Самовсасывающий насос — как работает

Основным преимуществом самовсасывающих насосов считается возможность устанавливать эти агрегаты выше уровня перекачиваемой жидкости. Распространенный пример — насосная станция для скважины. Когда агрегат установлен в отдельном павильоне на поверхности земли, что заметно облегчает его обслуживание.

Как работает самовсасывающий насос, какие виды этих агрегатов существуют — в этой статье.

Принцип действия

Механизм насоса для жидкости рассчитан таким образом, чтобы обеспечивать максимальную эффективность при перекачивании вязкой среды. В случае центробежных и вихревых агрегатов вода также выполняет роль смазки и охлаждения вращающегося рабочего колеса, корпуса. Поэтому для перекачивания воздуха такая конструкция либо не подходит, либо не обеспечивает эффективности. 

Самовсасывающий насос специально подготовлен к режиму работы, когда в подключенной к входному отверстию трубе содержится воздух. Он способен выкачать газовую среду с меньшей, чем у жидкости вязкостью. А затем приступить к перекачиванию воды. Один из распространенных вариантов решения проблемы самовсасывания — создание потока непрерывно циркулирующей жидкой среды.

Как работает самовсасывающий насос

Принцип работы самовсасывающего центробежного насоса предполагает первичное заполнение его камеры водой. Заливается она через верхнюю резьбовую пробку. Чтобы исключить вытекание воды из камеры в подведенную трубу, точка ввода выполнена в верхней части корпуса устройства.

Рабочее колесо с лопастями установлено либо непосредственно на вал двигателя, либо связано с ним ременной передачей, разъемной муфтой, фланцами. Вращение крыльчатки приводит к отбрасыванию воды от центра к краям корпуса камеры. Что и приводит к образованию зоны низкого давления. Она располагается в центре. Сюда и подводится входная труба. Второй конец ее погружен в жидкость. В случае скважинной насосной станции — в скважину.

В первой стадии работы рабочее колесо самовсасывающего насоса начинает перекачивает воду преимущественно во внутреннем цикле. Разрежение, образовавшееся в центре камеры, начинает затягивать воздух из участка входной трубы. Он смешивается с водой и выбрасывается насосом в выходное отверстие.

Далее наступает одно из двух состояний:

• Воздух из участка трубы выкачивается полностью. Самовсасывающий насос начинает перекачивать воду и выходит на номинальные показатели работы. Промышленные модели серии НС2 завода «Взлет» способны перекачивать до 1200 м³/ч, обеспечивая напор до 62 м и более.

• Залитой в камеру воды оказывается недостаточно, чтобы выкачать весь объем воздуха. В этом случае работу насоса останавливают. Выполняют повторную заливку камеры.

Отметим, что самовсасывающие насосы имеют ограниченную силу всасывания. Пределом для большинства центробежных моделей считается 8-9 метров. Но при расчете учитывают длину горизонтального участка подводящей трубы. Он также ведет к образованию гидравлического сопротивления.

Как работает насос с эжектором

Оснащение самовсасывающих насосов специальным приспособлением — эжектором, позволяет увеличить глубину забора воды до 30-40 метров. Что позволяет рекомендовать использование устройств серий НС в качестве скважинных, с поверхностным способом монтажа.

Принцип работы эжекторного насоса требует организации возвратного трубопровода. Он подключается к основному — подающему, в точке, расположенной несколько выше места забора. Их разделяют с помощью обратного клапана.

Как и другие самовсасывающие агрегаты, эжекторные нуждаются в заливке воды в камеру. Выход возвратного трубопровода расположен в нижней точке корпуса насоса. Поэтому заливаемая вода из камеры попадает в него самотеком при заливке. Когда уровень жидкости становится достаточным, заполняется и камера.

После включения двигателя эжекторного насоса он начинает нагнетать воду в возвратный трубопровод. Под воздействием создаваемого давления она поднимается по основному, одновременно выталкивая из нее накопившийся воздух. В зоне контакта трубопроводов образуется разрежение, которое позволяет засасывать жидкость из скважины через автоматически открывающийся обратный клапан.

Чем опасна работа без заливки воды

Запуск самовсасывающего насоса без заливки воды опасен:

• Перегревом механизма. Как было отмечено выше, вода выполняет роль смазки и охлаждения насоса. В случае пуска без жидкости в камере быстро наступает перегрев. Что отрицательно влияет на ресурс агрегата и может вызвать его выход из строя.

• Выходом из строя отдельных деталей. Особенно такая проблема свойственна  бытовым самовсасывающим электронасосам, где есть элементы из тонкого пластика. Промышленные менее подвержены таким неисправностям. Так как изготавливаются из чугуна, стали, алюминия и его сплавов. Но ресурс агрегата при работе на сухую все равно снижается.

Установить, что электронасос выработал всю залитую в камеру воду и работает в сухом режиме, можно по изменению шума и отсутствию жидкости в выходной трубе. В этом случае питание электромотора следует отключить. Камеру повторно заполнить водой или установить и устранить причину, почему вода перестала поступать на вход. Возможно, засорился входной трубопровод.

Виды самовсасывающих насосов

По принципу действия для воды чаще всего используются три основных типа НС:

• Центробежные. Принцип действия центробежных насосов подробно рассмотрен в статье на нашем сайте. Основной рабочий элемент — колесо с лопатками особой формы. Оно может быть закрытым и открытым. Конструкция влияет на технические характеристики изделия. Прежде всего — напор и производительность.

• Вихревые. Также оснащены вращающимся рабочим колесом. Но имеют иную форму и размер лопаток. Принцип работы вихревых агрегатов также рассмотрен в отдельной статье.

• Эжекторные. Принцип действия предполагает наличие возвратного трубопровода. Необходимость закачивать воду обратно в скважину несколько снижает производительность агрегата. Выигрыш эжекторной схемы состоит в увеличении глубины всасывания до 40 метров. Что позволяет устанавливать такие насосы над глубокими скважинами.

Самовсасывающий насос может приводиться в работу силовой установкой любого типа. Соединить вал агрегата с двигателем можно с помощью ремня, разъемной муфты или иным способом. По типу силовой установки это насосное оборудование может быть:

• Электрическим. В большинстве систем водоснабжения и канализации сегодня устанавливаются электронасосы. Преимущества — сравнительно простая схема подключения, отсутствие токсичных выхлопов. Электрические насосы могут устанавливаться в плохо проветриваемых помещениях насосных станций.

• Дизельными/бензиновыми. Преимущество самовсасывающего насоса — поверхностная установка, позволяет использовать в качестве привода дизельный двигатель. Для работы такого устройства не нужен генератор и подключение к сети электроснабжения. Поэтому его удобно использовать на удаленных объектах. Например, при устранении аварий на трубопроводах, для откачивания воды из колодцев.

По способу установки самовсасывающие насосы могут быть:

• Стационарными. Устанавливаются в составе насосных станций, других капитальных сооружений. К этой категории относятся промышленные агрегаты с высокой производительностью. Их масса может достигать 2000 кг. Что затрудняет перевозку и переноску.

• Мобильными. К этой категории, в частности, относятся агрегаты серии АНС, выпускаемые заводом «Взлет». Они могут монтироваться на колесной платформе. Это позволяет перевозить их месту работы. Например, для устранения аварий на коммунальных сетях.

По назначению это насосное оборудование может быть:

• Для перекачки чистой воды. Агрегаты отличаются высоким КПД. Способны обеспечивать значительный напор и производительность при сравнительно небольших затратах энергии. Устанавливаются над скважинами, в системах водоснабжения, когда применение погружных моделей технически затруднено.

• Дренажным. В отличие от агрегатов для чистой воды не боятся абразивных частиц: мелкий камень, песок в перекачиваемой водной смеси. Широко используются для осушения колодцев. Благодаря самовсасыванию сам насос не погружается в жидкость, а остается на поверхности земли. Вниз опускается только подающий армированный шланг. Что позволяет работать в узких колодцах, шахтах. 

Особенности установки

Поскольку принцип действия самовсасывающих насосов предполагает наличие значительного всасывания на входе, подключение к входному отверстию гибкого шланга невозможно. Используются специальные армированные. Их стенки содержат специальные ребра жесткости, что не позволяет создаваемому разрежению их сжать.

Лучшим решением для подключения самовсасывающего насоса является жесткая труба. Возможно использовать изделия, изготовленные из ПНД или металла. Для снижения гидравлического сопротивления и кавитации:

• Диаметр подающей трубы должен соответствовать размеру входного отверстия насоса. Это позволит предотвратить кавитацию и обеспечить максимально возможную пропускную способность трубопровода. Что положительно скажется на эффективности агрегата.

• Сочленения подающего трубопровода не должны менять размер проходного отверстия. Труба собирается из участков одинакового диаметра. Используются угловые элементы, обеспечивающие достаточный радиус изгиба, чтобы не создавать гидравлическое сопротивление.

• Горизонтальный участок подводящего трубопровода должен иметь минимальную длину. Так как он уменьшает глубину всасывания за счет возникающего гидравлического сопротивления.

• В случае использования эжекторных моделей в нижней части подающего трубопровода устанавливается обратный клапан. Он не позволяет жидкости перетекать в скважину. Что положительно сказывается на чистоте воды и облегчает процедуру пуска агрегата после простоя. Достаточно заполнить только рабочую камеру.

Обслуживание самовсасывающих насосов также имеет ряд особенностей, хотя благодаря поверхностному способу монтажа оно проще, чем для погружных моделей. Конструкция предполагает наличие некоторого объема воды в камере даже в выключенном состоянии. Слить ее возможно через нижнюю резьбовую пробку. Только после этого можно приступать к обслуживанию насоса.

Также обслуживание заметно упрощает установка запорной арматуры на горизонтальном участке подводящей трубы. Кран позволит перекрыть воду, ускорить слив камеры и облегчить последующий пуск агрегата. Но перед пуском насоса его необходимо обязательно открыть. О негативных последствиях работы в таком режим рассказано выше.

В остальном обслуживание устройства не отличается от используемого для вихревых и центробежных насосов других типов. Более того, они могут использовать аналогичные запасные части: рабочее колесо, электромотор, подшипники, уплотнения. Что заметно упрощает поиск запчастей и снижает стоимость ремонта. 

Уникальными для самовсасывающих насосов является только особенности конструкции рабочего колеса и камеры. В остальном они имеют схожую схему с обычными. Что облегчает подбор запасных частей. При выборе плюсом считается возможность приобрести оригинальные запчасти для агрегата. С этой точки зрения оборудование, изготовленное заводом «Взлет», выгодно отличается наличием технической поддержки от производителя и доступностью расходных материалов.

Автор статьи: Александр Шихов