Организация водоснабжения из скважины — одна и распространенных задач, с которой сталкиваются инженерные службы предприятий пищевой, химической промышленности, других отраслей. Эту же проблему решают в сельском хозяйстве, когда доступного открытого водоема для забора воды поблизости нет. Какие особенности имеет насос для скважины, какой лучше выбрать — в этой статье.
Особенности конструкции
Перед тем, как выбрать скважинный насос, нужно определиться с тремя основными моментами:
- Производительность. Показывает, сколько кубических метров воды агрегат способен перекачать за час. Отметим, что максимальный показатель ограничен возможностями скважины. Прежде всего скоростью ее наполнения. А минимальный — техническими требованиями проектируемой системы водоснабжения предприятия или иного объекта хозяйственной деятельности, коммунальной сферы.
- Напор. Чем глубже скважина, тем большим напором должен обладать агрегат, поднимающий воду на поверхность. Для ориентира укажем глубину артезианского слоя — 200-300 метров. С него забирается чистая питьевая вода, используемая на пищевых производствах. Напор традиционно указывается в метрах водного столба. Параметр зависит от типа агрегата. Рейтинг насосов для скважины по создаваемому давлению в выходном патрубке возглавляют центробежные модели. Они обеспечивают напор до 300 метров и более.
- Способ установки. Существуют два основных способа монтажа таких агрегатов: поверхностный и погружной. В первом случае он устанавливается над скважиной, вне жидкости. Во втором — погружен в воду постоянно и обладает повышенной влагозащитой корпуса. Какой скважинный насос лучше выбрать: погружной или поверхностный, мы подробно разберем ниже.
Таким образом, лучший скважинный насос — тот, что подойдет по этим трем показателям. И при этом будет иметь приемлемые характеристики по электропотреблению, надежности, уровню шума, стоимости и сложности обслуживания.
Отметим, что производительные промышленные модели требуют трехфазного электропитания. Их подключение выполняется через шкаф управления или иное распределительное устройство, обеспечивающее защиту. Это требование правил эксплуатации силового оборудования.
Насосы начального уровня могут работать от напряжения 220 В, однофазного. Но не способны обеспечить промышленный уровень производительности. Хотя для некоторых задач и скважин они оказываются эффективны. Если скорости подачи агрегата достаточно для заполнения накопительной емкости, а отбор воды производится нечасто и в малом объеме.
Особенности погружных моделей
Особенность погружных моделей — постоянная работа ниже уровня жидкости. Что при установке в узкую шахту приводит к возникновению специфических требований к конструкции агрегата. Их нужно учесть перед тем, как выбрать погружной насос для скважины.
Прежде всего, это диаметр (толщина) корпуса. Погружным способом часто устанавливают модели с вертикальной компоновкой элементов. Такая конструкция позволяет производителю наращивать производительность и напор агрегата, увеличивая количество секций. Они устанавливаются последовательно и располагаются вертикально друг над другом. Все рабочие колеса закреплены на одном валу.
При установке в шахту стоит помнить об охлаждении агрегата за счет окружающей жидкости. Если диаметр корпуса точно соответствует размеру скважины, воды вокруг может не хватать для эффективного отвода тепла. Рекомендованный зазор — не менее 20-30 мм. Чем больше, тем эффективнее охлаждение. При установке агрегата в обсадной трубе также требуется соблюдение зазора от 20-30 мм между стенками и корпусом.
С точки зрения оптимального режима охлаждения лучшие насосы для скважины диаметром 125 мм — модели с толщиной корпуса не более 100 мм. Далее выбор определяется описанными выше техническими характеристиками агрегата: подача, напор.
Наиболее распространенные типы скважинных насосов погружного типа:
- Центробежные. Для перемещения жидкости и придания ей достаточного для подъема на поверхность ускорения в них используются рабочие колеса с лопатками особой формы. Для увеличения производительности и напора секции с одинаковыми по характеристикам крыльчатками устанавливаются последовательно. На каждом этапе они разгоняют жидкость.
- Винтовые. Имеют ротор в форме винта. Также его называют шнеком. Считаются эффективными для перекачивания воды в шахтах, где отмечается значительное включение песка. Конструкция винта позволяет прокачивать через корпус твердые частицы без вреда для агрегата.
- Вихревые. Как и центробежные, придают воде ускорение за счет использования центробежной силы. Но имеют несколько иное строение рабочего колеса. В промышленных скважинных насосах такие модели применяются сравнительно редко. Так как не обладают высокой производительностью.
- Вибрационные. Принудительное движение потока достигается за счет возвратно-поступательного колебания мембраны. Это приводит к последовательному увеличению объема камеры, а затем его уменьшению. На первом этапе создается разрежение, вода втягивается в корпус. На втором — давление увеличивается и жидкость выталкивается в выходной патрубок. Вибрационные модели могут иметь производительность до 1,5 тысяч м3/час и поднимать воду на 80 метров.
Стоит отметить, что центробежные модели обеспечивают сравнительно больший напор. Также они могут погружаться на глубину до 30 метров и более. Что делает их хорошим выбором для узких глубоких шахт. Поэтому центробежная модель — наиболее подходящий вариант, когда инженеры решают, какой глубинный насос выбрать.
Предел погружения в воду для винтовых ограничивается 18-20 метрами. Но, как указано выше, они меньше центробежных страдают от содержащихся в жидкости твердых частиц. Поэтому винтовые модели в приоритете, когда нужно определить, какой погружной насос выбрать для скважины с большим количеством песка на дне. Они также эффективны в шахтах с медленной скоростью наполнения. Поскольку воду приходится забирать у самого дна с риском попадания в корпус песка и мути.
При установке насоса на большой глубине его подключают к системе с помощью гибкого шланга. Когда глубина установки небольшая, применяют жесткую трубу. Такое решение представляется более надежным и долговечным.
Особенности поверхностных моделей
Поверхностные насосы для скважин имеют три важных преимущества перед погружными моделями:
- Сравнительно низкая стоимость. Простота конструкции связана с отсутствием необходимости обеспечивать влагозащиту корпуса. Производитель не ограничен в выборе технических средств и решений, поскольку нет особых требований по размеру и компоновке элементов, как в погружных моделях.
- Простой монтаж и обслуживание. Важное преимущество для промышленных агрегатов. Поверхностный способ монтажа позволяет выполнить осмотр насоса, проверить герметичность соединений. Ремонт также проще, чем в случае погружных моделей, так как не требуется поднимать агрегат из скважины.
- Удобство использования в составе насосных станций. Поверхностными насосами комплектуют удобные для перевозки насосные станции водоснабжения. Агрегаты собраны на едином шасси. Могут комплектоваться собственными павильоном для защиты от дождя и снега.
Поверхностные модели относятся к категории самовсасывающих агрегатов. Большинство таких насосов способны поднимать воду с глубины до 8-9 метров за счет создаваемого вакуума. После выкачивания из участка трубы воздуха агрегат начинает перекачивать жидкую среду.
Всас обоих типов агрегатов защищается от крупных частиц с помощью специального фильтра-сетки. Окончательную очистку воды при необходимости организуют после подъема ее из скважины. Для этого применяют угольные фильтры, системы ультрафиолетовой дезинфекции и прочие средства.
Повышение эффективности работы и системы автоматики
Системы промышленного водоснабжения рассчитаны на длительный режим работы. Что заставляет владельцев искать пути для их автоматизации, снижения затрат на содержание и электроэнергию. Для этого разработан ряд сценариев монтажа, позволяющих обойтись без участия оператора при управлении агрегатом.
Наиболее простая схема включает:
- Накопительную емкость. Она устанавливается выше уровня расположения точек разбора воды.
- Первый поплавочный выключатель. Устанавливается в накопительной емкости. Фиксирует минимально допустимый уровень воды, после прохождения которого включается подача жидкости из скважины.
- Второй поплавочный выключатель. Задает максимальный уровень наполнения емкости, после которого агрегат отключается. Этот выключатель исключает переполнение резервуара и неэффективную трату электроэнергии, ресурса насоса.
Описанная выше схема позволяет согласовать скорость наполнения — дебит, скважины с режимом водоразбора. Также она обеспечивает минимальное число включений агрегата. Что положительно влияет на режим его работы и бережное расходование ресурса.
В медленно наполняющих скважинах устанавливают еще один поплавковый выключатель. Он задает минимальный уровень воды в самой шахте. Автоматическое выключение агрегата позволяет исключить холостой ход, опасный перегревом корпуса. Отметим, что чрезмерному нагреву при работе без воды подвергаются оба типа насосов: погружные и поверхностные. Это следует учитывать при подборе средств управления и разработке алгоритмов включения/выключения оборудования.
В случае, когда скорость отбора воды значительно превышает дебит скважины, предусматривается подключение резервного или дополнительного источника. Это может быть еще один колодец, оборудованный насосным оборудованием. Для автоматического его включения могут использоваться программируемые контроллеры. Они же учитывают наработку агрегатов с целью выравнивания равномерного распределения их ресурса.
Промышленные агрегаты можно подключить с помощью специализированных шкафов управления, разработанных специалистами завода Взлет для насосных станций. Они способны обрабатывать данные с поплавочных выключателей. Это позволит упростить монтаж и уменьшить число промежуточных устройств в системе управления.
Обслуживание насосов для скважин
Как и другие насосные агрегаты, насосы для скважин требуют обслуживания. Частота операций с оборудованием зависит от ряда факторов:
- Интенсивность использования. Регламент технического обслуживания устанавливается инженерной службой исходя из соответствия нагрузки на агрегат заявленным его производителем параметрам. При значительном их превышении применяется повышающий коэффициент. На ускоренный износ влияют слишком долгое время непрерывной работы и частые включения.
- Наработки агрегата. При наличии приборов контроля учитывается наработка насоса в часах. Такие средства предусмотрены в некоторых исполнениях шкафов управления. При отсутствии приборов контроля регламент устанавливается в зависимости от срока эксплуатации с периодичностью месяц, год и так далее.
- Особенность организации системы управления обслуживанием и ремонтом оборудования на предприятии. В частности, можно предусмотреть специальные окна в графике работы насосов. В это время агрегаты могут быть остановлены без вреда для технологических процессов предприятия.
Как было отмечено выше, обслуживание поверхностных агрегатов организовать сравнительно проще. Регламент может предусматривать осмотр насосов в начале каждой смены. Это позволяет на раннем этапе обнаружить возникновение неисправностей, нарушение герметичности соединений. Дополнительно проводят проверку свободы вращения вала электронасоса. Для этого достаточно провернуть его 3-4 раза рукой. Шумы, сопротивление вращению укажут на появление неисправностей.
Автор статьи: Александр Шихов