Погружной насос — что это

Погружные насосы применяются для работы в неагрессивных жидких средах. Их конструкция предполагает погружение всего корпуса с установленной в нем силовой установкой в жидкость. Большинство таких моделей предназначено для перекачки чистой или загрязненной воды.

Что такое погружной насос, какие модификации этого оборудования существуют и как проводится монтаж агрегата — в этой статье.

Общие особенности конструкции

Говоря упрощенно, погружной насос — это подводная лодка, агрегат в полностью герметичном корпусе. Отсюда следуют три основные особенности его конструкции:

• Защита корпуса от воды по стандарту не ниже IP68. Ввод электрического кабеля также выполняется герметичным. Поэтому погружные модели насосного оборудования нередко поставляются с собственным кабелем, уже присоединенным в заводских условиях. Чтобы потребителю не пришлось обеспечивать герметичность ввода самостоятельно.

• Использование устойчивых к коррозии материалов. Наиболее подходящим металлом для изготовления погружных насосов считаются чугун и нержавеющая сталь. Также производители используют алюминиевые сплавы и некоторые виды пластика.

• Компоновка элементов преимущественно вертикальная. Такая конструкция удобна для установки агрегата в узких шахтах. Увидев, что рабочее колесо расположено параллельно дну колодца, можно с определенной вероятностью утверждать, что это погружной насос. Поверхностные модели также могут иметь вертикальную компоновку элементов. Поэтому для точного определения типа агрегата придется учесть и другие моменты. Прежде всего — указания производителя на табличке, расположенной на корпусе.

Существует два основных способа монтажа погружного насосного агрегата:

• Подвес. Этим способом погружные насосы устанавливаются в шахтах и колодцах. Важно отметить, что подвес выполняется из прочного полимерного шнура. Использование стали нежелательно. Такой подвес будет передавать вибрации от электронасоса на остальную конструкцию скважины. И абсолютно недопустимо для подвеса использовать кабель и шланг/трубу, подключенные к насосу. Из-за риска их повреждения, нарушения контакта.

• Установка на дно. Большинство дренажных и канализационных насосов погружного типа комплектуются собственными лапами. Они позволяют устойчиво удерживать достаточно тяжелый агрегат на дне. Спуск и подъем изделия для обслуживания выполняется с помощью цепей из нержавеющей стали, иных прочных и устойчивых к коррозии подвесов. В канализационных станциях устанавливают направляющие. Они позволяют обеспечить точную установку агрегата на нужное место в накопителе и не позволяют ему отклоняться от вертикального положения, опрокидываться при спуске/подъеме.

Отметим, что промышленные модели погружных насосов могут иметь собственный вес до 1 тонны. В таких случаях монтаж выполняется с помощью подъемных кранов и другой специальной техники. В случае использования такого тяжелого агрегата в конструкции насосной станции над ней устраивается конструкция для установки ручной тали или электроподъемника. Он нужен для обслуживания оборудования.

Монтаж погружного насоса в колодце или скважине выполняется в обсадной трубе. Она выполняется из стали или иного прочного материала. Обсадная труба защищает погружной агрегат от повреждения из-за сдвига грунта. Размер корпуса насоса выбирается таким образом, чтобы между стенкой скважины и наружной оболочкой был зазор. Он необходим для эффективного охлаждения агрегата за счет циркуляции воды.

Преимущества и недостатки погружных насосов

К преимуществам агрегатов погружного типа относят:

• Долгое время непрерывной работы. Обеспечивается эффективным режимом охлаждения агрегата, окруженного водой. Особенно эффективно происходит отвод тепла в скважине, где температура не превышает 10-15 °C. Вода одновременно выполняет и роль смазки, уменьшая трение подвижных частей агрегата.

• Низкий уровень шума. Вибрации, создаваемые механизмом погружного насоса, эффективно гасятся окружающей его водой. Расположенный на глубине до 100 метров агрегат работает практически бесшумно.

• Компактность монтажа. При установке поверхностных моделей необходимо выделять пространство под установку агрегата. Погружные монтируются непосредственно в скважину или накопитель. На поверхность выводится только труба.

К минусам погружного способа монтажа насоса относят:

• Сравнительную сложность обслуживания. Для проведения осмотра и ремонта агрегат необходимо поднять на поверхность. Что при собственной массе более 100 кг — для промышленных моделей, задача нетривиальная.

• Сложность ремонта агрегата. Необходимо обеспечить герметичность при сборке разобранного корпуса. Это может потребовать замены уплотнителей.

Погружные насосы для чистой воды

К этой категории относится большая часть погружных насосов. В том числе глубинных, устанавливаемых в артезианских скважинах глубиной 150 и более метров. Основные особенности этих агрегатов:

• Высокий напор. Погружные скважинные модели, особенно глубинные, способны подавать воду на высоту 150 метров и более. Это позволяет организовать подачу чистой воды из артезианских скважин для нужд пищевых производств, коммунальной сферы.

• Высокий КПД. Для этих моделей КПД может составлять до 90%. Это объясняется высокой эффективностью работы погружного насоса при перекачивании чистой воды, без твердых примесей. 

• Использование нержавеющий стали и чугуна для изготовления всех контактирующих с водой деталей, включая проточную часть агрегата. Эти материалы не меняют состав и вкус воды. Также часто производители используют различные нейтральные к жидкостям пластики и полимеры.

При выборе погружной модели для скважины ключевыми параметрами являются:

• Напор. Чем глубже шахта, тем больший напор требуется создать, чтобы поднять воду на поверхность.

• Производительность. Указывается в м³/ч. С одной стороны эта характеристика ограничивается дебитом скважины. С другой — потребностью в воде. 

• Размеры корпуса. Диаметр корпуса подбирается исходя из размеров обсадной трубы, в которую предстоит установить агрегат.

Канализационные погружные насосы

В отличие от моделей для чистой воды, эти агрегаты способны перекачивать загрязненную воду. Название объясняется основным назначением этих агрегатов — установка в системах канализации. Применяются они, когда перекачку стоков необходимо выполнить принудительным способом. Например, когда уровень установки накопителя ниже, чем у других элементов очистных сооружений.

Канализационные погружные насосы могут быть двух основных видов:

• Дренажные. Способны перекачивать жидкость с твердыми включениями без вреда для своей конструкции. Допускается небольшое по объему содержание абразивных частиц — камней, песка. Дренажные агрегаты используются для стационарной установки в колодцах или как мобильные — для осушения котлованов, прудов.

• Фекальные. Особенность конструкции этих погружных агрегатов — способность работать со стоками бытовых канализаций. На входе такого насоса может устанавливаться нож или измельчитель, способные превратить тряпку и пластиковый пакет в волокна, легко прокачиваемые через корпус агрегата. Также фекальные модели имеют особую форму рабочего колеса. За него не могут зацепиться волокна.

Существует еще одна группа специальных насосов погружного типа для перекачки загрязненной воды — шламовые. Это дренажные насосы, которые способны работать с более крупными по размеру твердыми частицами. В диаметре они могут быть 2-5 мм и более. Так, модели для перекачки гравийной смеси способны пропустить через свой корпус камни 50 мм в поперечнике.

Автоматизация управления

Включение и выключение погружных насосов можно организовать в автоматическом режиме. Это позволяет уменьшить затраты на электроэнергию, снизить расход рабочего времени операторов насосной станции или скважины, исключить опасный для агрегата холостой ход. Наиболее простым, с точки зрения реализации, выглядит способ автоматического управления на основе поплавковых выключателей.

Существует два основных сценария таких автоматических систем:

• Откачка воды из шахты до достижения некоторого минимального уровня. Такая система хорошо работает для дренажных погружных агрегатов. Насос устанавливается в нижней точке. Поплавок свободно закреплен на его корпусе. При увеличении уровня воды поплавковый блок всплывает, включая электронасос. Происходит откачка жидкости. По мере снижения уровня жидкости поплавок меняет свое положение. В некоторой точке срабатывает триггер отключения питания мотора насоса.

• Накачка воды из скважины в накопительную емкость. При этой схеме предполагается наличие накопителя, расположенного выше уровня земли. Из него происходит отбор воды потребителями. В накопителе устанавливают поплавковый выключатель. При достаточном уровне воды он находится в отключенном состоянии. По мере отбора жидкости из емкости он опускается. В некоторой точке происходит переключение контактов, активируется электромотор погружного насоса в скважине.

Отметим, что большинство современных поплавковых выключателей имеют две группы контактов: нормально открытые и нормально замкнутые. Что позволяет использовать один поплавок в нескольких сценариях использования. Для выбора нужного режима используется одна или другая пара проводов из шлейфа выключателя.

В скважинах с малым дебитом может потребоваться установка дополнительного поплавочного выключателя. Он автоматически отключит питание электронасоса, когда уровень жидкости опустится ниже заданного значения.

Автор статьи: Александр Шихов