Устройство глубинного насоса для скважины: принцип работы погружного скважинного насоса

Здесь вы узнаете:

Конструктивные особенности глубинных насосов
Принцип работы глубинного насоса
Виды погружных насосов для скважины
Критерии выбора
Обзор скважинных насосов для водоснабжения
Как провести воду из скважины в дом с глубинным насосом

Глубинный насос для скважины обеспечивает подачу чистой воды на поверхность. Оборудование незаменимо в коттеджных поселках, на дачных участках. От качества и правильного подбора насоса зависит бесперебойное водоснабжение.

Общие сведения

По назначению насосы бывают:
Глубинные или скважинные. Вода обязательно должна быть без примесей, которые способны повредить механизм.
Колодезные. В отличие от глубинных, у них меньший напор и они не столь продолговаты. Мелкие частицы песка или ила не способны испортить механизм.
Дренажные насосы созданы для работы в грязной воде. Подойдут для колодца, водоема, подвала. Такой насос способен пропускать частица размером от 1 до 7 сантиметров.
Фекальные насосы созданы для откачки отходов. Обязательно оснащен измельчителем, который перерабатывает средства гигиены.

По схеме установки насосы бывают штанговые и бесштанговые:

Штанговый насос – машина с двигателем на поверхности. В жидкую среду опускается только заборная часть.
Бесштанговый насос – единое целое. Поэтому, двигатель погружается вместе с заборным механизмом в жидкую среду. Надо отдать должное удобству монтажа и эксплуатации подобных насосов.

Режимы эксплуатации

В новой линейке представлены 3 автоматических насоса: DTRON, DTRON2, DTRON3 и 1 насос с частотным преобразователем E.SYBOX DIVER. Одним из преимуществ устройств является 4 различных режима их использования:

DRY версия, то есть режим работы на поверхности, без погружения в воду. Да именно так, погружной насос, смонтированный на специальном аксессуаре DOC68 отбирает воду из емкости или из магистрального водопровода, затем повышает давление и перекачивает ее дальше к потребителям. Пыле- влагозащита насоса имеет индекс IP68, что позволяет без опасений использовать его на открытом пространстве.

X – версия + KIT X. Данная версия предназначена для воды, в которой много взвешенных частиц, например, если колодец сделан на плывуне, что достаточно распространено. При погружении в воду, чтобы насос не всасывал со дна взвесь, устанавливается специальный шланг, на конце которого монтируется поплавок. Это позволяет осуществлять забор с поверхности воды или из толщи воды, но достаточно высоко ото дна, тем самым подавать в систему чистую воду без грязи.

Поплавок. Достаточно интересное инженерное решение, при котором насос снабжается выносными датчиками уровня воды, которых существует два типа. Первый — уровнемер, который устанавливается на насос для того, чтобы устройство могло посчитать, сколько воды есть в емкости, в которой оно установлено. Для этого в мобильном приложении (об этом поговорим ниже) задаются параметры этой емкости. Второй — это поплавок, который устанавливается в емкость, в которую насос подает воду и по показаниям этого поплавка насос с помощью блока управления подает сигнал на трехходовой клапан, который переключает подачу воды или в заполняемую емкость, или в дом, для системы водоснабжения. Фактически один насос работает на две системы: водоснабжение дома и заполнение отдельно стоящей емкости без непосредственного участия человека.

Режим «Питьевая вода». Данный режим актуален, скорее, для европейских стран, где есть отдельная сертификация. Для наших соотечественников он не имеет определяющего значения ввиду отсутствия стандарта, но не упомянуть об этом было бы несправедливо.

От чего зависит стоимость насоса?

Самое важное в характеристике насоса – технические характеристики.
Двигатель – сердце насоса. Стоимость напрямую зависит от его типа и мощности.
При увеличении мощности в разницу от 0,75 до 1,5 кВт стоимость пропорционально увеличивается на 4 тысячи рублей.
Особенность устойчивости к загрязнению также влияет на цену. Чем выше устойчивость – тем выше цена.
Производительность.

Выбор насосного оборудования для скважины

Герметичный центробежный насос с экранированным электродвигателем

При выборе модели главными параметрами станут давление и подача. Давление определяет высоту, на которую будет подаваться вода, выражается в метрах водяного столба. Подача — то количество воды, которое может подавать данная модель.

Для того чтобы правильно выбрать центробежный насос, нужно учесть ряд характеристик:

мощность;
уровень шума;
расход воды (зависит от потребностей покупателя), для снабжения водой семьи из 2-4 человек подойдет вариант с производительностью 50-60 л/мин, при необходимости проводить полив растений на участке или наполнять водой бассейн нужно выбирать более мощную модель;
напор воды;
глубина скважины — максимальная высота водяного столба должна превышать глубину не менее чем на 10%.
диаметр обсадной трубы, установленной в пробуренной скважине;
цена;
гарантии;
возможность отремонтировать модель: наличие необходимых запасных деталей в магазинах, расположение ремонтных мастерских и т. д.

В настоящее время в продаже можно найти модели как отечественных производителей, так и известных торговых марок: Makita, Calpeda, Bosch, Wilo, Stiga и др. Представленные товары могут существенно отличаться как по цене и качеству, так и по техническим характеристикам, поэтому вполне можно найти подходящуюмодель.

Устройство погружного насоса

Рассмотрим в качестве примера насос «Водолей». Он хорош в эксплуатации и доступен в цене. Он состоит непосредственно из насоса и электрического двигателя. Принцип работы организуется с помощью центробежной силы.

Основные составляющие насоса:
вал с лопатками,
рабочие колеса с приводными кольцами.

Удержание частей производится за счет крышки с внутренней резьбой. При включении, колеса начинают вращаться, создавая центробежную силу, которая, в свою очередь, перекачивает воду.

Двигатель стандартно состоит из шариковых подшипников, ротора и статора.

«Водолей» способен подавать воду с глубины до 20 метров с минимальным диаметром скважины 1,2 метра. С помощью заслонки можно отрегулировать давление воды. Максимальный объем воды 12 кубических метров в час, при условии, что диаметр шланга будет больше 1,9 сантиметра.

Конструктивные особенности глубинных насосов

Устройство глубинного насоса и его конструктивные особенности во многом определяются принципом действия и типом приводного электродвигателя этой гидромашины. Забор перекачиваемой жидкой среды при использовании таких насосов осуществляется по специальной трубе, помещаемой в шахту обслуживаемой скважины или в колодец. За электропитание приводного электродвигателя, располагаемого на определенной глубине, отвечает электрический кабель, помещенный в защитную оболочку.

В устройстве скважинного насоса центробежного типа можно выделить две основные части:

приводной электродвигатель, который может быть встроенным или наружным;
непосредственно саму насосную часть оборудования.

Устройство центробежного скважинного насоса

Если приводной двигатель насоса является встроенным, его, как правило, размещают в нижней части устройства. Забор воды при использовании насосов данного типа может осуществляться как через верхнюю, так и через нижнюю часть их корпуса. Предпочтение в данном случае отдают забору перекачиваемой жидкости через нижнюю часть корпуса, так как это позволяет прочистить глубинную часть скважины от скапливающихся в ней ила и песка. Погружные насосные устройства, что очень удобно, охлаждаются жидкой средой, в которую они помещены. Это позволяет защитить такие устройства от перегрева, способного быстро привести их в негодность. Глубинные насосы центробежного типа, хотя и являются более сложными по конструкции, чем вибрационные устройства, отличаются более высокой надежностью, производительностью и более длительным эксплуатационным сроком.

Подвес насоса должен выдерживать нагрузку, превышающую вес насоса в 5–10 раз

Основными элементами конструкции вихревых погружных насосов являются корпус, специальный стакан, приводной электродвигатель и вибратор. Вибратор в данных устройствах является самым сложным конструктивным элементом, состоящим из якоря, резинового амортизатора и регулирующих шайб. Необходимые условия для забора жидкости из скважины, осуществляемого вибрационным насосом, создает его резиновый амортизатор, который в процессе работы такого устройства сжимается и разжимается.

Обязательным элементом оснащения погружного насосного оборудования является фильтр грубой очистки, защищающий внутреннюю часть таких устройств от попадания в нее твердых включений, содержащихся в перекачиваемой среде. Для обеспечения более эффективной работы погружного насосного оборудования и обеспечения его защиты от негативных факторов используются различные датчики, автоматически останавливающие насос при возникновении внештатных ситуаций (слишком высоком содержании в составе перекачиваемой жидкости ила и песка, снижении уровня воды в скважине и др.).

Подключение насоса «Водолей»

Подключаем напорную трубу. Она может быть как пластиковая, так и металлическая или же обычный шланг для полива.
Обязательно устройство обратного клапана. Его либо врезают в трубу на расстоянии меньше 1метра от выходного патрубка, либо устанавливают напрямую. Клапан с латунным седлом подходит лучше всего, в таком случае.
Присоединяем трос. Как показывает практика, поднимать и опускать насос за провод – не правильно.
Опускаем насос в скважину, контролирую натяжение шланга и шнура.
Закрепляем устройство на необходимой глубине тросом.

Раз в два года рекомендуем проводить осмотр насоса на предмет неисправности.

Виды центробежных скважинных насосов

С учетом расположения вала центробежные насосы подразделяются на модели с горизонтально и вертикально расположенными осями. Стоимость моделей с горизонтальным валом сравнительно невысокая, поскольку они применяются для водозабора из емкостей поверхностного и промежуточного вида. Т.е. там, где устройство может быть оборудовано на поверхности, либо в небольшом заглублении в качестве обустроенной шахты с учетом достаточной мощности агрегата.

Потребности в водоснабжении могут быть полностью удовлетворены несколькими методами, однако при отсутствии оборудованной централизованной системы, наилучшим решением будет установка центробежного насоса. Модели с интегрированным вертикальным валом создаются специально для возможности погружения в скважину. Такие устройства создаются в нескольких формах:

Первый вариант подразумевает размещение мотора на поверхности.
На втором устройстве монтируется готовый цилиндр толщиной примерно 10 см, который погружается в рабочую среду вместе с мотором.

Показатель производительности определяется количеством установленных рабочих колес. По этому показателю скважинные агрегаты делятся на 2 группы:

Одноступенчатые.
Многоступенчатые.

Одноступенчатые насосы по цене всегда более доступны, однако многоступенчатые агрегаты сконструированы гораздо прочнее, реже выходят из строя при попадании примесей, поэтому пользуются значительно большим спросом у потребителей.

Несколько ступеней могут по-разному соединяться между собой. Если рабочие камеры соединены друг с другом последовательно, насос выдает напор, увеличенный в соответствии с количеством турбин. Когда камеры установлены параллельно, уровень напора не повышается. Увеличивается только показатель производительности устройства.

Очистка и ремонт насоса

В случае необходимости разборки насоса, не забывайте, что у устройства нет фильтра. Сетка, которая ловит крупные частицы, крепится снаружи. Возможно, крупный засор можно удалить самостоятельно.

Очистка производится в несколько этапов:
Убирается защитная сетка.
Снимается кабель-канал.
Двигатель отсоединяется от насосной части, затем снимаются муфты.
Разобранный насос укладывается горизонтально.
Вал прокручивается торцовым ключом.
Подается напор воды, который удалит части, мешающие работать устройству.
Хорошо промываем насос и собираем.

Устройство и принцип работы

Глубинные аппараты имеют не только отличные характеристики, но и отличаются между собой разными конструкциями, которые используют различные принципы работы по подъёму воды.

Вся установка с большинством главных деталей находится под поверхностью воды. А от насоса в плотной изолированной обмотке пролегает провод и труба для подачи воды.

В стандартную сборку оборудования, как правило, входит двигатель и внутренний фильтр. Всасывание жидкости бывает снизу или сверху установки. Если агрегат имеет нижнее всасывание, то он может хорошо отфильтровать песок и ил из подводной реки.

Глубинные насосы состоят из двух составляющих:

собственно насосная часть с несколькими ступенями;
двигательная, которая осуществляет управление подъёмом воды и может быть как встроенной, так и наружной.

Как выбрать подходящий насос?

Обращайте внимание на общее количество точек водозабора, диаметр и глубину скважины, геологические особенности участка, наличие источников сети.

Важно! Подбирайте насос, превышающий по мощности необходимое для вас значение.

Вот мы и разобрались с устройством и подбором погружного насоса. Таким образом, используя наши рекомендации и руководствуясь полученной информацией, вы сможете подобрать погружной насос, который безукоризненно вам подойдет и долго прослужит.

Расчет необходимых функциональных характеристик

Нужно понимать, что в процессе выбора подходящей насосной установки, нужно принимать во внимание множество контрольных параметров. Внешние характеристики устройства далеко не всегда могут иметь значение, однако пренебрегать этими данными тоже не следует. Прежде всего, нужно определить подходящий напор. С этой целью необходимо суммировать достаточную высоту поднятия жидкости, а также расстояние от скважины до жилого помещения.

Чтобы подстраховаться, к полученному коэффициенту добавляют еще 20 метров. В итоге можно получить число, соответствующее необходимому показателю напора, нагнетаемого скважинным насосом. Не следует беспокоиться, если в итоге получится число около 50-70 м. Данный показатель считается минимальным для обычного скважинного центробежного насоса.

Необходимо принимать во внимание производительность устройства. Этот показатель зависит от количества проживающих в доме, а также планируемого расхода воды. Для семейства, состоящего из 3 человек и небольшого по площади огорода достаточно установить погружной насос, забирающий около 3 кубометров воды в час. Данный показатель придется увеличивать, если нужно добывать больше воды. Напор и уровень производительности являются основными функциональными характеристиками, которые нужно учитывать в процессе выбора центробежных скважинных агрегатов. Другие показатели определяются уже по остаточному принципу.

Применение центробежной силы

Принцип работы центробежных насосов.

Насосы, действие которых основывается на применении центробежной силы для подъема воды, получили в наше время широкое применение. Центробежный погружной насос для скважины перекачивает воду за счет вращения специального колеса, который закрепляется на валу.

Немного истории

Первый центробежный насос, изобретение ЛеДемура.

Очень трудно сейчас определить, кто придумал первым использовать центробежную силу для подъема воды. Существуют известные эскизы, которые выполнил Леонардо да Винчи. По ним вполне можно предположить, что именно он первым предложил перекачивать воду за счет использования центробежной силы во вращающемся канале.

На практике первое известное устройство было опробовано в 1732 г. Его разработал ЛеДемур.

Суть этого насоса заключалась в следующем:

к вертикальному валу прикреплялась труба, жестко с ним связываясь соединяющим стержнем;
нижний конец трубы погружался в воду;
вал начинал вращаться, труба тоже приводилась во вращение;
центробежные силы вызывали перемещение воды в трубе.

Но распространение центробежные насосы получили только с конца 19 века. В это время появились тепловые, а затем электрические двигатели, что позволило создавать даже многоступенчатые агрегаты для глубоких скважин.

Принцип действия изобретения В.А. Пушечникова.

Русский инженер В.А. Пушечников разработал многоступенчатый насос на основе применения действия центробежной силы для скважин до 250 м глубиной.

Принцип устройства можно описать следующим образом:

эластичная муфта служит соединением приводного вала с электродвигателем;
масляная ванна находится непосредственно под муфтой;
в ванну помещен шариковый подшипник, который воспринимает на себя осевую нагрузку;
масло для смазки подается по колонне труб, подвешенных к опорной раме;
колонна и приводной вал опираются на подшипники, которые помещаются в крестообразных кронштейнах;
кронштейны установлены между стыками труб;
в самой опорной раме есть сальниковая коробка, под ней размещен патрубок для нагнетательных труб;
всасывающий штуцер насоса соединяется с всасывающей трубой, на трубе присутствует предохраняющая сетка.

Такая конструкция облегчает размещение насоса в скважине не очень большого диаметра. Самый первый насос этой конструкции был изготовлен в конце 1899 г. И был установлен на водокачке в Мытищах.

Испытания прошли успешно, вскоре были изготовлены такие скважинные центробежные насосы в количестве 19 штук, которые также были установлены на этой водокачке.

Глубинные насосы, действующие на основе применения центробежной силы.

Интересно, что выполнить этот заказ на изготовление агрегатов смогли только в Париже на заводе Фарко, хотя предложение о размещении заказа было выслано на 24 завода в разных странах. В технической литературе можно встретить название этого насоса, как «насос Фарко», а не по имени конструктора.

Принцип работы современных моделей

Схема устройства скважинного центробежного насоса.

Решая вопрос,как выбрать центробежный насос для скважины, необходимо понимать основные параметры, по которым различаются модели.

Различные центробежные насосы для скважины можно классифицировать следующим образом:

по числу имеющихся колес, если одно колесо, то устройства одноступенчатые, если больше, то многоступенчатые;
по напору, от низкого или среднего напора до высоких значений;
по способу подачи воды, односторонняя подача или двухсторонняя;
по способу, который применяется для отвода жидкости в спиральный канал из рабочего колеса, могут быть спиральные и турбинные;
по скорости хода, тихоходные, нормальные, быстроходные.

Важно. Несмотря на то, что цена многоступенчатых моделей дороже, чем одноступенчатых, многие предпочитают устанавливать именно их. Дело в том, что такие модели имеют больший запас прочности и не портится от содержания в воде различных примесей механического порядка.

Принцип работы данных механизмов происходит по следующей схеме:

подается вода, за счет быстрого вращения крыльчатки создается обильный поток;
центробежная сила действует, вытесняя воду от центров колес к дальним участкам;
повышается давление внутри, оно вытесняет жидкость в трубопровод;
давление в центре у рабочего колеса соответственно понижается;
вода поступает вновь через всасывающую трубу.

На фото показан внешний вид современных глубинных насосов центробежного типа.

Глубинный насос с виду похож на цилиндр. Это позволяет размещать его в достаточно узких скважинах. Длина конструкции может быть от 0,5 до 2,5 метров, а диаметр составляет приблизительно 10 см. Несмотря на свои скромные размеры, эти устройства для скважин характеризуются отличной производительностью.

Важно. Необходимо следить, чтобы насос во время работы не касался стенок створа скважины. Если диаметр створа слишком мал, то необходимо защитить агрегат, надев на его корпус резиновое кольцо.

Установка центробежного насоса в скважину проводится специалистами, так как очень важно все сделать грамотно, если вы хотите пользоваться водой из скважины длительное время, не зная забот.

Агрегат опускают в скважину на глубину, предварительно закрепив его страховочным тросом к оголовку или крышке скважины. Электрический кабель подключается к насосу и также пропускается в специальное отверстие в оголовке.

С трубой насос должен быть соединен латунным фитингом. Второй конец этой трубы соединяется с выходом на крышке.

Если у вас есть опыт в монтажном деле, то можно своими руками выполнить подключение центробежного насоса к скважине. Главное, соблюдать все требования, которые описывает инструкция к конкретной модели.

Важно. При установке оборудования в скважине на глубине большей, чем 80 метров, применяют трубу, выдерживающую давление в 16 атмосфер. При меньшей глубине установки достаточно применение трубы на 12,5 атмосфер.

Преимущества и недостатки

Перечислим основные достоинства центробежных насосов:

Высокий КПД;
Надежность при использовании;
Высокие напорно-расходные свойства позволяют сохранять высокое давление в водопроводе при большой подаче жидкости в систему;
Возможность последовательно или параллельно установить несколько рабочих камер на одну систему водоснабжения;
Если режим функционирования гидросистемы меняется, переходные процессы начинают постепенно заменять друг друга;
Возможность плавного регулирования уровня мощности позволяет выполнять запуск устройства, когда выходная задвижка, либо обратный клапан закрыты;
Насосы могут выполнять функцию самовсасывания;
Некоторые модели устройств могут перекачивать загрязненную жидкость, содержащую до 10 % примесей;
Постепенное изменение функциональных характеристик устройства выполняется посредством изменения напряжения в рабочей сети;
Возможность забора большого объема воды;
Сравнительно низкая стоимость устройства обеспечивается, благодаря применению в разработке относительно недорогих материалов таких, как сталь, полимеры и чугун.

Недостатки центробежных насосов:

В поверхностные модели нужно перед запуском заливать жидкость;
Возможно возникновение явления кавитации;
Сравнительно низкий КПД при взаимодействии с вязкими жидкостями;

Значительное снижение КПД происходит при небольшой подаче воды и высоком показателе напора.

Критерии выбора

Чтобы удовлетворить потребности конкретного объекта в водоснабжении, необходимо подбирать оборудование, опираясь на следующие параметры:

производительность – определяет количество жидкости, которое оборудование сможет перекачивать ща единицу времени. Необходимо рассчитать объем потребляемой воды, при работе одновременно всех точек водозабора;
мощность – от этого параметра зависит, на какую высоту поднимется напор;
встроенная защита – позволяет автоматически отключить работу насоса при низком уровне воды в скважине;
габариты – аппарат должен быть меньше размеров скважины, чтобы оборудование можно было погрузить;
расстояние до жилья – чем дальше находится скважина от точек забора воды, тем большую мощность насоса нужно подбирать.

Наша компания является официальным представителем CPN в России. Продаваемое нами оборудование относится к промышленному, и не предназначается для использования в домашних условиях. Такие устройства востребованы на крупных производственных объектах, где требуется высокая надежность и производительность.