На глубине: принцип работы погружных насосов

НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА

Нефтепереработка и производство представляет целый ряд уникальных решений для управления потоком. Мы предлагаем широкий спектр продуктов и услуг для удовлетворения потребностей и специальных требований сегодняшних нефтеперерабатывающих заводов.

Отличие от других насосных устройств

Рассмотрим основные технические преимущества винтовых насосов:

• Применяется специальная технология взаимодействия с рабочей средой, подразумевающая использование резьбы со специальными переменными витками. В соответствии с особенностями забираемой жидкости может определяться шаг резьбы. Также может регулироваться межвинтовой промежуток;
• Гидравлическое давление во внутренней части насоса не способствует деформации мощного вала потому, что он укороченный. Это дает возможность сократить расстояние между винтами и корпусом. Эти конструктивные особенности способствуют существенному снижению механического воздействия изгибающего момента на наружную поверхность вала;
• На винтовом насосе может быть установлено специальная самосмазывающаяся техника, способствующая повышению безопасности механического уплотнения. Также нормальное функционирование и высокая герметичность устройства в сложных условиях эксплуатации может быть обеспечена полностью;
• Некоторые модели могут взаимодействовать со смешанными жидкостями.

На основе двухвинтовых устройств некоторые производители занимаются изготовлением мультифазных насосов. Основной отличительной особенностью таких устройств являются двухзаходные винты со сравнительно небольшим ходом. В рабочей области винта в таких устройствах количество шагов значительно больше. Маленький ход способствует уменьшению показателей радиальной силы, которая может оказывать определенное воздействие на винты.

О подаче воды и ее напоре

Собираясь выбирать жидкостный насос, необходимо смотреть на его параметры. Все характеристики важны, но одно из ключевых — скорость подачи воды. Надо подсчитать, сколько кубометров воды владелец дома тратит в час, чтобы узнать, какой вариант подойдет.

Следующая, не менее важная характеристика — напор. Он указывает на то, с какой силой агрегат будет подавать воду. Этот параметр подсчитывают в соответствии с тем, насколько далеко расположен источник воды от дома. Напор теряется под влиянием высоты и развилок в трубопроводе, поэтому лучше при подсчетах предусмотреть небольшой запас.

Классификация фекальных насосов

В зависимости от конструктивных особенностей, имеющиеся в продаже фекальные насосы делятся на такие виды:

• Погружные агрегаты – эти приборы изготавливаются исключительно из высокопрочных материалов и поступают в продажу в комплекте с поплавком. Этот элемент необходим для определения уровня перекачиваемой жидкости. Корпус погружного насоса полностью герметичный, а внутри него находится система уплотнителей, не дающих жидкости проникать внутрь конструкции агрегата. В основном, погружные насосы используются для выгребных ям, однако нередко они также применяются для откачивания ливневых вод и для организации полива огородов. Установка насоса фекального выполняется путем крепления патрубка на дне резервуара, а сам насос фиксируется на патрубке под тяжестью своего веса. Самым важным условием при монтаже является постоянное нахождение прибора под толщей жидкости;
• Полупогружные насосы – эти агрегаты имеют меньший диаметр сточных каналов, из-за чего области применения таких агрегатов сильно ограничены. Полупогружной насос можно применять для перекачивания нечистот, в которых диаметр твердых примесей составляет не более 1,5 см. Некоторые полупогружные насосы поставляются в комплекте с режущим механизмом. Такие модели хорошо подходят для использования в частном доме. Монтаж полупогружных насосов выполняется таким образом, чтобы их рабочий механизм располагался в толще жидкости, а верхняя часть – над ней;
• Поверхностные насосы – эти приборы отличаются простотой в монтаже и эксплуатации. Устанавливать насосы такого рода следует за пределами резервуара с нечистотами. Поверхностный насос нельзя назвать очень мощным, а его пропускная способность весьма ограничена. Это оборудование может перекачивать жидкость с частицами, размер которых не превышает 5 мм. Корпус прибора не герметичный, поэтому его нельзя оставлять под открытым небом. Этот минус с лихвой компенсируется небольшими габаритами и низкой стоимостью прибора;
• Отдельно следует упомянуть насосы дренажного типа. Они нашли применение, как при выкачивании нечистот, так и при отведении поверхностных и грунтовых сточных вод. Бытовые дренажные агрегаты отличаются низкой стоимостью, экономичностью и длительными сроками эксплуатации.

Правила установки насосной станции

Для работы насосной станции обязательно электропитание. И это — один из основных критериев при выборе места установки: нужно или станцию ставить там, где есть электропитание, или тянуть линию туда, где стоит станция. Но нужно учесть еще целый ряд факторов:

• Ставить оборудование нужно с учетом расстояния, на которую может подаваться вода.
• Если планируется зимнее использование системы, то помещение, в котором устанавливается оборудование, должно быть теплым — станции не выносят заморозки. Одновременно в нем должна быть хорошая вентиляция, чтобы не скапливался конденсат.
• Если насос сильно шумит, а  установить его удобнее в доме или рядом с ним, его нужно заключить в звукоизолирующий короб.

Иногда самым лучшим выходом является строительство кессона — небольшого помещения, которое устраивают примерно на глубине 2,5 м. Если водозабор идет из скважины, то обсадная труба срезается чуть выше дна кессона. В скважину погружается насос, который подает воду в гидроаккумулятор.

Оборудование устанавливается ниже глубины промерзания грунта, что предотвращает его замерзание: внутри удерживается плюсовая температура. Удобно тогда и трубы прокладывать ниже глубины промерзания, и выводить их уже под домом, в теплой незамерзающей зоне и подавать воду в гребенку.

Схема установки станции для водоснабжения частного дома в кессоне

Если для дома устройство кессона — оправданные расходы, то для дачи — вряд ли. Тогда делают упрощенный вариант — строят небольшой ящик или делают приямок и там ставят оборудование на весенне-летний период, на зиму забирая его в отапливаемое помещение.

Электрические разновидности для домашнего водопровода

Центробежные

Роль рабочего органа выполняет колесо с лопатками, помещённое в корпус. Корпус имеет два патрубка: для всасывания воды, расположенный напротив центра вращения колеса, и для подачи, расположенный на периферии в диаметральной плоскости.

Принцип работы основан на использовании центробежной силы. Вода подаётся в центр колеса. Вращаясь, лопатки захватывают воду и отбрасывают её к стенкам корпуса. Таким образом, в центре возникает разряжение, под действием которого всасывается новая порция воды, а по краям создаётся избыточное давление, вытесняющее воду в выходной патрубок.

Центробежные насосы для воды могут быть погружного или поверхностного исполнения.

Поверхностный водонасос этого типа сможет поднять жидкость с глубины не более восьми метров. Гидроагрегаты этого типа неспособны к сухому всасыванию, то есть перед использованием их необходимо залить водой.

Для увеличения глубины всасывания применяют инжекторные устройства, которые позволяют поднимать воду с глубины до пятидесяти метров. 

Инжектор может встраиваться и в корпус насоса. При такой конструкции аппарат становится очень шумным, и устанавливать его в жилых помещениях не рекомендуется.

Вихревые

Вихревые электронасосы могут работать со смесью воды и газа благодаря своей конструкции и применению особой крыльчатки — импеллера, который захватывает воздух и продвигает его внутрь улиткообразного корпуса. Внутри корпуса есть небольшое количество воды, воздух перемешивается с жидкостью и выводится через выходной патрубок. В результате этого в корпусе создаётся разряжение, и происходит втягивание воды через входной патрубок.

Импеллер действует подобно инжектору и позволяет закачивать воду на высоту до 20 метров.

Роторные

Состоит такой насос из цилиндра, перемещающегося внутри его поршня, и двух клапанов на входе и выходе. При перемещении поршня вниз происходит сжатие воды в цилиндре,  и вода вытесняется вверх, а при обратном движении создаётся разряжение, и в полость цилиндра поступает следующая порция воды.

Помповые агрегаты

Помпы могут приводиться в действие разными способами, но в быту чаще всего применяют моторизированные. Их работа обеспечивается бензиновыми или дизельными двигателями внутреннего сгорания. Конструкция исполнительного механизма позволяет перекачивать жидкости с твёрдыми частицами диаметром до 5 мм.

Производительность мотопомпы весьма велика, поэтому их применяют там, где необходимо перекачать большое количество воды, например: осушение водоёмов, пожаротушение, орошение полей. Мотопомпы по многим показателям отстают от электронасосов, зато они автономны, мобильны и не зависят от электросети.

Струйные гидравлические устройства

Эти насосы не способны создать на выходе давление, но их можно использовать для поднятия воды из неглубокого колодца в ёмкость на поверхности. В струйных устройствах нет движущихся частей. Роль рабочего механизма выполняет струя газа или жидкости.

К струйным гидравлическим устройствам относятся аэролифты. Устройство аэролифта следующее. Труба небольшого диаметра опускается в колодец. На расстоянии 20 см от нижнего края трубы есть патрубок, к которому подключается шланг от компрессора. Труба должна быть погружена в воду так, чтобы воздушный патрубок находился ниже уровня жидкости минимум сантиметров на тридцать. При подаче воздуха от компрессора пузырьки движутся вверх и подхватывают воду, которая находится выше них, таким способом газо-водяная смесь продвигается по трубе и выливается в ёмкость наверху.

Для максимально эффективной работы такого устройства нужно экспериментально подобрать необходимое давление воздуха в системе.

Погружное оборудование для водоснабжения дома

Лучший насос для воды для дома или дачи, где проживают подолгу, – погружной. Он хорошо подходит, если планируется монтаж системы водоснабжения от глубокой скважины (свыше 9-10 м). Все погружные модели снабжены автоматической защитой от «сухого хода».

Устанавливать погружной насос можно, если он не будет касаться дна, а высота водного слоя над ним будет не менее 1 м. Это необходимо по нескольким причинам. Во-первых, чтобы двигатель нормально охлаждался, должно быть достаточное количество воды. Во-вторых, уровень воды в скважине или колодце не стабилен. Он может изменяться в зависимости от сезона

Важно, чтобы при этом насос не оказался слишком близко к зеркалу воды, иначе могут возникнуть сложности с водоснабжением. Насос не должен достигать дна на 2-6 м, чтобы грязь и песчинки со дна не попадали во входной патрубок

Назначение нефтяных качалок

Наиболее распространенный привод штангового насоса предназначен для свайной разработки месторождений. С помощью данного агрегата пользователи осваивают скважины в условиях вечной мерзлоты. Также популярно нефтегазовое оборудование в виде качалок с одноплечими балансирами. Такие станки используются в качестве индивидуального привода при добыче нефти.

В сущности, любая нефтедобывающая инфраструктура ориентирована на осуществление поднятия ресурса. Общий принцип работы оборудования можно сравнить с функцией шприца, которая в данном случае обеспечивается штанговыми насосами. Также в качестве обязательного элемента качалка нефтяная оснащается колоннами из компрессионных труб. По этим каналам и реализуется подъем и передача нефти.

Сферы применения

Трудно сегодня найти отрасль быта или промышленности, в которой использовались бы жидкие среды и не применялись центробежные насосы. Самыми популярными областями применения стали:

• Водоснабжение всех уровней и масштабов — от водозаборных станций до промышленных предприятий и от жилых домов до станций очистки стоков.
• Перекачка технологических жидкостей на промышленных установках и между объектами производства.
• Циркуляция теплоносителя в системах отопления, централизованных или локальных.
• Циркуляция воды в стиральных и посудомоечных машинах.
• Орошение сельскохозяйственных посадок.
• Подача воды в поилки и перекачивание молока на продуктивных фермах.
• Циркуляция антифриза в системе охлаждения автомобильного двигателя и климатических установках.
• Заполнение и осушение балластных цистерн на надводных судах и подводных лодках.
• Транспортировка сырья на предприятиях пищевой промышленности и при массовом производстве напитков.

Циркуляционные насосы применяются везде, где используются жидкости и не требуется сверхвысокий напор или усилие всасывания. Для специальных приложений служат устройства других типов — вибрационные, роторные, поршневые или индукционные.

Установка и монтаж насоса

Установка насоса – дело непростое и требует предварительной подготовки. Мы подготовили для вас пошаговую инструкцию, которая поможет вам гораздо быстрее справиться с монтажом купленного устройства.

1. Установите переходник (ниппель) на выходной патрубок насоса. Именно он обеспечивает переход с внутренней на наружную резьбу. При покупке обязательно уточните, входит ли в комплектацию насоса переходник с диаметром выхода на дюйм с четвертью.
2. Соедините резьбу, воспользовавшись лентой Tangit – такой материал обеспечит максимальную надежность соединения. Далее, на ниппель накрутите муфту.
3. Следующим шагом будет соединение трубы и насоса. Касательно трубы: можно применять не только металлические, но и полипропиленовые. Главное, чтобы их диаметр был не менее 3.2 сантиметра. Трубы “помельче” будут ограничивать напор воды.
4. Подсоедините силовой кабель для обеспечения электропитания двигателя к его электрическим выводам. Рекомендуется использовать термоусадочные трубки – именно такое соединения будет максимально надежным. После этого, уложите кабель вдоль трубы.
5. Прочно закрепите металлический трос на корпусе насоса – это делается для опускания прибора в скважину. Выложите трос вдоль трассы (возле трубы и кабеля).
6. У вас должна получится трасса из 3 элементов: трубы, кабеля и металлического троса. Зафиксируйте их между собой при помощи специальных хомутиков или изоленты.
7. На трубу наденьте оголовок, но не забудьте установить уплотнительное кольцо. После этого можете опускать насос в трубу.

При установке насоса учтите: каждый вид имеет определенные конструктивные особенности, так что при монтаже устройства, ориентируйтесь исключительно на инструкцию к вашей модели.

Преимущества и недостатки

Погружные насосы для скважин, как следует из названия таких устройств, устанавливаются в толще перекачиваемой ими жидкой среды на небольшом расстоянии от дна подземного источника. Скважинный насос поверхностного типа, в отличие от погружного, располагают на поверхности земли, а забор жидкости из обслуживаемого им подземного источника осуществляется посредством гибкого шланга или специальной трубы. Выбирая насос для оснащения скважин или колодцев, следует учитывать преимущества и недостатки использования как погружных, так и поверхностных гидромашин.

Рассмотрим преимущества применения насосного оборудования погружного типа.

1. Глубинные насосы, находясь в процессе своей эксплуатации в жидкости, создают минимальное количество шума и вибраций.
2. За счет того, что погружные скважинные насосы постоянно находятся в толще жидкой среды, температура которой практически никогда не опускается ниже ноля градусов, такие устройства не подвержены промерзанию.
3. Движущиеся элементы внутренней конструкции погружных насосов охлаждаются перекачиваемой жидкой средой, поэтому риск перегрева таких устройств, который может стать причиной их быстрого выхода из строя, отсутствует.
4. Как промышленные модели, так и бытовые насосы погружного типа отличаются высокой производительностью. Такие устройства способны формировать поток, характеризующийся большим напором. Данное свойство погружных насосов позволяет использовать их для обслуживания скважин, жидкая среда в которых располагается на значительной глубине. В частности, отдельные модели рассматриваемой категории успешно используются для откачивания жидкой среды из скважин, глубина которых превышает 100 метров.

Корпуса погружных скважинных насосов рассчитаны на продолжительный срок эксплуатации

Как у любых других технических устройств, есть у погружных насосов и недостатки.

1. Такие гидромашины довольно трудно устанавливать в скважине. Степень сложности монтажа определяется целым рядом параметров, наиболее значимыми из которых являются глубина скважины, в которой планируется установка такого оборудования, а также конструктивные особенности самого насосного устройства.
2. Для того чтобы выполнить техническое обслуживание или ремонт погружного насоса, его следует извлечь из подземного источника, что также связано с определенными сложностями. В тех случаях, когда погружной насос для скважины располагается в ней на слишком значительной глубине, для его извлечения потребуется несколько человек, обладающих соответствующими навыками.
3. Приводной электродвигатель погружного насоса смонтирован в корпусе самого устройства, располагаемого в скважине на определенной глубине, поэтому для функционирования гидромашины потребуется прокладка надежно защищенной кабельной линии, длина которой будет зависеть от глубины обслуживаемого подземного источника.

Фекальные погружные насосы

Не всегда в загородном доме появляется возможность подключения к центральной канализации. В таком случае незаменимым помощником может стать фекальный насос погружного типа.

Конструкционные особенности

Насос этого типа позволяет откачку не только жидкостей, но и частиц, обладающих различными размерами. Поэтому он может использоваться для отвода сточных вод, а также для откачки жидкости из участков, постоянно подвергающихся затоплениям.

Все внешние элементы агрегата выполняются из нержавеющей стали или чугуна, поскольку он вынужден находиться в постоянном контакте с высокоактивной средой. Установка такого агрегата должна выполняться непосредственно в воде, в лучшем случае на самом дне. Благодаря автоматизированной внутренней системе работа происходит в автономном режиме. Также насос оснащается направляющими, расположенными на стенках, которые значительно облегчают процесс установки. Для этого к нему крепится трос, который и обеспечивает безопасный спуск.

Зачастую фекальные погружные насосы оборудуются специальным измельчителем, позволяющий выполнять перекачку наиболее крупных и твердых включений в откачиваемой жидкости. При отсутствии такого дополнения устройство способно транспортировать частицы с диаметром, не превышающим 4 см.

Преимущества

         По способу подачи фекальные погружные насосы делятся на: центробежные, вихревые, вибрационные, шнековые. Наибольшей популярностью пользуются агрегаты центробежного исполнения.

         К положительным свойствам данного устройства относятся:

• возможность перекачки частиц с диаметром 8 см;
• высокая функциональность;
• длительный срок службы;
• полностью автоматизированная работа;
• максимальная дальность транспортировки составляет 30 м;
• значительная экономия денежных средств.

Все положительные свойства агрегата получены за счет продуманного устройства, включающего в свой состав обратный клапан, измельчители, сетку-фильтр.

Как выбрать глубинный насос для скважины – определяемся сами

Чтобы выбрать насос, который может поднять воду с глубины, необходимо придерживаться определенных правил. Среди всего прочего, потребуется изучить технические характеристики агрегата. К наиболее важным параметрам относится:

• Мощность насоса – глубинные приборы уже сами по себе достаточно мощные устройства. Как правило, этот показатель оборудования не падает ниже отметки в 1,5 кВт. Этого вполне хватит для перекачивания воды из источников, глубиной до 30 м;
• Производительность – делая расчет этого показателя нужно учесть, что семья из 4 человек в среднем потребляет примерно 200 л. воды в сутки. Следовательно, лучше покупать насос, способный перекачивать минимум 50 л/мин. Такая производительность позволит запастись водой для различных бытовых нужд и полива огорода;
• Наличие встроенной защиты – насос обязательно должен иметь поплавковый выключатель, реле давления или реле протока воды. Эти приборы существенно продлят сроки эксплуатации агрегата;
• Размер водного источника – каждый водяной насос глубинный имеет свои габариты и вес. Если диаметр скважины не большой, то и агрегат должен быть соответствующих размеров, чтобы владелец имел возможность спокойно погрузить его в воду;
• Напор насоса – при расчете необходимо учесть, что 1 метр по вертикали равен 10 метрам по горизонтали. К указанным в паспорте насосов показателям напора нужно прибавить еще 30 метров. Таким образом, если глубина скважины составляет 40 метров, то создаваемый агрегатом напор должен составлять минимум 70–80 м.

Устройство

Существуют два вида гидравлических пластинчатых насосов:

1. Однократного действия – за одно полное вращение вала совершается одно событие забора рабочей жидкости и одно нагнетание. Регулируемые, за счет смещения центра вращения ротора на величину e, относительно центра статора.
2. Двукратного действия – за полное вращение совершается два события забора жидкости и два нагнетания. Не регулируемы так как центры ротора и статора объединены и не могут быть смещены.

Схема устройства однотактного и двухтактного насосов.

1 – Ротор; 2 – Вал, передающий вращение привода; 3 – Пластины; 4 – Статор (неподвижный корпус насоса) 5 – Распределитель; 6 – Отверстие всасывания в распределителе; 7 – Подвод рабочей жидкости; 8 – Отверстие нагнетания в распределителе; 9 – Линия выдавливания рабочей жидкости;

Как видно на рисунке, в строение пластинчатого насоса входит вращающийся ротор (1), который в свою очередь закреплен на валу (2). Ротор обеспечен специальными выемками – пазами, расположение которых радиально. В пазах располагаются специальные пластины (3). В однотактных роторах происходит смещение центра ротора и статора на величину e. Это делается чтобы при событии вращения основного вала (2) пластины могли вдвигаться и выдвигаться. В двухтактных машинах этот эффект достигается за счет изменения формы статора.  К торцевой области ротора, а также и статора прикрепляются распределители (5) с отверстиями в виде серпа. Отверстие (6) соединено с каналом всасывания (7), а отверстие (8) с гидролинией нагнетания (9). Между отверстиями в распределителе присутствуют специальные перемычки (10), задачей которых является обеспечение герметичности частей, отвечающих за втягивание рабочей жидкости и ее нагнетание. Угол ξ > β что обеспечивает изоляцию зон всасывания и нагнетания.

Типичные ошибки

Большая часть поломок аппарата для подачи воды связана с неправильной фиксацией и креплением устройства. Типичные ошибки:

• Устройство соприкасается со стенами. Аппарат для подачи воды состоит из движущихся элементов (исключение составляет вибрационный насос), которые моментально ломаются, если соприкасаются с бетоном;Правильное подключение насосного оборудования
• Аппарат для подачи воды должен висеть не на шланге, а на тросе. В противном случае вы повредите шланг, идущий в колодец, и нарушите водоснабжение дома;
• Что делать, если насос все равно контактирует со стенами? В таком случае придется спускаться в колодец для того, чтобы поставить на самом его низу дополнительный фиксатор – толстую металлическую проволоку. Просверлите небольшое отверстие в скважине и вставьте в него арматуру. Забетонируйте ее и привяжите к ней трос;
• Спускаясь на дно колодца, не забывайте обматываться прочной веревкой в целях безопасности.

Достоинства и недостатки

Преимущества:

• При тех же габаритах и частоте вращения рабочего колеса вихревые насосы могут создавать напор, в 7 раз превышающий эту величину у агрегатов центробежного типа.
• Многие вихревые агрегаты для скважины обладают способностью к самовсасыванию.
• В отличие от насосного оборудования центробежного типа, которое не может работать с воздухом во внутренней камере, приборы вихревого типа могут нагнетать давление не только при работе с водой, но и с газожидкостными смесями. При необходимости они даже могут создать нужный напор с воздухом внутри.
• Поскольку в подобном оборудовании используется не крыльчатка, а импеллер, это устройство создаёт напор наподобие эжекторного устройства. Это способствует тому, что агрегат может поднимать воду со скважины глубиной более 15-20 м, чего нельзя сказать о центробежном насосе без эжектора.
• Работа насоса создаёт настолько сильный напор воды, что подобное оборудование по мощности можно сравнить с насосными изделиями промышленного назначения.

Недостатки:

• КПД вихревого насосного оборудования достаточно низкий и равен 35-45 %. Именно поэтому вихревые агрегаты высокой мощности использовать невыгодно.
• Такое изделие не может транспортировать рабочую среду с высокой вязкостью.
• Кроме этого вихревой агрегат очень чувствителен к загрязнённой рабочей среде, то есть воде с большим содержанием примесей. Поэтому такое оборудование можно использовать только для скважины с чистой водой.