Максимальна продуктивність занурювального насоса. Як вибрати насос для свердловини

На жаль, з жодним видом насосів не відбувається стільки відмов і виходів з ладу, як з побутовими занурювальними свердловинними насосами. Причина не як обладнання, а в тому, що проект та підбір здійснюють не професійні проектувальники, а самі власники приватних будинків або недостатньо кваліфікований персонал монтажних організацій.

Звідки, наприклад, не фахівця знати, що двигун підібраного з великим запасом насоса може згоріти, якщо під час монтажу та налаштування системи не вивести насос у робочий діапазон.

Сподіваємося, що ця стаття допоможе читачам уникнути подібних помилок.

Визначення параметрів

Необхідна витрата води визначається із сумарної продуктивності всіх водорозбірних точок об'єкта з урахуванням ймовірності їх одночасного використання.
У спрощеному розрахунку можна скористатися такими нормами водоспоживання для сантехнічних приладів:
- умивальник - 60 л/год; - змивний бачок унітазу - 83 л/год; - кухонна мийка - 500 л/год; - душ - 500 л/год; - ванна - 300 л/год; год.

Полив газонів та квітників вимагає 3-6 м3 води на один м2, витрата при цьому залежить також від способу зрошення та інтенсивності поливу. Сауна або лазня вимагатиме близько 1000 л/год.

Для розрахунку необхідного напору використовується формула:

Нтр = Нгео + S + Нсвоб, де

Нгео - висота введення трубопроводу в будівлі щодо динамічного рівня води в свердловині (чисельний вираз динамічного рівня повинен обов'язково бути присутнім у паспорті свердловини);
S - сума втрат напору на тертя у трубопроводі та місцеві опори (арматура, фасонні деталі, фільтри тощо);
Нсвоб - напір, який необхідно створити на введенні в будівлю, з розрахунком забезпечення на віддаленій і високо розташованій водорозбірній точці тиску 0,5 атм.

Параметри свердловини принципово важливі для користувача, тому що використовуються при розрахунку необхідного напору та робочої характеристикивибирається насос. У паспорті свердловини буровиками мають бути зазначені такі параметри, як статичний рівень, динамічний рівень, дебіт свердловини. Ці дані визначаються експериментально організацією, яка проводила бурові роботи. Очевидно, що результати розрахунку виявляться невірними, якщо при визначенні динамічного рівня свердловини використовувався насос свідомо меншої потужності, ніж це потрібно для водопостачання об'єкта відповідно до запитів споживача. І хоча на швидке отримання офіційного паспорта артезіанської свердловини користувачеві розраховувати складно (це державний документ, що вимагає безлічі дозволів та погоджень), необхідно вимагати надання разом з актом проведених робіт докладні дані по свердловині, у тому числі - дізнатися і про потужність насоса, яким проводилася води щодо динамічного рівня. Укладаючи договір на бурові роботи, слід звернути увагу на наявність ліцензії у підрядника. Тільки серйозні фірми завжди після закінчення робіт дають клієнту гарантію та докладний паспорт свердловини, де чітко прописані всі згадані характеристики, а також діаметр обсадної колони, перелік пройдених ґрунтів, відомості про пробне прокачування свердловини тощо. - аж до рекомендованої марки насоса та глибини його встановлення.

Параметри необхідних Q і Н для додаткового обладнання (джакузі, мийна машина, розбризкувачі, дощовалка і т.д.) вказуються виробниками. При встановленні водоочисних фільтрів враховуються втрати напору (зазвичай близько 2 атм) та витрата води на їх промивання. Для басейну вказується лише час його заповнення.

Приклад розрахунку

Потрібно забезпечити водопостачання заміської ділянки з двоповерховим котеджем(кухня, два санвузли та душ з гідромасажем вимагають витрати 1 м3/год та напору 4-5 атм.), гаражем, будинком для обслуговуючого персоналу (містить санвузол), лазнею, басейном на 45 м3, поливом території, системою водоочищення. На ділянці постійно проживає сім'я із чотирьох осіб та дві особи з числа персоналу. Для водопостачання ділянки пробурена свердловина завглибшки 80 м; діаметр обсадної колони – 150 мм; статичний рівень – 46 м; динамічний рівень – 50 м; витрата, виміряна при відкачуванні - 3,5 м3/год.

Розрахунок:

З урахуванням норм витрати води (див. на початку статті) отримуємо сумарну витрату та натиск споживачів:
Qсум = 500 + 3 ґ (60 + 83 + 500) + 1000 + 1000 + 2 ґ 1060 = 6500 л/год = 6,5 м3/год
Нтр = 50 + 8 + 20 + 2 + 30 = 110 м

Зважаючи на неможливість і недоцільність використовувати всі водорозбірні точки відразу, можна визначити необхідну витрату як 5 м3/год.
Розрахунковим даним задовольняє насос (Q = 5 м3/год, H = 120 м); його характеристика показано на рис. 1.

Цим забезпечується достатня витрата для кухні, одного санвузла та поливу. (Мається на увазі, що господарі не будуть одночасно з поливом території з обох кранів використовувати лазню та приймати ванну, митися в душі та наповнювати басейн.) Для забезпечення тиску на поливальні установки та гідромасаж дешевше використовувати окремі насоси – це дозволить не тримати під високим тиском весь водопровід і зробить роботу занурювального насосабільш стабільною, а систему гнучкою та незалежною (за допомогою додаткового насоса завжди можна отримати високий тиск у будь-якій точці аналізу). Басейн наповнюватиметься вночі. При цьому за допомогою засувки на оголовку слід "задросілювати" насос (створити додатковий опір), щоб при роботі із заповнення басейну подача не перевищувала допустимої - 6,5 м3/год.

Якщо потужність завищена

Рис.1. Характеристики правильно підібраного насоса.

Самостійний вибір насоса замовником, що висуває завищені вимоги щодо витрати і напору, часто призводить до вибору насоса занадто великої потужності. Як мовилося раніше, при встановленні моделі підвищеної потужності можливі ускладнення.

По-перше, оскільки при подібному виборі номінальна подача значно перевищує середні потреби у воді, насос працюватиме в режимі частих включень/вимкнень. Фірми-виробники допускають до 30 включень насоса за годину, але лише протягом однієї години на добу, при загальному обмеженні – 60 циклів на день. У будь-якому випадку часті включення негативно позначаються на ресурсі роботи електродвигуна та пускової автоматики. Для уникнення цього знадобиться встановлення мембранного бака великого об'єму.

По-друге, при підвищеній потужності насоса, як наслідок, буде завищено і тиск води на введенні в будинок. У момент запуску такого насоса неминуче виникатимуть сильні гідравлічні удари. Деяка арматура може бути просто не розрахована на такий тиск (посудомийні та пральні машини, змішувачі), буде потрібно додаткове встановлення редукторів тиску для зниження напору.

Рис.2. Насос підібраний неправильно: робоча точка зміщена праворуч.

По-третє, під час наповнення басейну насос працюватиме на "відкриту трубу", не створюючи при цьому тиску. У таких умовах спостерігається велика витрата води за мінімального тиску. Робоча точка насоса зміщується на кривій характеристики вправо, область, що не відповідає робочій зоні насоса (рис.2). Потужність на валу буде максимальною, і при тривалій роботіу такому режимі двигун вийде з ладу.

Наслідком застосування насоса із підвищеною потужністю буде загальне подорожчання всієї системи, викликане застосуванням потужнішої електротехнічної апаратури, матеріалів та арматури з великим допустимим робочим тиском, збільшенням діаметрів трубопроводу та свердловини, а також подорожчанням водоочищення.
Якщо номінальна подача насоса перевищує дебіт свердловини, необхідне встановлення додаткового захисту "сухого ходу". Дроселювання та налаштування насоса призведуть до перевитрати електроенергії.
Інакше кажучи, при забезпеченні можливості одночасного використання всіх водорозбірних точок за допомогою установки насоса підвищеної потужності вартість системи водопостачання зростає. При цьому реальне водоспоживання буде значно меншим.

Тому, хоча кінцевий вибір завжди залишиться за замовником, дешевше та правильніше вибирати насос з урахуванням реальних потреб та за допомогою фахівців. Задовольнити вимоги користувача до системи водопостачання за дотримання правил її монтажу та експлуатації можна, обравши оптимальний у цій ситуації насос із пологою робочою характеристикою.

Для системи водопостачання з розглянутого вище прикладу можна вибрати насос (рис.1). У зоні можливих подач (від 4 до 8 м3/год) у цієї моделі крива залежності напору від витрати має пологий вигляд, тобто при малих витратах води не станеться занадто великого підвищення напору. У той же час, певний допустимий запас при розрахунку водоспоживання виключить можливість нестачі води.

Монтаж насоса та введення в експлуатацію

Отримані характеристики звіряються з паспортними даними по каталогу. При перевищенні робочих параметрів (як правило, деякий запас потужності передбачається, наприклад, для подальшої установки фільтрів) необхідно прикрити засувку на виході зі свердловини, створити додатковий місцевий опір, достатній для встановлення правильної робочої точки – середина характеристики Q (Н).

Монтаж, як і вибір насоса повинні здійснювати підготовлені фахівці, монтажна компанія повинна мати ліцензію на встановлення даного обладнання.

Захист свердловинного насосу

За статистикою, близько 85% відмов відбувається саме з електричною частиною насоса. Основною причиною є міжвиткове замикання обмоток статора внаслідок перегріву через гідравлічне перевантаження, або при роботі на зниженій або стрибкоподібно змінюється напрузі. І того, і іншого можна уникнути, встановивши належний струмовий захист. Звичайний пускач з струмовим захистом цілком справляється з цим завданням, проте деякі монтажники забувають зробити налаштування на потрібне значення струму. Підсумок такої недбалості нескладно підрахувати: доведеться заплатити за підйом насоса зі свердловини, його ремонт (ціна нового двигуна), за повторне опускання насоса та його введення в експлуатацію. Сума може перевищити вартість нового насосу.

Словник термінів

Водопровідна система індивідуальної будови, що функціонує від свердловини на ділянці, є оптимальним варіантом. З її допомогою можна досягти повної незалежності від спеціалізованих служб, забезпечивши житло необхідним обсягом води. Однак перед пристроєм потрібно придбати певне обладнання, яке має відповідати поставленим завданням.

Система може бути організована по-різному. Найбільш простим, але не найвдалішим є варіант, при якому вода подається зі свердловини до місць споживання без додаткових пристосувань. Ця схема передбачає часте включення та вимкнення насоса під час експлуатації. Навіть при короткочасному відкритті крана буде здійснено запуск насосного пристрою.

Варіант із прямою подачею води може використовуватися в системах із мінімальним розгалуженням трубопроводів, якщо при цьому в будові не планується проживати постійно. При розрахунках основних параметрів слід враховувати деякі особливості. Насамперед це стосується створюваного натиску. За допомогою спеціального калькулятора можна швидко здійснити обчислення для визначення тиску на виході.

Калькулятор розрахунку напору свердловинного насоса для систем із прямою подачею води

Про основні особливості проведення розрахунків

При постійному проживанні та наявності великої кількості точок розбору води у будові найкраще влаштовувати систему з наявністю гідроакумулятора, що дозволяє зменшити кількість робочих циклів. Це позитивно позначиться на термін служби насоса. Однак подібна схема складна у пристрої і вимагає встановлення додаткової ємності, тому іноді її застосування недоцільно.

У разі спрощеного варіанта гідроакумулятор не монтується. Керуюче реле регулюється так, щоб увімкнення всмоктувального пристрою здійснювалося при відкритті крана, а вимкнення – при його закритті. Через відсутність додаткового обладнання система є економічнішою.

У подібній схемі насос для свердловини повинен:

• забезпечити якісний підйом води безпосередньо до найбільш високої точкибез будь-яких перебоїв;
• подолати без зайвих складнощів опір усередині труб, що проходять від свердловини до основних точок споживання;
• створити у місцях водорозбору тиск, що дає можливість застосовувати різні сантехнічні прилади;
• забезпечити хоча б невеликий експлуатаційний резерв, щоб свердловинний насосне працював межі своїх можливостей.

При правильному проведенні розрахунків, придбане обладнання дозволить створити надійну систему, яка забезпечує подачу води до місць водорозбору безпосередньо. Кінцевий результат видається одразу в трьох величинах, тому що в технічній документації може бути зазначена кожна з них.

Якщо колодязь можна використовувати без насоса, то при експлуатації свердловини без нього не обійтися. Але свердловина – різниця. І постає цілком закономірне питання, а як вибрати насос для свердловини? Це зумовлено і величезним асортиментом цього виду продукції на прилавках магазинів. Якщо покупець не має спеціальних знань, то це досить непроста справа, оскільки саме насос забезпечуватиме безперебійне постачання домогосподарства водою.

Параметри свердловини
Перед тим, як відправитися в магазин або зробити замовлення через Інтернет, необхідно точно визначити наступні параметри, щоб зробити правильний розрахунок насоса для свердловини:

• глибина свердловини (ці дані внесено до її паспорта, який видають на руки власнику після закінчення робіт);
• якість води у свердловині (кількість домішок на 1 літр води, дані можна отримати у профільній лабораторії);
• дебет свердловини – обсяг води, перекачений за годину роботи. (цей параметр необхідний вибору потужності насоса – він має перевищувати дебет);
• відстань від рівня води в свердловині до поверхні ґрунту (вимірюється самостійно за допомогою вантажу на мотузку);
• відстань від точки розливу води до поверхні землі (цей параметр необхідний вибору насоса по потужності);
• діаметр труби свердловини (ці дані внесені до паспорта свердловини, який видають на руки власнику після закінчення робіт);
• обсяг води, необхідний щодня потреб домогосподарства.

Розрахунок насоса для свердловини

Підібрати насос чи інше обладнання для конкретної свердловини – дуже складне заняття. Воно вимагає точних інженерних підрахунків, заснованих як на параметрах самої свердловини та обсягах водоспоживання домогосподарством, так і виконаних за допомогою діаграм, формул та таблиць. Тільки відібрана у такий спосіб і змонтована спеціалістами система автономного водопостачання буде гарантовано функціонувати навіть під час максимального водоспоживання. Точний інженерний розрахунок допоможе зробити вибір типу насоса для свердловини. Компанії, що спеціалізуються на облаштуванні свердловин, зазвичай мають у своєму штаті даних фахівців.

Можливий приблизний самостійний підрахунок. Його виробляють за двома основними параметрами: натиск і витрата. Витрата або продуктивність – це показник об'єму води, який насос може перекачувати за одиницю часу. Натиск - це висота в метрах, на яку прилад здатний подавати воду. Є середні показники норми води на людину за добу – це 1 кубометр (умивання, прийняття ванни, миття посуду, приготування їжі та інше). Для розрахунку потреб одного домогосподарства у воді, 1 м3 множать на кількість осіб, що проживають у ньому. Наприклад, для 3-х осіб на добу буде достатньо 3 м3 води. Але необхідний і максимальний показник, тобто якщо всі домочадці одночасно користуються водою: перший користується душем (10 л/хв), другий миє посуд на кухні (6 л/хв), третій спускає унітаз (6 л/хв). Разом – 22 л/хв.

Отже, сім'я із трьох осіб має 3 м3 витрати води на добу та максимальна витрата – 22 л/хв. Але це лише частина витрати, оскільки в літню пору необхідний полив рослин на ділянці, наповнення басейну, миття машини та інше. Є якийсь середній показник – 2 м3 на добу. Разом виходить: 5 м3 - щоденна витрата води. Для того щоб визначити максимальну характеристику напору насоса, необхідно висоту конкретного будинку в метрах збільшити на 6 метрів і помножити коефіцієнт втрати напору в автономній системі водопроводу, рівний 1,15.

Припустимо, що розрахунок ведеться для 9-метрового будинку: (9+6)*1.15=17,25. Це мінімальна напірна характеристика, якою повинен мати насос, що забезпечує водопостачання будинку. І цей насос, що вміє давати напір не менше 17,25, повинен забезпечувати при цьому продуктивність 1320 л/годину (22 л/хв). Але це ще не все. Необхідно до розрахункового тиску додати відстань від дзеркала води в свердловині до землі. Припустимо, що ця цифра дорівнює 40 метрам. Отже, для даної системи автономного водопостачання необхідно встановлювати насос із напором 40+17,25=57,25, що вміє видавати продуктивність щонайменше 1320 л/год.

Якщо свердловина знаходиться не поряд з будинком, а на деякій відстані від нього, у цьому випадку потрібно розуміти, що на кожних 10 метрах водопроводу, що йде по горизонталі, втрачається приблизно 1 метр напору приладу. Тобто, якщо джерело водопостачання віддалено від будинку на 50 метрів, то насос повинен мати силу напору: 57,25+5=62,25 метрів. Правильно розрахувати напірну характеристику дуже важливо, а ось продуктивність може бути і дещо меншою, оскільки одночасне користування водою всіма домочадцями буває вкрай рідко. А максимальна витрата на такий випадок зможе забезпечити гідроакумулятор.

Типи насосів

Залежно від певних умов експлуатації, необхідно вибирати насоси відповідного типу:

• занурювальні;
• поверхневі;
• насосні станції.

Як вибрати насос для свердловини з пропонованого різноманіття типів?

Насоси поверхневі
Поверхневі насоси привабливі тим, що мають низьку вартість. Даний тип пристроїв розрахований на роботу без занурення у рідину. Вони не розраховані на підняття води з більших глибин – оптимальна становить 7 метрів. Для того щоб збільшити потужність всмоктування, умільці вдаються до різноманітних хитрощів, наприклад, застосовують зовнішній ежектор. У будь-якому випадку із збільшенням глибини продуктивність поверхневого насоса падає. А на глибині від 25 метрів ціни на поверхневі насоси вже не відрізняються від дорожчих типів. Але для роботи на глибині до 7 метрів рекомендуються саме такі моделі, інакше вода буде брудною.

Насоси занурювальні
Ці насоси працюють за повного або часткового занурення у воду, яку перекачують. У зв'язку з цим на їх виробництво використовують матеріали, що не піддаються корозії: нержавіюча сталь, водостійкі композити, пластик та інше. Однозначно не можна сказати, що саме їх необхідно використовувати в свердловинах, але чим більша глибина, тим краще користуватися цим типом пристроїв. Принципово даний тип поділяється на три великі групи за способом перекачування води: відцентрові, вихрові та гвинтові.

• Відцентрові пристрої. Застосовуються у випадках, якщо вода у свердловині містить багато піску (до 180 г/м3). Насоси оснащені спеціальним захистом від серйозних поломок на той випадок, якщо виходять з ладу. Призначені для перекачування води з глибоких свердловин. Напір рідини в відцентрових насосівперевищує 100 метрів. Головні переваги: ​​надійність та продуктивність. Ці насоси є універсальними і на сьогоднішній день є найбільш популярними.
• Вихрові пристрої. Призначені для піднімання води із глибини не більше 30 метрів, але на висоту до 100 метрів. Насоси можуть перекачувати рідину з невисокою домішкою піску (до 40 г/м3). Принцип дії вихрових насосів полягає в тому, що функціональне колесо викликає завихрення води і таким чином здійснює її перекачування. Цей тип рекомендується використовувати у свердловинах із невеликим дебетом води, оскільки вони здатні створювати достатній тиск при невеликому надходженні рідини. Але продуктивність (витрата) вихрових насосів набагато нижча, ніж відцентрових.
• Гвинтові пристрої. Призначені для піднімання води із глибини не більше 15 метрів на висоту до 90 метрів. Можуть працювати з водою, що має невисоку домішку піску (до 40 г/м3). Відрізняються низькою вартістю та здатністю працювати не тільки у свердловинах, а й у відкритих водоймах.

Труби для водопостачання

Для нормальної роботи системи необхідно забезпечити якісну системутруб, здатну адекватно пропускати воду за певного натиску, який створює конкретна модель насоса. На сьогоднішній день використовуються металеві та поліпропіленові труби. Останні набагато легші, екологічніші, прості у транспортуванні та монтажі, їх з'єднання характеризує велика міцність. Недоліками поліпропіленових трубє: крихкість при низьких температурахта можливість роботи тільки з номінальним тиском (його вказує виробник у паспорті).

Які фактори необхідно уникати під час експлуатації насосів

• Робота у відсутності води (так званий «сухий хід») призводить до перегріву насосного двигуна, оскільки рідина, що перекачується, служить і охолоджувачем. Цей момент шкідливий і для ущільнювача, який пересихає без проходження через нього рідини.
• При включенні сухого насоса відбувається гідравлічний удар. Залишки рідини сильно б'ють по лопатах і можуть їх зашкодити.
• Під час роботи «сухого насоса» в шланг водозабору може потрапити повітряний міхур, що також супроводжується гідравлічним ударом.
• Неприпустиме замерзання рідин, це спричиняє серйозну поломку приладу. Якщо насос зберігається в приміщенні, що не опалюється, при температурі нижче 0 градусів, всю воду потрібно злити, а прилад попередньо висушити.
• Перевищення допустимої температури спричиняє перегрів двигуна.
• У жодному разі не можна економити на потужності насоса. Інакше автономна системаводопостачання домогосподарства не зможе промивати фільтри очищення під час регенерації.
• Також варто пам'ятати, що деякі виробники в інструкціях вказують максимальні параметри пристроїв замість робітників – номінальних, що спричиняє низьку продуктивність при експлуатації.

Після завершення процесу буріння свердловини для якісного водопостачання приватного будинку необхідно вирішити питання про придбання насоса. . Отже, як правильно вибрати насос для свердловини?

При виборі насоса слід звертати увагу на технічні характеристики, але найважливішим орієнтиром все ж таки повинен бути паспорт свердловини, в якому вказані наступні параметри:

• оптимальна робоча напруга;
• конструкція;
• показник тиску;
• глибина;
• перепад висот та відстань;
• статичний та динамічний рівень води;
• розмір фільтрувальної частини;
• показник продуктивності.

Особливу увагу при виборі насоса необхідно звернути на відстань від фільтра до води. Цей показник має бути більше 1 метра, інакше виникне ризик запескування свердловини.

Основні види

В даний час розрізняють всього два види:

• Поверхневі. Такі екземпляри раціонально використовувати у разі, якщо рівень води не досягає показника 9 метрів. Поверхневі насоси можна встановлювати на плаваючу платформу або грунт. Важливо: уникати попадання вологи всередину двигуна.
• Занурювальні.Насоси такого виду частково або повністю занурюються у воду.

Обладнання занурювального виду у свою чергу класифікується на наступні різновиди:

• Вихрові насоси. Такі агрегати призначаються для закачування води, до складу якої входить трохи більше 40 г/м домішок. Обладнання цієї категорії раціонально використовуватиме свердловин, глибина яких варіюється в межах від 30 до 100 метрів.
• Відцентрові агрегати- Найбільш дорогі. Фахівці рекомендують використовувати обладнання даної категорії для підйому води з великої глибини (близько 100 метрів), причому частка піску у воді не повинна перевищувати показник 180 г/м.
• Гвинтові насосидосить широко застосовуються в процесі організації водопостачання зі свердловин, глибина яких не перевищує позначку 15 метрів і водойм. відкритого типу. Важливо: показник вмісту домішок у воді має бути меншим за 40 г/м.

Для того, щоб визначити рівень концентрації домішок у воді, необхідно обов'язково провести лабораторний аналіз.

Існують також вібраційні наноси, проте фахівці не рекомендують встановлювати такий тип обладнання у свердловину, оскільки такий агрегат швидко забивається піском. В ідеалі показник продуктивності насоса повинен відповідати аналогічному показнику свердловини. Також припустима ситуація, коли насос трохи слабший, ніж свердловина (на 5-10%).

Розрахунок потужності

Висота будівлі + 6 м*1,15+ показник відстані від рівня води свердловини до поверхні землі.

Де величина 1,15 - це усереднений коефіцієнт втрати напору води в трубопровідній системі. Проте, все ж таки довірити таку важливу справу краще професіоналам.

Для того, щоб водопостачання в будинку було безперебійним, фахівці рекомендують встановлювати автоматику. Мабуть, єдиним мінусом автоматичного перетворювача є найвища ціна. А для місць, де немає електропостачання, цілком прийнятним варіантом стане старий добрий ручний насос.