Обзор поверхностных насосов для скважины

Практика и реальность

Единственная задача насоса состоит в том, чтобы качать что-то куда-то. В области их массового применения речь чаще всего идет о воде для целей водоснабжения в населенном пункте, доме, на даче, в саду или огороде.

Рынок винтовых и центробежных насосов для воды и сопутствующего оборудования представлен огромным ассортиментом изделий, которые способны удовлетворить самый сложный план подачи воды из колодца, скважины, водоема или чистейшего родника в дом или огород для питьевых целей или для полива.

Существует множество компаний, которые предлагают свои услуги. Интернет «затоплен» сайтами и видеороликами о том, как и что делать. На простые вопросы, чью продукцию предпочесть, например, Wilo или “Ручеек”, и какой насос лучше: центробежный или винтовой, есть масса ответов, которые противоречат друг другу.

Все это приводит к многообразию ситуаций в реальной практике:

• у одних все работает;
• у других насос сгорел при первом касании с водной гладью;
• у третьих после банкета на утро болела не только голова, но и пропала вода;
• у четвертых специалисты сделали скважину, а про паспорт на нее забыли;
• у остальных – масса других ситуаций.

Сочетая возможности «насосного» рынка и его специалистов с реальной практикой, можно уверенно сказать: “Для надежного водоснабжения насос (центробежный или винтовой) – не главное”. Для него важны:

• параметры источника;
• параметры потребителя.

Если объективно и точно оценить возможности скважины, если правильно рассчитать реальные потребности дома, то у последнего в водопроводной сети всегда будет вода, а у скважины – долгая жизнь.

Определение характеристик скважины

Чтобы правильно подобрать насос для скважины, требуется знать ее точные характеристики. Обычно организация, проводящая бурение с использованием профессионального оборудования, по окончании работ предоставляет акт, где указаны все параметры скважины. Но если бурение было произведено не профессионалами, или документация была утеряна, то потребуется самостоятельно определить характеристики источника водозабора.

К основным характеристикам водоносной скважины относятся:

• статический и динамический уровни воды;
• дебит сооружения;
• диаметр трубы;
• глубина расположения основания дна.

Статический уровень

Под статическим уровнем жидкости в скважине подразумевают расстояние от поверхности земли до зеркала воды.

Чтобы узнать это расстояние, необходимо сделать следующее.

1. Приблизительно за час до проведения замеров прекратите забор воды из скважины, чтобы восстановился ее естественный уровень.
2. Возьмите бечевку достаточной длины и привяжите к ее концу небольшой груз.
3. Опускайте веревку в скважину, пока не услышите звук, похожий на хлопок. Звук будет означать, что грузик достиг воды.
4. Далее, сделайте отметку на бечевке и вытяните ее.
5. Разложив веревку на земле, измерьте расстояние от конца грузика до отметки с помощью рулетки. Полученный результат и будет значением статического уровня воды.

Динамический уровень

Данный параметр измеряется после того, как аппарат проработал некоторое время, и определяет расстояние от зеркала воды до поверхности грунта. Измерения проводятся следующим образом.

1. Включите скважинный насос и дайте ему поработать несколько минут. Если у вас нет данного оборудования, то его придется одолжить для проведения измерений.
2. Привяжите к концу веревки пластиковую бутылку с небольшим количеством воды. Бутылка должна выполнять роль поплавка и не тонуть.
3. Опустите бутылку в скважину (можно при работающей гидромашине) и наблюдайте за веревкой. Когда вода в шахте перестанет убывать и остановится на одном уровне, то сделайте отметку на бечевке и вытащите ее.
4. Измерьте расстояние до отметки. Полученный результат показывает, на сколько вода опускается при работающем насосе. То есть вы узнаете ее динамический уровень.

Уровень дна

Кроме всего, необходимо узнать, на каком расстоянии от статического уровня воды находится дно шахты. В данном случае груз опускается до самого дна, делается отметка на веревке и проводятся вычисления разницы между динамическим уровнем (ранее полученным) и уровнем дна.

Эта информация поможет выбрать мощность и размер насоса, поскольку агрегат должен находиться ниже динамического уровня и на определенном расстоянии от дна. Например, измерения показали, что вода при работе аппарата опускается на 2 метра. Причем до дна от этой отметки остается 1 метр. Но поскольку агрегат должен находиться немного ниже динамического уровня, то он окажется очень близко возле дна скважины и будет всасывать вместе с водой песок. Если это произойдет, то устройство выйдет из строя или будет подавать наверх мутную воду.

Дебит скважины

Количество жидкости, которое можно получить за определенную единицу времени, называют дебитом скважины. Измеряют его в м3/ч или л/мин. Если при работе насоса вода успевает прибывать в скважину и не заканчивается, то для данного источника мощности этой гидромашины хватает. Но если вы заметили, что расход воды больше, чем ее пополнение, то для правильного выбора мощности агрегата следует вычислить производительность скважины.

1. Подготовьте одну или несколько больших емкостей с известным объемом.
2. Включите насос и направьте воду в подготовленные емкости.
3. Когда услышите “всхлипывающий” звук из скважины, выключите агрегат. Этот звук означает, что аппарат выкачал воду из шахты. С этого момента засеките время.
4. Через некоторое время проведите измерение статического уровня воды. Если уровень не восстановился, подождите еще немного (не останавливая секундомер).
5. После восстановления статического уровня остановите время. Разделив объем воды в емкостях на время, вы узнаете дебет скважины.

Зная дебит скважины, легко подобрать насосное оборудование, которое будет соответствовать ее производительности.

Диаметр трубы

Диаметр обсадной трубы, по сути, и является диаметром скважины. При выборе погружного оборудования необходимо учитывать данный параметр, чтобы агрегат мог свободно перемещаться по трубе вверх и вниз.

Как выбрать насос поверхностный –основные факторы при покупке

В первую очередь при покупке нужно определиться с задачами, которые будет решать поверхностный насос

Если агрегат будет перекачивать воду для питья, бытовых нужд жителей и полива огорода, значит, нужно обращать внимание на следующие факторы:

• Производительность насоса – чтобы обеспечить семью из 3–4 человек водой для питья и полива, устройство должно перекачивать не менее 3 м3/ч;
• Протяженность трубы по горизонтали и глубина забора – два эти параметра связаны между собой. Чтобы выбрать насос для колодца, необходимо ориентироваться на соотношение 1:4, то есть, при наличии источника глубиной 2 метра, протяженность горизонтальных труб не должна превышать 8 м;
• Напор воды – очень важный фактор. Узнав глубину колодца, к этому показателю следует прибавить 30 м. Подобрать насос нужно так, чтобы указанный в его паспорте напор не был меньше полученных расчетов;
• Количество точек потребления воды – необходимо учесть, что чем больше этих точек, тем мощнее должен быть насос. В противном случае при открывании сразу нескольких кранов давление в системе резко упадет.

Изучив эти характеристики оборудования и условия, в которых оно будет работать, выбрать поверхностный насос будет достаточно просто даже новичку. Главное – не пытаться сэкономить, так как самые дешевые модели не способны прослужить более 2–3 лет.

Колодезные насосы

Колодезные насосы всегда отличаются увеличенным диаметром корпуса, а также приемлемой стоимостью от 40 до 50 у.е. За минуту такие изделия могут выкачать примерно до 150 литров жидкости, что очень подходит для дачи. Однако большая часть устройств рассчитана на выкачку только 50-60 л. в минуту. Эти насосы устанавливаются в колодцы глубиной 10-30 м или в сравнительно неглубокие скважины до 50 м.

Большая часть насосов для колодцев вибрационные. Базируется принцип их функционирования на колебаниях эластичной мембраны, установленной в специальном цилиндре внутри корпуса. Объем во внутренней части рабочей камеры меняется при поступательных движениях мембраны. Давление внутри устройства снижается, и жидкость поступает в насос. Когда давление повышается, рабочая жидкость выдавливается наружу через устройство выпускного клапана.

В процессе работы ощущается значительная вибрация корпуса. По этой причине насос не должен доставать до дна минимум 1 м.

Выбор насоса

Зная основные характеристики, можно приступать к выбору конкретного агрегата.

Итак, мы имеем две величины – сопротивление и производительность. Вернемся к нашему графику с напорно-расходной характеристикой.

Откладываем значение сопротивления на оси Y, а значение расхода – на оси X. Затем подбираем агрегат, график напорно-расходной зависимости которого находится вблизи этой точки:

Необходимо подобрать такой аппарат, рабочая точка которого будет находится как можно ближе к отмеченной нами ранее точке.

Важно! Как правило, в графике указаны три линии для разных режимов работы мотора. Лучше всего руководствоваться второй скоростью, а рабочая точка должна располагаться в средней трети диаграммы, так как она соответствует наибольшему КПД

Насос должен соответствовать диаметру трубопровода.

Само собой, необходимо подбирать устройство, рассчитанное на высокие температуры среды (95 – 110 °С), а также знать диаметр трубы, в которую будет врезан прибор. Цена устройства будет зависеть от производителя и качества.

Правильный выбор циркуляционного насоса для отопительного контура производят на основании расчетов. Если изложенный материал кажется вам слишком сложным, смотрите видео в статье.

Виды поверхностных насосов

Поверхностные устройства работают по лопастному методу, перемещая жидкость для организации рабочей деятельности в разные стороны насоса. Из этого исходит разделение устройств на два вида.

Насос центробежного действия

Данный тип насоса оснащен вращающим колесом постоянного действия. Само колесо состоит из параллельных дисков, разделяющиеся лопастями. Эти детали вращаются в разные стороны.

• Что же касается колес, их может быть по несколько штук в агрегате. Именно от их количества зависит мощность насоса. А соответственно и применение установки.
• К примеру, для бытовых нужд используются насосы, оснащенные общим валом, включающим в себя двигатель, колеса и общий корпус. Для промышленных нужд применяются установки, похожие на предыдущий вариант.

Насос вихревого действия

Этот прибор имеет такое же действие, как и его «собрат» центробежный агрегат. Отличие в том, что жидкость движется в другую сторону по совсем другому принципу.

• Камера рабочего действия оснащена двумя патрубками. Это нагнетательного и напорного характера.
• Патрубки разделяются уплотнителем. Когда воду поступает в цилиндр, уплотнитель изменяет форму, напоминая цепочку ДНК.
• Под воздействием силы вода перемещается в патрубок выхода, где жидкость способствует увеличению силы давления.
• Поэтому для таких насосов норма потери энергии по сравнению с центробежной техникой.
• Но они несравнимы по мощности напора с предыдущим агрегатом. Поэтому выбор техники всегда за покупателем.

Сама камера выполнена в виде кольца. В этом и есть плюс формы по перекачиванию жидкости, загрязненной глиной или песком. И если агрегат необходим для полива, то вихревой насос вполне справится с данной задачей.

Выбор насосной станции по типу используемого насоса

В номенклатуре продукции корпорации Pedrollo представлены насосные станции, оснащенные вихревыми, самовсасывающими и многоступенчатыми насосами.

Для дач, использующих воду, поступающую на объект под давлением, разработаны насосные станции, в состав которых входят вихревые устройства. Основными техническими преимуществами этих устройств, применяемых, как правило, для подвода чистой воды, являются их экономичность и высокий КПД.

Корпорация Pedrollo предлагает следующие серии насосных станций на основе вихревых насосов: PKm 60-24SF, PKm 60-24CL, PKm 65-24SF, PKm 65-24CL и многие другие.

Для водоснабжения дачных домов с использованием воды из колодцев, а также из естественных водных объектов, корпорацией Pedrollo разработаны насосные станции, в состав которых входят центробежные самовсасывающие устройства. Данное оборудование обладает высокой производительностью и пониженными гидравлическими потерями. В номенклатуре продукции корпорации Pedrollo эти насосы представлены сериями JDW и JSW: JSWm 1CX-24SF, JSWm 1BX-24SF, JSWm 1AX-24SF, JSWm 10MX-24SF, JSWm 12MX-24SF, JSWm 15MX-24SF.

Станции, функционирующие на основе многоступенчатых насосов, гарантируют максимальную производительность, хотя их манометрическая глубина всасывания не превышает 9 м. Ключевым техническим преимуществом является бесшумность оборудования. В ассортименте Pedrollo к этой группе относятся насосы 3CPm 80E-EP I, 3CPm 100E-EP I, 4CPm 80E-EP I, 4CPm 100E-EP I и другие.

Цель гидравлического расчета – определить экономичные диаметры труб при обеспечении расчетных расходов воды и требуемого напора для всех потребителей в здании.

Гидравлический расчет выполняют в следующем порядке:

1) На аксонометрической схеме внутреннего водопровода выбирают расчетную ветвь от наиболее удаленного и высоко расположенного водоразборного устройства (диктующей точки) до места ввода водопровода в здание. Узловые точки, где происходит смена расчетного расхода воды, нумеруют (рисунок 16). Таким образом определяют расчетные участки и их длины на расчетной ветви аксонометрической схемы. Каждый участок нумеруют цифрами 1-2, 2-3, 3-4 и т.д.

2) Определяют количество приборов N на каждом участке.

3) Определяют секундный расход воды водоразборной арматурой (прибором), отнесенный к одному прибору q0.

В формулах при расчете водопровода для отдельного прибора (на участке 1-2) секундный расход холодной воды принимают по приложению 2:

q0 = q0c, (2)

где: q0c — расход холодной воды санитарно-техническим прибором.

Для различных приборов, обслуживающих одинаковых потребителей (для всех остальных участков), нормы расхода воды принимаются по приложению 3:

– в жилых домах, оборудованных водонагревателями

q0 = q0tot , (3)

где q0tot – общий расход воды (холодной и горячей) прибором.

– в жилых домах с централизованным горячим водоснабжением

q0 = q0c. (4)

4) Определяют число жителей U, пользующихся N приборами на каждом участке.

Можно принимать число жителей в однокомнатной квартире – 2 человека, двухкомнатной – 3 человека, трехкомнатной – 4 человека.

5) Определяют вероятность действия санитарно-технических приборов на участках сети по формуле:

, (5)

где U – число жителей, пользующихся N приборами;

N – количество приборов, обслуживаемых расчетным участком сети;

q0 – расход воды санитарно-техническим прибором, л/с;

qhr,uс – норма расхода холодной воды потребителем в час наибольшего водопотребления (принимается по приложению 3), л:

– в жилых домах, оборудованных водонагревателями

qhr,uс = qhr,utot; (6)

– в жилых домах с централизованным горячим водоснабжением

qhr,uc = qhr,utot – qhr,uh, (7)

где qhr,utot – общая норма расхода воды потребителем в час наибольшего водопотребления, л;

qhr,uh – норма расхода горячей воды потребителем в час наибольшего водопотребления, л;

6) Определяют величину NP.

7) Определяют коэффициент a, зависящий от NP (по приложению 4).

8) Вычисляют расчетные расходы воды на участках

q = 5 q0a. (8)

9) Определяют длину расчетных участков L по аксонометрической проекции.

10) По вычисленным расчетным расходам на участках и экономически выгодным скоростям определяют по приложению 5 диаметры труб d участков сети.

На что обращают внимание при покупке поверхностного насоса?

В области бытового применения наиболее широкое распространение получили вихревые и центробежные модели, которые отличаются друг от друга принципом действия и особенностью устройства рабочего колеса. В центробежном изделии рабочее колесо находится на валу, вращение которого осуществляется при помощи специальных подшипников. Сегодня в продаже можно встретить изделия, которые представляют собой довольно сложную систему, включающую в себя сразу несколько рабочих колес – чем их больше, тем большее можно получить давление на выходе аппарата.

Рабочее колесо вихревого агрегата оборудовано наклонными либо радиальными лопастями. При прочих одинаковых параметрах подобные насосы способны выдавать значительно большее давление по сравнению с центробежным оборудованием. Однако есть один немаловажный нюанс: такие изделия способны нормально функционировать исключительно в чистой воде, так как они подвержены значительному абразивному износу. Это означает, что перед входом в насос придется устанавливать специальный фильтр, на котором будут оседать частицы различных размеров.

Существуют конструкции поверхностных насосов, которые способны забирать воду лишь в том случае, если насосную часть и водоподъемную трубу предварительно заполнить водой. Такие изделия называются насосами с системой нормального всасывания. Наполняют их за счет специальной ручной помпы. Прежде чем приступить к заполнению систему, в верхней части устройства откручивают специальную заглушку, чтобы свести к нулю действие обратного клапана, так как он будет препятствовать заполнению как самого насоса, так и всасывающей трубы.

Самовсасывающие насосы оборудованы специальным эжектором, который в процессе работы создает область пониженного давления, благодаря чему и осуществляется забор воды. Это позволяет в значительной степени повысить коэффициент полезного действия оборудования. В последнее время широкое распространение получили насосные станции. Если их планируется эксплуатировать круглогодично, то надо продумать их установку таким образом, чтобы оборудование находилось в тепле при оптимальной влажности воздуха. Сама конструкция включает в себя четыре основных элемента: непосредственно сам насос, гидроаккумулятор, реле давления механического типа и манометр. В таком оборудовании могут использоваться совершенно разные типы насосов, однако лучше отдавать предпочтение самовсасывающему аппарату, который в значительной степени облегчает работу системы.

Рейтинг устройств для загрязненной воды

Модель имеет высокую мощность и производительность – напор достигает 27 метров в высоту.

Это универсальное устройство с производительностью 14 куб. м. в час и напором высотой 9 м.

Grunfos Unilift СС 5 А1

Модель бюджетного образца с производительностью 6 м. куб. и высотой напора 5 м.

Целесообразность использования моделей данного образца:

• Для осушения подземных помещений и котлованов
• Для откачки загрязненной воды из погребов, канализаций или во время стихийных бедствий

• Для осушения водоемов искусственного происхождения
• Перекачка воды из дренажного водоема для полива

Мнение эксперта

Кузнецов Василий Степанович

При выборе устройства такого типа следует учитывать особенности эксплуатации.

Преимущества:

Возможность справляться с большими массами независимо от плотности

Модели с мембранами могут работать с крупными частицами около 5 см, если их концентрация не превышает 50 %

Привод работает от электричества или бензина.

Недостатки:

Шум во время работы

Особенности расположения шлангов всасывания

Ограниченная высота подъема

Параметры подбора

Насосы для скважин легко отличить даже по внешнему виду. Они представляют собой вытянутый в длину цилиндр из нержавейки или пластика. Естественно, модели из нержавеющей стали дороже — сталь должна быть высокого качества (обычно это пищевая AISI304). Насосы в пластиковом корпусе намного дешевле. Хоть их делают из особого ударопрочного пластика, с ними обращаться надо аккуратно — ударные нагрузки он все-таки не очень хорошо переносит. Все остальные параметры придется подбирать.

Краткие технические характеристики насоса для скважины

Расход воды и производительность насоса

Чтобы вода в доме или на даче была с достаточным напором, необходимо оборудование, которое может доставить требуемый объем жидкости. Этот параметр называется производительностью насоса, измеряется в литрах или миллилитрах (граммах) в единицу времени:

• мл/с  — миллилитры в секунду;
• л/мин — литры в минуту;
• л/ч или куб/ч (м3/ч) — литры или кубометры в час (один кубометр равен 1000 литров).

Скважинные насосы могут поднимать от 20 литров/мин до 200 литров/мин. Чем более производительный агрегат, тем больше потребляемая мощность и выше цена. Потому этот параметр выбираем с разумным запасом.

Один из ключевых параметров подбора скважинного насоса — производительность

Считается необходимое количество воды двумя методами. Первый учитывает количество проживающих людей и общий расход. Если живут в доме четыре человека, то расход воды в сутки будет по нормам 800 литров (по 200 л/чел). Если из скважины будет не только водоснабжение, но и полив, то необходимо добавить еще некоторое количество влаги. Общую сумму делим на 12 (не на 24 часа, потому что ночью водопроводом пользуемся по минимуму). Получаем сколько будем в среднем расходовать в час. Разделив его на 60, получаем требуемую производительность насоса.

Например, на семью из четырех человек и полив небольшого огорода уходит 1500 литров в сутки. Делим на 12, получаем 125 литров/час. В минуту это будет 2,08 л/мин. Если у вас часто бывают гости, воды может потребоваться немного больше, так что расход можем увеличить примерно на 20%. Тогда нужно будет искать насос с производительностью около 2,2-2,3 литра в минуту.

Высота подъема (напор)

Подбирая насос для скважины, вы неминуемо будете изучать технические характеристики. Там есть такие параметры как высота подъема и глубина погружения. Высота подъема — называется еще напор — расчетная величина. Она учитывает глубину, с которой насос будет качать воду, высоту, на которую ее надо поднять в доме, протяженность горизонтального участка и сопротивление труб. Рассчитывается по формуле:

Формула расчета напора насоса

Пример расчета требуемого напора. Пусть надо будет поднимать воду с глубины (место установки насоса) 35 метров. Горизонтальный участок составляет 25 метров, что приравнивается к 2,5 метрам подъема. Дом двухэтажный, наивысшая точка — душ на втором этаже на высоте 4,5 м. Теперь считаем: 35 м + 2,5 м + 4,5 м = 42 м. Эту цифру умножаем на поправочный коэффициент: 42 * 1,1 5 = 48,3 м. То есть, минимальный напор или высота подъема — 50 метров.

Если в системе водоснабжения дома присутствует гидроаккумулятор, в расчет берется не расстояние до высшей точки, а его сопротивление. Оно зависит от давления в емкости. Одна атмосфера приравнивается 10 метрам напора. То есть, если в ГА давление 2 атм, при расчете вместо высоты дома подставляете 20 м.

Глубина погружения

Еще один важный параметр в технических характеристиках — глубина погружения. Это величина, с которой насос может выкачать воду. Она изменяется от 8-10 м для совсем маломощных моделей до 200 м и больше. То есть выбирая насос для скважины, вам надо смотреть сразу на обе характеристики.

Для разных скважин глубина погружения разная

Как же определить, насколько глубоко надо опускать насос? Эта цифра должна стоять в паспорте на скважину. Она зависит от общей глубины скважины, ееразмера (диаметра) и дебита (скорости с которой прибывает вода). В общем случае рекомендации такие: насос должен находится ниже зеркала воды не менее чем на 15-20 метров, но лучше еще ниже. При включении насоса уровень жидкости снижается на 3-8 метров. Оставшееся над ним количество и выкачивается. Если насос очень производительный, он качает быстро, опускать его надо ниже, иначе он будет часто отключаться из-за отсутствия воды.

Диаметр скважины

Немаловажную роль в подборе оборудования играет диаметр скважины. Большая часть бытовых скважинных насосов имеет размеры от 70 мм до 102 мм. Вообще это параметр принято измерять в дюймах. Если так, то проще всего найти трех и четырех дюймовые экземпляры. Остальные поставляются на заказ.

Насос для скважины должен помещаться в обсадную трубу

Принцип работы глубинного насоса

Оборудование каждого из видов работает по-разному. На принцип действия во многом влияют элементы, которыми комплектуется глубинный насос. Вибрационный агрегат выполняет свои функции посредством передвижения поршня. В процессе подачи электричества внутри прибора создается электромагнитное поле, которое притягивает вибратор – это приводит в действие поршень насоса. При этом в рабочих камерах агрегата генерируется разряженное давление, которое выталкивает воду в свободное пространство камер. По такому же принципу вода проходит сквозь каналы в трубопровод.

Принцип работы центробежного глубинного насоса для воды основан на вращении рабочего колеса. При этом по периметру рабочих лопастей создается центробежная сила, выталкивающая воду от всасывающего патрубка в напорный канал, и далее – в трубопровод. По такому же принципу работает еще одна разновидность оборудования – шнековый насос.