Наличие питьевой и проточной воды – это важнейшая составляющая комфортного отдыха или проживания за городом. К сожалению, далеко не каждый имеет доступ к центральному водоснабжению (которое может и вовсе отсутствовать). Единственным правильным решением в такой ситуации становится скважина или колодец, оборудованные погружным, или как его часто называют, «глубинным» насосом со встроенной автоматикой, позволяющей обеспечивать постоянный забор воды из «источника».
Термин «глубинный насос» вероятнее всего, возник вследствие применения погружных насосов изготовленных специально для скважин, монтируемых на большой глубине. Такие насосы внешне несколько отличаются от погружных насосов, применяемых для перекачки воды из колодцев, цистерн и прочих не глубоких сосудов.
А так, это все те же погружные насосы. Итак, давайте разберемся, чем отличаются погружные насосы, узнаем, какой автоматикой они комплектуются, и тогда мы поймем, как выбрать глубинный насос для скважины.
Виды погружных насосов
Бытовые погружные насосы для колодцев и неглубоких скважин
Такие погружные насосы применяются в области бытового водоснабжения для перекачивания чистой воды из колодцев, неглубоких скважин диаметром 5 или 6 дюймов и дождевых накопительных баков. Вода, подаваемая этими насосами, может использоваться как для водоснабжения дома, так и для орошения садов и огородов.
Насосы могут быть изготовлены как из полимерных и металлических материалов, так и целиком из металла. В пластиковых изделиях из полимеров может быть изготовлено даже рабочее колесо. Такие насосы, само собой, дешевле своих металлических собратьев, но и ресурс работы имеют меньший.
Как различны материалы, из которых изготавливаются насосы, так различны их конструкции и характеристики. Существует два вида погружных колодезных насосов, это вибрационные и центробежные.
Вибрационные насосы
Забор воды по вибрационному принципу отличается относительной простотой и удобством. Дело в том, что конструкция таких насосов намного проще, а соответственно их стоимость ниже. В отличие от центробежных изделий такие агрегаты не боятся механических включений в виде твердых частиц. Именно по этой причине их установка возможна даже при обустройстве песчаных скважин.
Если говорить о недостатках такого оборудования, то стоит учитывать, что вибрационный механизм обладает меньшей производительностью, долговечностью, надежностью и максимальной глубиной погружения (по сравнению с центробежными моделями).
Производительность таких насосов начинается от 0,5 м³/час и заканчивается 17 м³/час. Нужно отметить положительную сторону вибрационных насосов, а именно напор воды. Он составляет от 15 м до 70 м, это очень хороший показатель для колодезных насосов.
Важно! Чем выше напор, тем ниже производительность, например, при напоре 70 м, вибрационный насос выдает только 0,5 м³/час.
Центробежные насосы
Для обеспечения большого водопотребления рекомендуется использовать именно центробежные насосы. При небольшом диаметре и длине агрегата его наибольшая производительность может достигать 14 м³/час при напоре 10-15 м, а наибольший напор 95 м при производительности 1,7 м³/час. Такое соотношение параметров, а также большой ресурс работы насосов (до 10-15 лет), является их неоспоримым преимуществом перед вибрационными насосами. Однако есть у них и минусы, а именно то, что при перекачивании воды содержащей взвеси в виде песка и других твердых частиц, быстро выходит из строя рабочее колесо, тем более, если оно изготовлено из полимерного материала. Поэтому насосы с полимерными рабочими колесами могут эксплуатироваться только в чистой воде.
Дорогие модели насосов, полностью выполнены из нержавеющей стали, высокой прочности и допускают попадание твердых механических включений размером до 1 мм. Для фильтрации крупных твердых частиц на входное отверстие насоса устанавливают сетчатый фильтр для очистки воды из скважины.
Для уменьшения вероятности попадания внутрь насоса твердых частиц (любого размера), входное отверстие насосов может оборудоваться шлангом, на конце которого прикреплен поплавок. При погружении насоса в воду поплавок поднимает конец шланга вверх, и насос забирает более чистую воду, оставляя грязь на дне колодца или бака.
Бытовые погружные насосы для глубоких скважин
Для подъема воды из глубоких скважин, таких как артезианские, нужны более мощные насосы. Глубина артезианской скважины в основном колеблется в пределах от 25 до 200 метров, но в некоторых случаях может достигать глубины 500 метров. Исходя из данных условий, основная масса бытовых насосов для глубоких скважин обеспечивает рабочий напор 200 метров, а его максимальное значение может достигать 350 метров.
Как же создается такое большое давление? Все «глубинные» скважные насосы имеют центробежный принцип действия. Рабочее колесо, вращаясь в корпусе насоса, создает определенный напор (давление), к примеру, 20 метров водяного столба (2 атмосферы). Для того чтобы увеличить давление, на выходное отверстие первого насоса прикрепляют входное отверстие второго насоса, со вторым рабочим колесом, то есть соединяют их последовательно. При этом рабочие колеса одеты на один и тот же вал. Теперь вращаясь, оба колеса создают уже давление не 2, а 4 атмосферы (напор 40 метров). Каждый корпус насоса называют ступенью. Соответственно если последовательно соединить 10 таких ступеней то давление на выходе последней ступени будет равно 20 атмосферам, что соответствует напору в 200 метров.
Именно из-за большого числа последовательно соединенных ступеней корпуса глубинных насосов получаются довольно длинными (высокими).
Колонна глубоких скважин выполняется трубами диаметром 133 или 159 мм, поэтому и насосы производятся соответствующего размера (всего лишь 3 или 4 дюйма). От этого они кажутся еще более длинными.
Так как «глубинные» насосы опускаются на большую глубину и эксплуатируются так без всякого обслуживания 10 лет и более, то они должны быть сделаны из самых качественных материалов. Применение пластика в таких насосах недопустимо, только нержавеющие и износостойкие металлы.
Для защиты рабочих колес и других внутренних рабочих частей насоса, от попадания на них крупных твердых взвешенных частиц, так же как и на колодезных погружных насосах, в «глубинные» устанавливается сетчатый фильтр. Величина ячеек сетки зависит от конкретной модели, но в основном не превышает 1,5 мм.
Виды автоматического управления погружными насосами
Автоматическое управление насосом может быть: двухпозиционным (дискретным) или с изменением частоты вращения вала насоса.
Двухпозиционное управление
Такой вид управления подразумевает под собой два положения пускорегулирующего аппарата насоса:
- при котором пусковой аппарат включен и на электродвигатель насоса подается напряжение питающей сети;
- положение, когда пусковой аппарат выключен, а с электродвигателя напряжение снимается.
Для работы насоса в таком режиме схема управления комплектуется собственно пускорегулирующим аппаратом, а также электромеханическим реле контроля давления. Реле контроля давления позволяет задать требуемое давление, а точнее его верхний и нижний предел, которое необходимо поддерживать в системе водоснабжения.
При отсутствии давления в трубопроводе электрический контакт реле, через который включается пусковой аппарат, замкнут. При подаче напряжения в схему управления, на пусковой аппарат, через этот контакт, поступает управляющий сигнал и он включается. Одновременно с включением пускового аппарата на электродвигатель насоса подается напряжение, и насос начинает работать. По мере наполнения трубопроводов водой, давление в системе водоснабжения возрастает и достигает максимального заданного значения. Реле размыкает электрический контакт, отключает пускорегулирующий аппарат и насос останавливается. После начала забора воды, давление в системе вновь начинает снижаться, постепенно достигая нижнего заданного значения. Насос включается и работает до тех пор, пока не прекратится разбор воды. Таким образом, цикл включений/отключений повторяется при каждом открытии/закрытии вентиля системы водоснабжения.
Для снижения числа включений насоса, в систему водоснабжения устанавливают мембранный напорный бак. Внутренняя полость такого бака условно разделена на две половинки резиновой мембраной. Одна половинка заполнена воздухом, другая пустая. При увеличении давления воды в системе резиновая мембрана постепенно расширяется, бак наполняется водой, а воздух сжимается. После того как давление воздуха и воды уравняются наполнение бака прекращается. После отключения насоса сжатый воздух, стремясь расшириться, продолжает поддерживать нужное давление в системе водоснабжения. Давление поддерживается до тех пор, пока не начнется разбор воды, и бак не станет пустым.
Объем бака подбирается индивидуально для каждого случая. Но чем он больше, тем реже будет включаться насос, что значительно увеличит его ресурс работы.
Плюсом такой системы управления является то, что нет необходимости постоянно включать и отключать насос вручную, а давление в системе постоянно поддерживается на заданном уровне. Стоимость такой системы невысокая, а это тоже плюс.
К минусам можно отнести разброс значений поддерживаемого давления воды между максимальным и минимальным значением. Этот минус очень сильно ощутим, допустим, при приеме душа. Минусом также является то, что при таком режиме управления срок службы насоса уменьшается вследствие частых пусков.
Управление изменением частоты вращения вала насоса
Такой вид автоматического управления является наиболее прогрессивным. В состав управляющих органов, регулирующих частоту вращения вала насоса, входят блок электронного управления и пропорциональный датчик давления.
В блоке электронного управления, в свою очередь, умещаются два устройства, это программируемый логический контроллер, с помощью которого производится задание давления и его автоматическое поддержание на заданном уровне, а также регулятор частоты или напряжения, в зависимости от типа электродвигателя насоса (переменного или постоянного тока).
Пропорциональный датчик давления, является электронно-механическим устройством, преобразующим одну величину в другую, в нашем случае давление воды в электрический сигнал. Каждый датчик рассчитан на определенный диапазон давления, например, от 1 до 10 атмосфер. В пределах этого диапазона пропорционально изменяется управляющий ток или напряжение, например, ток может изменяться от 4 до 20 мА, а напряжение от 0 до 10 В.
Структурная схема работы насоса аналогична двухпозиционной схеме. Однако принцип управления отличается в корне. Так же как в случае с реле контроля давления и пускового аппарата, управляющий сигнал с датчика подается на электронный блок управления, а точнее, в логический контроллер. В контроллере сигнал обрабатывается (реальное значение давления сопоставляется с заданным значением), после чего контроллер «принимает решение» о повышении или снижении давления. Если действительное значение давления выше заданного, то контроллер дает сигнал регулятору о снижении числа оборотов электродвигателя, а в случае, когда показатель ниже заданного, то обороты, напротив, повышаются. Регулирование происходит плавно, во избежание чрезмерного перерегулирования. Таким образом, в системе водоснабжения всегда поддерживается требуемое давление воды.
При отсутствии разбора воды, алгоритм многих блоков управления предусматривает, перевод насоса в «спящий режим», то есть его полную остановку.
Для того чтобы сгладить перепады давления, особенно при внезапном большом водосборе, в систему также как и в предыдущем случае, устанавливают мембранный напорный бак.
Плюсами данной системы управления являются:
- включение и отключение насоса в автоматическом режиме;
- точное поддержание заданного давления. Перепады давления наблюдаются только при изменении условий разбора воды. При этом изменение давления происходят плавно;
- отсутствие ударных электрических, механических и гидравлических нагрузок;
- сохранение рабочего ресурса насоса, и соответственно его срока службы.
К минусам можно отнести только более высокую стоимость, по сравнению с двухпозиционным управлением.
Виды защит погружных насосов
По видам защит много говорить не будем, только перечислим обязательные, без которых работоспособность насоса и его электродвигателя может нарушиться или он вовсе может прийти в негодность.
- Защита электродвигателя насоса от перегрева;
- Защита от перегрузки;
- Защита от пониженного или повышенного напряжения сети;
- Защита насоса от сухого хода, то есть защита от работы насоса без воды.
Дополнительным видом защиты может быть, защита от всплытия рабочих колес. Явление «всплытия» рабочих колес, или их осевого смещения, может произойти в результате возникновения небольшого противодавления при пуске насоса. В результате таких осевых перемещений может произойти износ рабочих колес или разрушение электродвигателя. С целью исключения подобного явления под вал насоса устанавливают верхний упорный подшипник. Такой вид защиты применяется на насосах Grundfos.
Погружные насосы производителя Grundfos
Центробежные насосы отличаются более высокой надежностью, чем вибрационные устройства, но за счет расположения двигателя, существует большой риск его перегрева. Решить эту проблему удалось датским производителям. Глубинные насосы для скважины Грундфос отличаются своей конструкцией.
Раньше электродвигатель размещался выше водозаборной части, а вся конструкция заключалась в специальный кожух, благодаря чему проточная вода охлаждала двигатель, препятствуя тем самым его перегреву. Однако такое конструктивное решение требовало уменьшения диаметра крыльчаток, за счет чего производительность оборудования снижалась и единственным способом ее повысить было увеличить скорость вращения двигателя. Проблема заключалась в том, что при частоте электросети в 50 Гц разогнать насос более чем на 3000 об/мин просто невозможно.
Погружной насос Грундфос для скважины работает по такому же принципу, правда, с одной важной доработкой. В нем установлены электронные преобразователи частоты и синхронный электродвигатель с магнитами в роторе. Благодаря этому агрегат может выдавать до 10700 об/мин.
Благодаря встроенной электронике, насосы Грундфос не работаю на сухом ходу, не подвержены скачкам напряжения, а рабочая температура в оборудовании поддерживается оптимальная.
В заключении
Погружные насосы с автоматикой позволят вам организовать автономное водоснабжение в загородном доме. При выборе модели агрегата стоит учитывать не только производителя и основные характеристики, но и главные правила приобретения товара. Продукция должна сопровождаться соответствующей документацией, на изделие не должно быть вмятин или трещин, стыки должны надежно прилегать друг другу. И конечно же, не стоит забывать о таких особенностях, как: тип почвы, наличие в воде технических примесей, песка или ила. При грамотном подходе вы надолго обеспечите свой дом городским комфортом и уютом.