5-2 м;
- зафиксировав насос в данном положении, производят проверку его работы, а также качества подаваемой воды;
- при необходимости высота поднятия прибора повторно корректируется;
- при отсутствии недостатков устройство закрепляют в данном положении для последующей эксплуатации.
Метод использования динамической характеристики скважины
Для правильной установки насосного оборудования руководствуются динамическим уровнем — одним из главных параметров скважины. Этот показатель определяет расстояние от поверхности земли до водяного слоя. Причем подразумевается значение, на котором находится вода во время эксплуатации устройства в сезон максимального потребления влаги. Количество выработки непостоянное и может меняться в разные сезоны года и по многим причинам, будь то большие объемы потребления или длительная засуха.
Данный параметр определяет максимально возможное опускание водяного слоя, ниже которого вода не должна опускаться даже в случае наибольшего забора жидкости. Динамическая характеристика указана в паспорте скважины и может меняться в зависимости от типа используемого насосного оборудования.
Контрольные параметры скважины.
Для создания достаточного давления на устройство и его нормальной работы необходимо опускать прибор ниже расчетного динамического уровня не менее чем на 1 м. Чем выше мощность используемого насоса, тем большей должна быть глубина его погружения. В противном случае уровень воды упадет до уровня забора, и устройство может выйти из строя из-за попадания песка, ила или глины.
Но для его применения необходимы основные данные, которые указываются в паспорте скважины:
- динамический уровень;
- статический уровень (расстояние от поверхности земли до поверхности устоявшейся воды);
- дебит (производительность скважины, которая должна быть меньше мощности насосного оборудования).
Устанавливая насосное оборудование, необходимо учитывать ряд стандартных рекомендаций:
производительность погружного насоса не должна превышать дебита скважины, что чревато ее иссушением;
при «верхней» установке прибора желательно использование датчиков сухого хода, что позволяет отключить насос при проседании водяного слоя;
при «нижней» установке важно соблюдать необходимую границу между насосом и дном в 1,5-2 м.
Это позволит не только организовать стабильное водоснабжение, но и обеспечить долгий срок эксплуатации оборудованию.
При организации бытового водоснабжения на участке, бурение скважин на воду в качестве водозаборного источника является оптимальным вариантом – они намного дешевле колодцев и позволяют добывать воду со значительных глубин. При монтаже насосного оборудования в колонну из обсадных труб, часто возникает вопрос, на какую глубину опускать насос в скважину.
Для правильного решения поставленной задачи следует учитывать множество факторов, связанных не только с техническими характеристиками погружного электронасоса, но и параметрами скважины – ее дебитом, статическим и динамическим уровнем, которые подвержены сезонным изменениям.
Точное определение глубины погружения позволит сэкономить финансовые средства при приобретении глубинного электронасоса, ведь модификации, рассчитанные на работу под давлением большого столба воды, стоят значительно дороже приборов с небольшими пределами спуска под водный горизонт.
Рис. 1 Схема подключения скважинного насоса
Обзор оборудования марки Водолей
Глубинный насос для скважин Водолей отличается доступной стоимостью и высокими рабочими характеристиками. К достоинствам агрегата можно отнести:
- устойчивость к скачкам напряжения;
- использование латуни, нержавейки и пищевой пластмассы при изготовлении механизмов;
- компактность, вес изделия от 7,7 до 25 кг;
- небольшой расход энергии, мощность от 400 до 2000 Вт;
- полная комплектация: насос, силовой кабель, трос;
- длительный срок службы;
- максимальный напор – 150 м.
Глубинный агрегат состоит из двигателя, многоступенчатой насосной части, конденсаторной коробки, в которой находится шнур питания и конденсаторы. Внутри корпуса находится приводной вал с рабочим колесом, лопатками и приводными кольцами. Крышка с внутренней резьбой удерживает все детали на месте. С ее внешней стороны предусмотрены отверстия для крепления троса.
Насосы оснащаются автоматикой немецкого производства. Выносной блок защищает агрегат от аварийных ситуаций. При маркировке оборудования указываются его основные технические характеристики:
Например, БЦПЭ-0,5-40У 60/60
- БЦПЭ – бытовой центробежный погружной насос;
- 0,5 – производительность л/сек;
- 40 – номинальный напор;
- 60 – максимальная производительность;
- 60 – высота максимального напора.
Во время эксплуатации насос должен полностью находиться в воде, расстояние до дна скважины не менее 40 см. Включение выполняется через 10 мин после спуска агрегата в воду.
Параметры моделей Водолей
Преимущества глубинных насосов:
- Оборудование обеспечивает доступ к чистой артезианской воде.
- Экономное энергопотребление и высокий уровень КПД.
- Осуществление подачи воды на любое расстояние.
- Отсутствие перегрева, механизм охлаждается перекачиваемой жидкостью.
- Минимальный размер и низкий уровень шума.
- Защита от «сухого хода», все модели агрегатов оснащены автоматикой, отключающей их при падении уровня воды.
Глубинные насосы представлены на рынке в большом количестве модификаций, имеющих различную производительность, тип рабочего механизма и стоимость. Выбирать оборудование следует, ориентируясь на индивидуальные параметры скважины, репутацию производителя и объем потребляемой воды.
