Насосная станция на основе вибрационного насоса

Сердцем системы автономного водоснабжения загородного дома является погружной насос, расположенный в скважине или колодце. Погружные насосы по принципу работы подразделяются на два типа: центробежные и вибрационные. Первый тип представлен более качественными, долговечными и мощными моделями, однако их стоимость в несколько раз выше, чем вибрационных.

Как правило, вибрационный насос в системе водоснабжения является промежуточным решением, заменяемым впоследствии на центробежную модель. Это может быть удобно в случае острой необходимости запуска в эксплуатацию насосной станции при временном ограниченном бюджете или при высоком содержании механических примесей (частицы песка и глины) в закачиваемой воде. Примеси, содержащиеся в воде, постепенно разрушают механизм насоса, поэтому его ресурса хватает на год-два или меньше.

Учитывая относительно низкую стоимость вибрационных насосов, можно временно установить подобную модель и пользоваться системой до тех пор, пока не будет произведена чистка колодца. Если после чистки количество примесей остается на высоком уровне, то при замене вибрационного насоса на центробежный следует обратить внимание на модели с внутренними элементами из термопластика. Этот материал устойчив к истиранию и характеризуется продолжительным временем эксплуатации.

Еще совсем недавно в качестве трубопровода, соединяющего гидроаккумулятор в доме и вибрационный насос в колодце, выступал усиленный оплеткой резиновый шланг, выдерживающий высокое давление. В настоящее время подобные решения активно вытесняются более технологичными трубами из ПНД (полиэтилен низкого давления) стандартных диаметров. Внешне такие трубы чаще всего бывают синими и черными с синей полосой. Подходят для транспортировки питьевой воды (что указано на самой трубе), выдерживают высокое давление и не повреждаются при случайном замерзании в них воды. Тот факт, что на большинстве насосов крепление для трубы сделано под ПНД, позволяет утверждать, что это наиболее технологичное решение.

Давайте рассмотрим основные важные моменты, связанные с системой водоснабжения на основе вибрационного насоса и труб ПНД. Очень часто у людей возникает вопрос о чрезмерном шуме при работе насоса. Прежде всего, следует помнить, что любой вибрационный насос гудит, что вызвано принципом его работы. Определить нормальную интенсивность шума определенной модели можно при проверке работоспособности в емкости с водой, до непосредственного погружения в колодец. Если после монтажа и запуска всей системы шум насоса чрезмерно превышает «норму», то необходимо определить и устранить причину этого. Высокий уровень шума может быть вызван эксплуатацией в предельных режимах; работой при завышенном или заниженном напряжении сети; больших потерях давления в соединениях труб и переходах; нарушении глубины погружения в воду (указано в тех.паспорте).

Как известно, на корпусе насоса есть специальные «ушки» для крепления удерживающего троса. Этот трос вторым концом закрепляется на поверхности. Следовательно, дополнительно снизить уровень шума позволяет установка пружины в разрыв троса. Допустима установка пружины как перед самим насосом, так и на поверхности. Более рациональным является вариант с верхней установкой, так как в этом случае она не подвергается воздействию воды. К пружине предъявляются два основных требования: она должна быть достаточно прочной, чтобы выдержать вес насоса и трубы с водой, а также быть подвижной и выполнять свои функции (следует избегать крайностей). Применив подобное решение, можно не только снизить разрушающее действие вибрации на стенки колодца, но и увеличить срок службы троса, который в противном случае обычно разрушается от вибрации (перетирается) в местах крепления через полгода — год.

При выполнении земляных работ, связанных с подземной прокладкой трубы от колодца к дому, можно воспользоваться проверенным временем методом — использованием «гильзы» или «труба-в-трубе». В этом случае в выкопанной траншее сначала размещается труба чуть большего диаметра (например, пластиковая канализационная), а в ней уже проходит основная водонапорная. Внешняя является так называемой «гильзой». Преимущества очевидны — намного проще произвести замену при необходимости; дополнительная механическая защита от передавливания и случайного повреждения; защита от промерзания при недостаточном углублении в почву.

При использовании насосной станции с погружным насосом очень важным является правило, гласящее, что чем меньше сужений диаметров труб и используемых стыков — тем лучше, потому что в этом случае давление воды, создаваемое насосом, достигает гидроаккумулятора с наименьшими потерями. Следовательно, трубопровод должен состоять из двух частей: от воды до поверхности и от стыка труб до гидроаккумулятора. Трубы могут стыковаться как в самом колодце, так и в специальном небольшом приямке-кессоне. В случае использования вибрационного насоса с трубопроводом из ПНД один из участков труб обязательно должен быть из резины (шланг высокого давления). То есть, от насоса на поверхность должен идти резиновый шланг, стыкующийся с ПНД. Достаточно даже небольшой вставки — с метр.

Если же вся система труб будет полностью из ПНД, то вибрация попадает в резонанс с вибрацией трубы и шум работы насоса будет слышен даже в помещении с гидроаккумулятором. Методы фиксации трубы не являются верным решением, так как кроме неприятной вибрации происходит ускоренный износ уплотнительного кольца ПНД-фитинга на насосе и троса. Пружина в этом случае сглаживающего воздействия практически не оказывает. Чем ближе к насосу будет расположена вставка — тем больший участок будет защищен от повышенной вибрации. Оптимальным вариантом является установка вставки прямо на выходе из насоса (существуют специальные ПНД-переходники). Также возможна замена всего участка трубы от насоса до поверхности на резиновый шланг, в этом случае только одно необслуживаемое соединение оказывается под водой вне пределов досягаемости. Для центробежных насосов, практически не создающих вибрации, более правильно будет делать всю линию труб из ПНД.

Насосная станция с вибрационным насосом

В роли ключевого элемента автономной системы водоснабжения любого загородного участка служит погружной насос, устанавливаемый в источнике воды. Их делят на две группы по принципу работы. Первую группу представляют центробежные насосы. Среди них выделяют качественные мощные устройства, которые способны служить в течение долгого времени. Однако такие характеристики обусловливают их более высокую стоимость на фоне второй группы насосов – вибрационных.

Вибрационные агрегаты представляют собой промежуточное звено, которое в последующем так или иначе заменяется на центробежное устройство. Их удобно использовать, когда возникает необходимость срочного запуска насосной станции, а бюджет ограничен в средствах, или в воде находится превышенное содержание примесей (песок, глина). Такие частицы могут разрушить насос, и срок его службы сократится максимум до 1-2 лет.

Однако стоимость вибрационного насоса остается очень привлекательным фактором в пользу выбора данного оборудования, поэтому для временной установки они являются вполне рациональным вариантом. Можно установить такое оборудование до того времени, пока колодец не будет полностью очищен от примесей. Если же процент примесей остается большим, лучше всего выбирать центробежные насосы, оснащенные деталями из термопластика. Такой материал обладает устойчивостью к истиранию и способен служить долгое время.

Сравнительно недавно трубопроводом, который соединял аккумулятор и вибрационный насос, служил прочный резиновый шланг. На сегодняшний день на смену ему приходят современные технологичные решения. В частности, это трубы, изготовленные из полиэтилена низкого давления (ПНД). По внешнему виду они представляют собой синие трубы или черные с синей полоской. Их применяют для подачи питьевой воды. К основным характеристикам относится стойкость к повышенному давлению и устойчивость к механическим повреждениям. Основная часть насосов сегодня имеет крепления для труб специально под ПНД, а это говорит о технологичности данного решения.

Далее перейдем к рассмотрению основных аспектов, которые связаны с использованием вибрационных насосов и труб ПНД при создании системы водоснабжения. Нередко потребители задаются вопросом о высоком шуме при включении станции. Важно понимать, что для любого вибрационного насоса свойственно воспроизводство гула, но существуют некоторые границы. Нормальная интенсивность определяется при проверке функционирования насоса в резервуаре с водой. Когда система запущена и очевидно, что шум значительно превышает нормальную величину, следует заняться устранением причин.

Факторами чрезмерного шума могут быть:

• использование оборудования в предельных режимах;
• функционирование при очень низком или очень высоком напряжении;
• при высоких потерях давления;
• при нарушении глубины погружения.

Насосы имеют «ушки» на своем корпусе, на которые фиксируется один конец удерживающего троса. Другим концом он крепится к поверхности. Соответственно, для уменьшения уровня шума можно установить пружину в разрыв троса. Устанавливать ее разрешается не только на поверхности, но и перед насосом. Наиболее грамотной считается верхняя установка, поскольку в этом варианте отсутствует воздействие со стороны воды.

Каким требованиям должна отвечать пружина? Их три: приспособление должно обладать хорошей прочностью, подвижностью, а также должно хорошо справляться со своими задачами. При помощи данного решения удается сократить неблагоприятное воздействие на колодец вибрации, а также продлить срок эксплуатации троса. Обычно срок его службы составляет полгода/год, поскольку точки крепления просто перетираются.

Занимаясь земляными работами, когда осуществляется подземная прокладка труб от источника воды к дому, можно обратиться к следующему способу, прошедшему проверку временем – применение «гильзы» или «труба-в-трубе». Для этого в траншее располагают трубу, внутри которой прокладывают основную водонапорную, соответственно первая труба должна быть немного большего диаметра. Иначе ее называют «гильзой». Достоинства такого способа налицо – замена производится гораздо легче, а также обеспечивается защита от промерзания при низких температурах и стойкость к механическим повреждениям.

Существует правило, которое применимо к эксплуатации насосных станций, имеющих погружные насосы. Оно гласит: чем меньше количество сужений труб и стыков, тем надежнее, поскольку это позволяет сократить потери давления воды, которое доходит до гидроаккумулятор а.

Таким образом, трубопровод должен включать две части: одна идет от воды и до поверхности, а другая – от стыка труб до гидроаккумулятор а. Стыковка труб можно производиться либо в колодце, либо в кессоне. Если планируется эксплуатация вибрационного насоса, трубопровод которой изготовлен из ПНД, один из отрезков труб должен быть и резины. Следовательно, соединение насоса с поверхностью производится с помощью резинового шланга, который стыкуется с ПНД. Причем вставка может быть совсем недлинной – около 1 м.

Изготавливая же всю систему труб из ПНД, создается вибрационный резонанс, в результате чего шум насоса можно услышать даже в помещении, где установлен гидроаккумулятор . Фиксация труб также не спасет от вибрации, потому как вдобавок к ней возникает ускоренное изнашивание троса с уплотнительным кольцом ПНД фитинга. Смягчающего эффекта со стороны пружины в данном случае почти нет.

От того, насколько близко к насосу располагается вставка, зависит площадь защищенного от высокой вибрации участка (зависимость прямо пропорциональная ). Наиболее рациональное решение – установка вставки непосредственно у выхода из насоса. Вместе с тем, можно заменить на резиновый шланг весь отрезок, соединяющий насос и поверхность. Это позволяет оставить под водой лишь одно необслуживаемое соединение. Центробежные насосы исключают большую вибрацию, поэтому весь трубопровод может изготавливаться из ПНД.

Бытовые погружные вибрационные насосы: конструкция, принцип действия и основные критерии выбора

Вибрационные погружные насосы марки «Малыш» и прочие модификации, которые работают по тому же принципу, очень активно используются дачниками не только для полива, но и для откачивания воды из подвалов, погребов после паводка и пр. Они обладают высокой производительностью, способны подавать воду на очень большое расстояние и создавать довольно большое давление. Цены на эти насосы сравнительно невысоки.

Погружные насосы выпускаются в наше время под немалым количеством различных брендов, тем не менее, по своим техническим характеристикам различаются они не слишком сильно. При выборе насоса практически каждый из нас в первую очередь обращает внимание на его производительность. Как известно, чем выше мощность насоса, тем больше и его производительность в литрах. Однако, даже имея абсолютно одинаковую мощность, различные модели насосов могут иметь разную производительность, что зависит от конструкции их электродвигателей.

Для кого-то помимо этих параметров немаловажной будет функция «термозащиты» насоса, которая присутствует у насосов марки «Малыш». Оснащенный данной функцией насос не сгорит даже в том случае, если останется без воды. Он просто автоматически отключится. Конечно, не имеет смысла переплачивать за данную «фишку», если насос будет использоваться, скажем, только лишь для полива участка из колодца. Но если насос планируется использовать для откачивания воды из залитого погреба, то данная функция будет весьма полезна. Можно конечно контролировать процесс и постоянно держать насос под присмотром, но это, согласитесь, не совсем удобно.

Конструкция вибрационного погружного насоса

Конструкция любого вибрационного насоса однотипна и включает в себя такие элементы как корпус, вибратор и электромагнит.

Конструкция вибрационного погружного насоса

На рисунке ниже представлена схема сборки насоса «Ручеек».

Схема сборки насоса «Ручеек»

Электромагнит имеет в своем составе пару намотанных медным эмалированным проводом катушек и П-образный сердечник из листовой электротехнической стали. Установленный в корпус сердечник с катушками заливается эпоксидным компаундом, который не только является изоляционным материалом, но и служит для отвода тепла от катушек к корпусу насоса. Компаунд изготавливается из пластификатора, эпоксидной смолы, отвердителя и улучшающего теплопроводность кварцевого песка.

Вибратор представляет собой якорь с запрессованным внутри него штоком. Устанавливаемая на штоке резиновая пружина служит амортизатором. От качества ее изготовления зависит экономичность насоса, а также некоторые другие параметры.

Насосы марок «Малыш» и «Ручеек» имеют в своей конструкции амортизаторы, изготовленные исключительно из натурального каучука, длительное время подвергаемого вулканизации, что обеспечивает стабильность работы насоса.

Установленная через дистанционную муфту на соответствующем от амортизатора расстоянии резиновая диафрагма обеспечивает направление штока и является его дополнительной опорой. Диафрагма разделяет также электрическую камеру от гидравлической, находящейся под давлением. Благодаря упору обеспечивается фиксация диафрагмы в корпусе насоса и ее сжатие. На конце штока располагается резиновый поршень.

Последним важным узлом насоса является корпус с расположенным в нем клапаном, который перекрывает входные отверстия. Между корпусом насоса и клапаном имеется зазор, равный 0,6– 0,8мм, дающий возможность жидкости беспрепятственно вытекать при отсутствии давления. Клапан, несмотря на то, что он производится из высококачественной резины, является в то же время наиболее уязвимой составляющей насоса и выходит из строя в первую очередь.

Принцип работы вибрационного насоса

Погружные вибрационные насосы являются насосами инерционного типа. Принцип действия инерционных насосов основан на возбуждении колебательных процессов в жидкости, способствующих ее перемещению. Переменная сила тока посредством упругого амортизатора превращается в механические колебания поршня и якоря. Вибрируя, поршень создает в стакане гидравлический удар. Одновременно с этим происходит закрытие входных отверстий клапаном, в результате чего вода выталкивается в напорный патрубок.

При включении насоса в сеть якорь притягивается к магниту. Каждые полпериода токовой волны полюса перемагничиваются, и якорь обратно откидывается амортизатором. Таким образом, за один период якорь притягивается дважды, а, учитывая, что частота переменного тока в нашей стране и в Европе составляет 50 Гц, за одну секунду якорь притягивается к магниту 100 раз. Соответственно, поршень, находящийся с якорем на одном штоке, вибрирует с этой же частотой.

Ограниченное клапаном и поршнем пространство в корпусе насоса образует гидравлическую камеру. Что же происходит при колебании поршня в гидравлической камере? Поскольку перекачиваемая насосами вода представляет собой смесь двух компонентов, содержащую растворенный и нерастворенный воздух, она имеет некоторую упругость, а, соответственно, при механическом воздействии пружинит. Вода разжимается и сжимается подобно пружине и в напорный патрубок вытесняются ее излишки. Таким вот нехитрым способом и осуществляется перекачивание воды насосом. Клапан при этом не только обеспечивает впуск воды, но и ограничивает ее выход через всасывающие отверстия.

Различные модификации насосов

Выпускаемые ОАО «Ливгидромаш» насосы «Ручеек» имеют классическую конструкцию, т.е. электропривод располагается внизу, а всасывающие отверстия сверху. При такой компоновке захват примесей со дна исключается, кроме того улучшается охлаждение. Насос способен работать на протяжении длительного времени в погруженном состоянии с открытыми всасывающими отверстиями на воздух. В соответствии с международными стандартами насос должен проработать в таком состоянии семь часов. Насосы, у которых всасывающие отверстия находятся наверху, такие испытания выдерживают. Тем не менее, для работы в критических условиях стоит все же покупать насосы с термореле, которое выключает насос в случае перегрева, вероятность которого повышается в условиях ограниченного объема или при повышении напряжения свыше допустимой нормы. Естественно, стоимость такого насоса будет выше, но экономить на этом не целесообразно.

ОАО Бавленский завод «Электродвигатель» производит насосы «Малыш» различного конструктивного исполнения. Так, с нижним размещением всасывающих отверстий выпускаются насосы «Малыш» и «Малыш К». Последний снабжен термореле для выключения при перегрузках. На насосе «Малыш М» всасывающие отверстия расположены наверху. Преимуществом насоса «Малыш-3» является то, что его можно использовать в трехдюймовых скважинах, т.е. в тех скважинах, внутренний диаметр обсадной трубы в которых составляет 80 мм.

При выборе насоса с нижним размещением всасывающих отверстий рекомендуется покупать насос, снабженный термореле, чтобы его можно было спокойно оставить без присмотра. Многие полагают, что насосы с нижним водозабором предпочтительнее использовать в мелких водоемах. Это достаточно спорное мнение, ведь тот же насос с верхним водозабором будет замечательно работать, если расположить его горизонтально.

В комплект с насосом в обязательном порядке должен входить капроновый трос, необходимый для монтажа и крепления насоса. Капроновый трос не проводит ток, что исключает поражение электрическим током из-за пробоя изоляции. Использование для закрепления стального троса вызывает перетирание проушин в корпусе насоса.

Несмотря на то, что насосы от российских производителей имеют II класс защиты от поражения током и испытания изоляции на прочность осуществляются под напряжением 3750В, прикасаться ко включенному в электросеть насосу все-таки не желательно, дабы не испытывать судьбу. Если проводка имеет заземление, то желательно покупать насосы по I классу защиты, т.е. снабженные евровилкой. Покупая насос, укомплектованный евровилкой, проверьте, чтобы провод не был двухжильным, а его сечение, согласно международному стандарту, составляло не менее 2х0,75мм. Остерегайтесь подделок!

Насосы не следует комплектовать шлангами, внутренний диаметр которых меньше 19мм (3/4²), поскольку это вызывает перегрузку насоса и ведет к потере производительности.

Критерии выбора погружного вибрационного насоса

К основным характеристикам вибрационных погружных насосов относятся:

▪ номинальный напор подъема воды вибрационным насосом означает то, что вода поднимается с глубины насосом в условиях оптимального режима эксплуатации. Этот показатель одинаков практически для всех погружных вибрационных насосов и составляет 40 метров.

▪ максимальный подъем воды вибрационным насосом характеризуется предельным напором. Стандартная величина этого параметра составляет 60 метров. Но одинакова она не у всех вибрационных насосов.

▪ номинальная подача – величина, характеризующая возможность насоса перекачивать определенный объем воды за минуту или за час. У вибрационных насосов этот показатель равен 0,43 м 3 /час. Максимальная подача воды вибрационным насосом, определяемая при его работе без напора, варьируется в пределах от 1 до 1,5 м 3 /ч в зависимости от регулировки.

Данные о различных параметрах погружных насосов, представленные в рекламе разных производителей и указанные в табличках, весьма противоречивы.

На маркировке подавляющего большинства насосов отечественного производителя указывается номинальный напор при номинальной подаче.

Особое внимание следует обратить на маркировку китайских аналогов вибрационных насосов. Здесь указывается величина максимального напора – 60–80м. Это напор при абсолютно перекрытой подаче. Фактически же эти насосы при номинальном напоре (40 м) качают значительно меньше воды по сравнению с насосами «Малыш» или «Ручеек».

Потребляемая насосами мощность указывается в интервале 180–300 Вт. На деле же насосы, отрегулированные на номинальные параметры, в диапазоне по напору 1– 40м потребляют мощность 190–220Вт. Большим плюсом вибрационных насосов является их способность работать при свойственных сельской местности колебаниях напряжения. С увеличением напряжения увеличиваются ток, мощность и производительность. В случае понижения напряжения сети до 200В производительность насоса уменьшается на 25%.

Указанная в маркировке насоса глубина погружения означает, на какую максимальную глубину под слой воды возможно погружение данного насоса. Производители остановились на стандартных трех метрах, несмотря на то, что оболочка погружных насосов способна выдержать и гораздо большее давление. Для ливенских «Ручейков» и бавленских «Малышей» этого вполне достаточно. Однако не должно возникнуть никаких проблем, если эти же насосы утопить на глубину до 5-7 метров.