Выбор погружного насоса для скважины
Сбор исходных данных о водоисточнике
Подбор оборудования, предназначенного для подъема воды из скважины, базируется на конкретных параметрах. Документ, называемый Паспортом скважины, содержит все необходимые сведения: внутренний диаметр обсадной колонны (трубы), отметки статического и динамического уровней воды, дебит скважины. Отсутствие точных данных о производительности скважины делает невозможным корректный выбор насосного оборудования. При работе вне расчетного диапазона насос либо эксплуатируется с недогрузкой, что снижает его эффективность, либо испытывает перегрузки, ведущие к выходу из строя и насоса и скважины.
Внутренний диаметр обсадной трубы скважины определяет предельные габариты погружного насоса. В обсадную трубы диаметром 125 мм с толщиной стенки 5 мм (внутренний диаметр 120 мм) можно установить насос 3 и 4 дюйма, это 79.2 мм и 101.6 мм соответственно. Между корпусом насоса и стенкой трубы должен оставаться зазор, достаточный для свободного прохождения воды, охлаждающей электродвигатель. Для выработок диаметром от 100 миллиметров выпускаются модели с корпусом 3 или 4 дюйма, для более широких скважин, начиная от 125 миллиметров, применяются насосы диаметром 4–6 дюймов.
Разновидности насосов по способу установки
Оборудование, используемое для подъема воды, подразделяется на погружное и поверхностное. Погружные насосы размещаются внутри обсадной колонны на глубине, находящейся ниже зеркала воды, и рекомендованы при глубине скважины свыше 8 метров. Поверхностные насосные станции монтируются вне скважины, как правило, устанавливают на абиссинские скважины, их применение ограничено глубинами до 8–10 метров, что делает их малопригодными для большинства скважин.
Среди погружных моделей выделяются следующие конструктивные исполнения.
Центробежные погружные скважинные несосы. Вращение рабочего колеса с лопастями создает центробежную силу, которая перемещает жидкость от всасывающего патрубка к нагнетательному. Данная разновидность обеспечивает высокий объем подачи (до 10 кубометров в час), развивает напор до 200 метров и отличается увеличенным межремонтным периодом. Ограничением является чувствительность к абразивным частицам: содержание песка в перекачиваемой воде не должно превышать 200 граммов на кубометр.
Винтовые (шнековые) насосы. Перемещение жидкости происходит за счет вращения винта внутри резинового статора. Указанные агрегаты менее чувствительны к механическим примесям — допустимое содержание песка составляет до 1000 граммов на кубометр, что позволяет эксплуатировать их в скважинах с повышенным содержанием взвешенных частиц. Однако по надежности и ресурсу они уступают центробежным, так как винт является изнашиваемым элементом и требует периодической замены. Производительность винтовых насосов при равной мощности, как правило, ниже, чем у центробежных. Винтовые (шнековые) насосы подходят для малодебитовых скважин, т.е. для скважин с маленькой производительностью.
Вихревые насосы. Конструкция предусматривает рабочее колесо с лопатками специальной конфигурации, создающими вихревые потоки. Такие устройства развивают высокое давление при небольших габаритах, но критичны к загрязнениям перекачиваемой воды.
Вибрационные насосы. Привлекательность этой категории обусловлена низкой стоимостью и простотой конструкции. Принцип действия основан на возвратно-поступательных движениях мембраны под воздействием электромагнитного поля. Применение вибрационных насосов в скважинах нецелесообразно: вибрации разрушают ствол скважины, провоцируют проникновение песка в ствол, образование песчаной пробки и снижение производительности. Срок службы таких насосов в скважинах значительно уступает центробежным аналогам.
Определение необходимой мощности насоса
Требуемая мощность насоса рассчитывается как сумма расходов воды через все сантехнические приборы, которые могут быть открыты одновременно. Средние значения расхода для различных устройств составляют: душевая лейка — 10–12 литров в минуту, кухонная мойка — 5–7 литров, умывальник — 4–6 литров, стиральная машина — 5–8 литров, поливочный кран — 10–15 литров в минуту.
Для домовладения с круглогодичным проживанием производительность насоса должна покрывать пиковое водопотребление. При этом подача насоса не может превышать дебит скважины: в противном случае уровень воды в скважине снижается, что может привести к срыву подачи и работе насоса в режиме «сухого хода».
Расчет требуемого напора
Напор, который должен развивать насос, является ключевым параметром, определяющим возможность доставки воды от места ее залегания до наиболее удаленной и высокой точки водоразбора. Вычисление производится по формуле:
H = Hдин + Lгор / 10 + Hверх + P / 10
где:
- H — требуемый напор, метры водяного столба;
- Hдин — динамический уровень воды в скважине (расстояние от поверхности земли до водного зеркала при работающем насосе), метры;
- Lгор — длина горизонтального участка трубопровода от устья скважины до ввода в здание, метры (учитывается с коэффициентом 0,1: 10 метров горизонтального участка эквивалентны 1 метру вертикального подъема);
- Hверх — высота самой высокой точки водоразбора относительно уровня земли, метры;
- P — требуемое избыточное давление в системе, метры водяного столба (оптимальное давление 3 атмосферы соответствует 30 метрам водяного столба).
В расчет также закладываются потери напора на трение в трубопроводе, величина которых определяется диаметром труб, материалом и общей протяженностью сети. Для бытовых систем указанные потери обычно составляют 0,5–1 метр на каждые 10 метров трубопровода.
Подбор по расходно-напорной характеристике
После того как требуемая производительность и напор определены, выбор конкретной модели осуществляется по графику расходно-напорной характеристики, который производитель приводит для каждой серии насосов. На графике представлена зависимость создаваемого напора от производительности при постоянной частоте вращения вала.
Расчетная точка с координатами (производительность, напор) наносится на график. Нужно помнить, что производительность насоса, превышающая дебит скважины, может вывести скважину из строя. Для малодебитовых скважин мощный насос сравним с пожарным брандспойтом, который опустили в маленький пруд. Насос начинает подтягивать со дна камушки и песок, которые забивают насос и затягивают ствол скважины, забивая при этом доступ к водоносному горизонту.
Дополнительные критерии отбора
Материал корпуса. Для скважинных насосов предпочтительны корпуса из нержавеющей стали, устойчивые к коррозионному воздействию и механическим повреждениям.
Защита от работы без воды. Наличие встроенного или выносного устройства, отключающего насос при падении уровня воды ниже допустимого, предотвращает перегрев и выход агрегата из строя.
Автоматическое управление. Реле давления и гидроаккумулятор обеспечивают автоматическую работу насоса, поддержание постоянного давления в водопроводной сети и защиту от гидравлических ударов.
Энергоснабжение. При выборе необходимо учитывать доступное напряжение сети — однофазное (220 вольт) или трехфазное (380 вольт) — и мощность подводимой линии электропередачи. Насосное оборудование обязательно должно быть подключено через источник бесперебойного питания или стабилизатор напряжения.
Глубина погружения. Насос должен быть установлен на глубине не менее чем на 2 метра ниже динамического уровня. Это предотвращает захват воздуха и обеспечивает надежное охлаждение электродвигателя. Между фильтровой зоной скважины и корпусом насоса следует выдерживать расстояние не менее 1 метра.
Рекомендации по выбору
Выбор скважинного насоса для водозаборной скважины включает несколько последовательных этапов: анализ паспортных данных скважины, определение требуемой подачи и напора на основе расчета водопотребления, подбор модели по расходно-напорной характеристике с учетом конструктивных особенностей. Для большинства частных домов оптимальным решением являются центробежные насосы, демонстрирующие надежную работу в широком диапазоне глубин и производительностей. Винтовые агрегаты целесообразно применять при повышенном содержании механических примесей в воде. Вибрационные насосы не рекомендованы к использованию в скважинах вследствие разрушительного воздействия вибраций на фильтровую зону и ствол скважины.