Як вибрати глибинний насос: види та застосування
Навіщо потрібні спеціальні глибинні (свердловинні) насоси
Якщо дзеркало води в свердловині або колодязі знаходиться на глибині близько 10 м-коду. і нижче, то використовувати для її подачі розташований на поверхні насос всмоктувального типу неможливо: такий насос за визначенням не може створити розрядження більше однієї атмосфери, що технічно еквівалентно приблизно десятиметровій висоті підйому водного стовпа. Звідси випливає, що для глибоких колодязів/свердловин необхідний занурювальний насос для води нагнітального типу, що створює високий вихідний тиск, достатній як для подолання протитиску водяного стовпа, що виникає, так і гідравлічного опору труби, що відводить нагору воду.
4 специфічні обмеження свердловинних насосів
Першим таким межуванням є геометричні розміри насоса: оскільки фактичний діаметр свердловин рідко перевищує усереднену величину 10 см., поперечний переріз механізму типового свердловинного насоса також лімітовано цим розміром. Можливі невеликі варіації (наприклад, 6-12 см.), але більшість виробників суворо дотримується обмеження в 4” (~10 см.), а іноді більш тонкі насоси своїм покупцям, що зустрічаються у продажу, за інших рівних умов типово обходяться дорожче більше “ товстих” побратимів.
Друге обмеження - актуальна глибина свердловини, яка може досягати ста і більше метрів. Вибирається глибинний насос не тільки повинен створити необхідний протитиск (мінімум 1 атмосфера на кожні 10 метрів), але й забезпечити запас на опір потоку в трубі, що нелінійно залежить від об'ємної витрати (відносної швидкості) води, що протікає по трубі.Цікаво відзначити, що нерідко купівля більш дорогої, широкої та внутрішньо гладкої (що має менший гідравлічний опір) труби дозволяє суттєво знизити вимоги до насоса при великій глибині залягання водоносного шару.
Третє обмеження - це дебет свердловини по воді: якщо він малий, то доводиться вибирати між насосом з малою продуктивністю або частими старт-стопними циклами насоса з більшою продуктивністю. Оскільки свердловинні насоси практично всіх типів вкрай негативно ставляться до роботи без заповнення внутрішнього тракту водою (т.зв. "сухий хід"), не слід економити, купуючи насоси без вбудованих датчиків сухого ходу та інших позаштатних ситуацій - вилучення та ремонт/заміна насоса У результаті обійдуться невдачливому власнику значно дорожче.
Четверте обмеження стосується наявності у воді сторонніх частинок (мулу, піску) - далеко не кожен насос для свердловини здатний їх "безболісно перетравити", причому "чутливість" до них конкретного типу насоса обумовлюється в його технічному описі (як правило - у вигляді явної вказівки максимального допустимого вмісту частинок у грамах на кубометр води, що прокачується).
Найбільш поширені типи свердловинних насосів та їх особливості
До найпростіших ставляться вібраційні свердловинні насоси: у яких коливання мембрани передаються рідини, а вбудовані клапани перетворюючи її коливальні рухи в односпрямований потік. Вібраційні наноси відрізняє вельми невелика продуктивність, робочі глибини малого та середнього діапазонів (тобто вони формують помірний натиск близько кількох десятків метрів), натомість їх відрізняє вельми ”демократична” ціна. Найбільший їх конструкційний недолік - велика чутливість до забруднення у воді (легко забиваються клапани).
У насосах відцентрового типу колесо (ротор), що швидко обертається, за рахунок дії відцентрової сили відкидає рідину в тангенціальному напрямку, формуючи потоки з відмінним напором і великою витратою. Більш того, у відцентрових насосах технічно легко здійснюється каскадування (секціонування), що дозволяє збільшувати вихідний тиск практично прямо пропорційно числу задіяних секцій. В результаті секційні відцентрові насоси можуть працювати на великих і дуже великих глибинах (створюють відмінний натиск і мають велику продуктивність), малочутливі до суспензії (хоча при цьому їх внутрішній тракт схильний до прискореного зносу) - але характеризуються дуже високою ціною.
У вихрових насосах нагнітання рідини також відбувається за рахунок обертання ротора спеціальної форми в корпусі з малим прохідним зазором (у цьому сенсі їх можна вважати "родичами" відцентрових), через що на роторі формуються вихори, що всмоктують рідину. Ці насоси відрізняє простота конструкції, чудовий напір (за інших рівних умов - краще ніж у відцентрових насосів), великі/середні робочі глибини. До їх основних недоліків слід віднести менший ніж у відцентрових ККД і більшу чутливість до сторонніх частинок (іде дуже швидке зношування внутрішнього тракту, різко падають вихідний тиск і ККД).
Окремо слід згадати шнекові (гвинтові) свердловинні насоси, що набирають популярності. Конструктивно вони влаштовані наступним чином: два (або більше) ротора (гвинта), що синхронно обертаються, розташовані так, що виступи одного точно входять у западини іншого. За рахунок цього при їх взаємному обертанні формується порожнина, "пробігає" між гвинтами від їх початку до кінця - і тим самим проштовхує рідина в одному напрямку.Гвинтові насоси характеризуються високим напором (відповідно можуть працювати на середніх і великих глибинах), помірною витратою і потенційною низькою чутливістю до сторонніх частинок (з супутнім механічним зносом). Особливості внутрішньої конструкції дозволяють виготовляти їх з найменшим поперечним перерізом (наприклад, 3”), при цьому їхня вартість дуже помірна.
На що слід звернути увагу під час вибору глибинного насоса
Для правильного підбору глибинного насоса потенційному покупцю необхідно точно знати мінімальний діаметр своєї свердловини, її фактичний дебет та середній вміст/тип завислих частинок. У жодному разі не варто економити на додаткових датчиках та засобах автоматизації/контролю. У разі виникнення технічних труднощів рекомендується вимагати докладну консультацію у представника передбачуваної фірми-постачальника.
Глибинні насоси для свердловин: принцип роботи, різновиди, правила вибору
Основним елементом оснащення автономних систем водопостачання заміських будинків і дач, що обслуговуються підземними свердловинами значної глибини, є глибинний насос, який забезпечує не тільки відкачування рідкого середовища, але і подальше транспортування по трубопровідній системі. Насоси даного типу, які здатні відкачувати рідкі середовища з дуже значної глибини, що перевищує 100 метрів, використовуються для оснащення підземних свердловин промислового призначення, а також свердловин, що живлять водою відразу кілька систем водопостачання.
Свердловина з глибинним насосом забезпечить водою будинок, господарські будівлі та системи поливу.
Принцип дії та конструктивні особливості
Сучасна промисловість випускає різні за конструкцією та принципом дії глибинні насоси для свердловин. На вибір глибинного насоса певного типу впливають як конкретні умови його експлуатації, так і характеристики рідкого середовища, яке потрібно відкачувати за допомогою такого пристрою.
Корпус глибинних занурювальних насосів, як випливає з їх назви, повністю знаходиться в товщі рідкого середовища, що перекачується, а з поверхнею такий насос з'єднується електричним кабелем, що забезпечує роботу приводного електродвигуна, і трубою, по якій транспортується відкачується зі свердловини або колодязя рідина.
Глибинний насос, підготовлений для встановлення у свердловину
У стандартну комплектацію більшості моделей заглибних (глибинних) насосів, як правило, входять приводний електродвигун і вбудований фільтр, що захищає такий пристрій від попадання в його внутрішню частину твердих включень, що містяться в складі рідкого середовища, що перекачується. Всмоктування рідкого середовища за допомогою гідромашин даного типу може здійснюватися через нижню або верхню частину. У першому випадку використання глибинного насоса дозволяє якісно відфільтрувати рідину, що перекачується від що містяться в її складі нерозчинних твердих включень.
Влаштування свердловинного насоса
Свердловинні насоси складаються з двох основних частин:
- приводного електродвигуна, що може бути як вбудованим, так і зовнішнім;
- насосної частини, яка, як правило, має багатоступінчасте конструктивне виконання.
У тому випадку, якщо свердловинний насос оснащується вбудованим приводним електродвигуном, його корпус повинен бути абсолютно герметичним, щоб надійно захищати електричну частину від потрапляння в неї рідини, що перекачується.
Основні різновиди
У тому випадку, якщо глибина свердловини або колодязя, з яких необхідно відкачувати воду, становить більше 10 метрів, без заглибного насоса просто не обійтися. Використання обладнання даного типу дозволяє відкачувати воду з підземних джерел, глибина яких може сягати 150 метрів. Ще однією перевагою використання глибинних насосів є майже безшумна робота.
Всім глибинним насосам свердловин властива довгаста циліндрична форма, створена для зручності установки і виїмки з вузької обсадної труби свердловини
За своїм конструктивним виконанням та принципом дії глибинні насоси для свердловини діляться на:
- відцентрові насоси;
- пристрої шнекового типу;
- гвинтові насоси;
- насосні пристрої штангового типу
Занурювальні насоси відцентрового типу
Електронасоси відцентрового типу відносяться до найпопулярніших пристроїв, які використовуються для відкачування рідкого середовища з підземних джерел. Принцип роботи таких пристроїв, які можуть експлуатуватися в цілорічному режимі, заснований на тому, що на рідке середовище, що знаходиться в їх внутрішній камері і переміщується в ній разом з лопатками робочого колеса, діє відцентрова сила. Ця сила й виштовхує рідину на напірну магістраль. При цьому в центральній частині робочої камери створюється розрідження повітря, що сприяє всмоктуванню в неї нової порції рідкого середовища, що перекачується через вхідний патрубок.
Найбільш продуктивними є багатоступінчасті відцентрові насоси
Серед найбільш значущих переваг, якими володіють насоси глибинні відцентрового типу, слід відзначити їх високу продуктивність, створюваний ними хороший напір середовища, що перекачується, а також універсальність використання, яка робить великою сферу їх застосування.
Шнекові глибинні насоси
Основним робочим органом глибинних насосів шнекового типу, які належать до пристроїв спеціалізованого призначення, є шнек. Цей елемент забезпечує перекачування рідкого середовища, а також його подальше транспортування по трубопровідній системі. Використовують гідромашини даного типу переважно для того, щоб перекачувати за допомогою рідкі середовища, у складі яких міститься велика кількість сторонніх домішок.
Так виглядає розібраний шнековий насос «Колібрі», забитий піском.
Вибираючи для свердловини глибинний шнековий насос, слід мати на увазі, що діаметр корпусу повинен бути приблизно на 1 см менше розміру поперечного перерізу обсадної труби. Якщо знехтувати цією вимогою, можна зіткнутися з тим, що насос буде постійно засмічуватися домішками, що містяться в рідкому середовищі, що перекачується.
Глибинні насоси гвинтового типу
Найбільш значущою перевагою застосування гвинтових глибинних насосів є те, що навіть при невеликій кількості рідини в свердловині, що обслуговується ними, вони здатні створювати потік рідкого середовища, що характеризується хорошим натиском. Перекачування рідкого середовища під час використання такого насосного обладнання здійснюється за рахунок обертання робочого колеса, оснащеного великою кількістю лопатей.
Простий і недорогий варіант свердловинного насоса – гвинтовий пристрій із верхнім забором води
Вибираючи для свердловини глибинні насоси гвинтового типу, слід мати на увазі, що ефективно працювати вони можуть лише в тому випадку, якщо рідке середовище, що перекачується ними, містить дуже незначну кількість нерозчинних домішок.
Штангові глибинні насоси
Основними елементами конструкції штангових глибинних насосів є нерухомий циліндр і плунжер, що здійснює в процесі роботи гідромашини зворотно-поступальні рухи. Рухаючись у внутрішній частині циліндра нагору, плунжер засмоктує рідке середовище зі свердловини, а опускаючись, сприяє її подачі в напірну магістраль. Для руху плунжера використовується спеціальний механізм (качалка), який з'єднаний з ним спеціальними штангами.
Влаштування штангових свердловинних насосів
Свердловинні насоси штангового типу, що відрізняються досить великими габаритами, практично не використовуються в побуті, за допомогою таких пристроїв здійснюється видобуток нафти з підземних свердловин значної глибини.
Що вибрати – глибинний насос чи насосну станцію?
Для відкачування рідкого середовища зі свердловини або колодязя великої глибини можуть використовуватися не тільки насоси, але і насосні станції, що складаються з цілого набору технічних пристроїв. З питанням про те, що використовувати для обслуговування колодязя чи свердловини – таку станцію чи глибинний насос, часто стикаються власники заміських будинків та дач, які вирішили облаштувати автономну систему водопостачання.
До складу насосної станції крім потужного поверхневого насоса входить накопичувальний бак, який називається гідроакумулятором. Рідке середовище, що відкачується зі свердловини або колодязя, спочатку направляється в такий бак і тільки потім, коли в акумуляторі встановиться певний тиск, подається в трубопровідну систему.
Насосна станція забезпечить заміський будинок водопостачанням в автоматичному режимі
Якщо порівнювати насосну станцію з глибинним насосом, вона поряд з більш високою продуктивністю також відрізняється значними розмірами, що слід враховувати при виборі місця для її встановлення. Крім того, на облаштування насосної станції потрібно витратити більше фінансових коштів, ніж на придбання занурювального насоса.
У будь-якому випадку керуватися при виборі насосного обладнання для оснащення автономної системи водопостачання слід параметрами свердловини або колодязя, з яких потрібно відкачувати воду, а також необхідною кількістю рідини для водопостачання і зрошення потреб і параметрами її потоку.
Плюси та мінуси застосування глибинних насосів для обслуговування свердловин та колодязів
Серед переваг використання глибинних насосів, що встановлюються у свердловині або колодязі, слід зазначити:
- високу ефективність та продуктивність відкачування рідкого середовища;
- компактні розміри пристрою;
- можливість формування потоку рідини, що перекачується, з хорошим натиском;
- простоту монтажу та експлуатації;
- невибагливість у плані технічного обслуговування;
- високу надійність та тривалий експлуатаційний термін.
Природно, є обладнання такого типу і недоліки:
- Більшість сучасних моделей глибинних насосів випускається в корпусі, що має монолітне виконання, що робить ремонт таких пристроїв практично неможливим.
- Свердловинні насоси глибинного типу не можна використовувати для перекачування сильно забрудненого рідкого середовища і встановлювати в безпосередній близькості від дна свердловини або колодязя, що ними обслуговуються.
Рекомендації щодо вибору
Те, наскільки ефективно буде працювати глибинний насос для свердловин, залежить від правильності його вибору. У цьому випадку слід орієнтуватися на низку параметрів.
Натиск потоку рідкого середовища
Даний параметр, від значення якого залежатиме, наскільки добрим у всіх точках водорозбору трубопровідної системи буде напір води, визначається розрахунковим шляхом.
Якщо насос матиме недостатній напір, то вода просто не дійде до точки водозабору. Надмірно потужне обладнання працюватиме наполовину вхолосту
Продуктивність подачі рідини
Цей параметр вимірюється кількістю літрів на годину. Від його величини залежить, чи вистачить води, яка відкачуватиметься глибинним насосом зі свердловини або колодязя, для забезпечення потреби всіх точок водорозбору трубопровідної системи.
Необхідність оснащення спеціальними елементами
Такі елементи забезпечують роботу гідромашини в автоматичному режимі та захищають її від негативних наслідків позаштатних ситуацій.
Схема організації водопостачання за допомогою глибинного насосу
Виробник та торгова марка
Вибираючи насос свердловин за цим параметром, слід орієнтуватися на репутацію компанії-виробника, яка виготовила таке обладнання, а також на гарантії, які вона надає. Необхідно мати на увазі, що якісні насоси свердловин на сучасному ринку пропонують не тільки зарубіжні, а й вітчизняні виробники.
Глибинні насоси для свердловин Виробники та ціни
Звертаючи увагу на ціну глибинного насоса, що вибирається, слід враховувати, що виробники часто завищують її через те, що пропоноване ними обладнання відрізняється масою додаткових опцій, які найчастіше не використовуються споживачами.Саме тому звертати велику увагу на вартість насосного обладнання, думаючи, що вона є показником його надійності та якості, не варто.
Як розрахувати тиск води, який повинен забезпечувати глибинний насос
Як уже говорилося вище, напір рідкого середовища, який повинен забезпечити насос для свердловини або колодязя, визначається розрахунковим шляхом. При цьому враховують гідравлічний опір, створюваний усіма елементами трубопровідної системи. Безпосередньо сама формула, за якою розраховується натиск, виглядає так:
Літерними символами у цій формулі позначаються такі параметри:
Н - напор, що розраховується;
А – максимальна висота, яку необхідно забезпечити подачу рідини по трубопровідній системі;
В – глибина свердловини або колодязя, що обслуговується, вимірюється від їх верхньої частини до рівня розташування водного дзеркала;
L – відстань, на яку рідина в трубопровідній системі повинна транспортуватись у горизонтальному напрямку.
Розрахувавши тиск рідини, яким повинна характеризуватись трубопровідна система, можна вибирати насос. При цьому слід враховувати, що отриманий розрахунковим шляхом напір має бути як мінімум на 10% менше за подібний параметр, яким характеризується сам насос.
