Виды скважинных насосов и как выбрать подходящий

Виды скважинных насосов

Скважинные насосы представляют собой погружные устройства, которые частично или полностью опускаются в скважину для перекачки жидкости с больших глубин. Они являются неотъемлемой частью автономных водопроводных систем. В зависимости от принципа работы скважинные насосы делятся на несколько типов:

• Вибрационные насосы работают на основе колебаний гибкой резиновой мембраны, которая совершает возвратно-поступательные движения, перекачивая воду. Этот принцип работы приводит к тому, что вибрационные насосы поднимают не только воду, но и песок и мелкие частицы грунта со дна скважины. Поэтому такие насосы имеют ограниченный срок службы — абразивные частицы регулярно поступают в механизмы и вызывают их износ. Вибрационные насосы идеально подходят для неглубоких скважин, но не рекомендуются для использования в местах с высоким содержанием песка или других загрязнителей в воде.

• Центробежные насосы более долговечны и обладают высокой производительностью и напором по сравнению с вибрационными. Эти устройства устанавливаются в узкие и длинные корпуса, что позволяет использовать их в скважинах с ограниченным диаметром. Центробежные насосы подходят для работы на глубинах до 100 метров и часто применяются в артезианских скважинах, где вода отличается высокой чистотой. Благодаря высокой эффективности они обеспечивают стабильную работу автономных водоснабжений.

• Винтовые насосы используют принцип работы шнекового винта, который, вращаясь, поднимает воду и создает необходимый напор для её подачи. Эти устройства особенно популярны в бытовых системах автономного водоснабжения. Они отличаются компактностью, а их узкие корпуса могут быть установлены в скважинах с диаметром от 90 до 100 мм. Винтовые насосы обеспечивают стабильную работу даже в условиях загрязнённой воды, однако их эффективность снижается при сильном засорении скважины.

• Вихревые насосы создают напор вращением рабочего колеса (крыльчатки), которое затягивает воду из внутренней части корпуса и нагнетает её в наружную. Этот процесс вызывает образование продольного вихря, который способствует повышению напора. Вихревые насосы отличаются высокой производительностью и могут создавать напор в 3–7 раз больше, чем центробежные насосы. Они эффективно работают только с чистой водой, так как абразивные частицы могут нарушить работу устройства. Эти насосы широко используются там, где требуется высокая мощность при низком уровне загрязнённости воды.

Каждый тип насосов имеет свои особенности и подходит для определённых условий эксплуатации. Правильный выбор зависит от глубины скважины, качества воды и специфики работы системы водоснабжения.

Параметры для выбора скважинного насоса

При выборе подходящего скважинного насоса важно учесть несколько ключевых характеристик, которые обеспечат эффективную и долговечную работу устройства. Основные параметры, которые следует учитывать, включают:

1. Диаметр насоса
   Диаметр насоса должен соответствовать диаметру обсадных труб, чтобы обеспечить корректную установку и избежать повреждений системы. Обсадные трубы выполняют защитную функцию, предотвращая осыпание стенок скважины. Стандартные диаметры обсадных труб могут варьироваться в зависимости от типа скважины:

• Для скважин «на песок» обычно используют трубы диаметром 125 и 170 мм.
• Для артезианских скважин — 90, 110, 125, 159 и 170 мм.
  Важно, чтобы между насосом и стенками трубы оставался зазор. Это необходимо для того, чтобы насос не перегревался и не повреждался в процессе работы. Например, если диаметр обсадной трубы составляет 110 мм, то насос должен быть диаметром не более 100 мм.

1. Высота подъёма
   Этот параметр определяет, на какое расстояние насос поднимет воду из скважины и на какую высоту будет осуществляться её подача. Высота подъёма измеряется в метрах и зависит от множества факторов, таких как конструкция насоса, его мощность, а также характеристики перекачиваемой жидкости.
   Для расчёта высоты подъёма применяется формула, согласно которой 1 бар давления соответствует подъёму воды на 10 метров. Чтобы учесть дополнительное давление для обеспечения необходимого напора, к полученному числу обычно прибавляют 2-3 бара. Пример:
   Если зеркало воды в скважине расположено на глубине 20 метров, а кран, через который будет подаваться вода, находится на высоте 5 метров, то высота подъёма составит 25 метров. Для того чтобы создать достаточный напор в системе, к полученному значению (25 м) нужно добавить 2-3 бара давления, что в сумме даёт необходимое значение давления для нормальной работы насоса (в данном случае — 5 бар).
2. Производительность насоса
   Производительность насоса — это количество воды, которое он способен перекачивать за определённое время (например, в литрах в минуту или час). Этот параметр напрямую зависит от потребностей в водоснабжении, а также от количества объектов, которые будут использовать воду.
   Производительность насоса должна быть ниже дебита (наполняемости) скважины, чтобы избежать работы насоса «всухую», что может привести к его перегреву и выходу из строя. Дебит скважины обычно указывается в техническом паспорте скважины, но если такая информация отсутствует, её можно вычислить путём проведения индивидуальных замеров.

Примечания для расчёта:

• При расчёте производительности важно учитывать не только физическую возможность насоса перекачать воду, но и факторы, такие как наличие осадков в воде, засорение фильтров и другие эксплуатационные условия.
• Обязательно необходимо учитывать не только потребности в водоснабжении в пиковые моменты, но и запас производительности для обеспечения стабильной работы системы.

Расчёт дебита скважины

Дебит скважины — это объём воды, который можно извлечь из скважины за определённое время (например, за минуту, час или сутки). Для определения дебита скважины необходимо учитывать два ключевых уровня воды: статистический и динамический.

Дебит рассчитывается по формуле D=V*Hв/(Hдин – Hстат), где

• D – дебит;
• V – производительность насоса в м3/ч.;
• Hв – высота водного столба;
• Hдин – динамический уровень;
• Hстат – статистический уровень.

Пример расчёта дебита скважины:

• Глубина водозабора – 55 м;
• Производительность насоса (V) – 2 м3/ч;
• Статистический уровень (Hстат ) – 35 м;
• Динамический уровень (Hдин ) – 40 м;
• Высота водяного столба (Hв) – 55 – 35 = 20 м

2 м3/ч *20 м /(40 м – 35 м) = 8 м3/ч.

• Статистический уровень — это уровень воды в скважине до начала откачки. Он измеряется от зеркала воды до уровня земли через минимум два часа после бурения. Этот уровень отражает естественное состояние водоносного слоя без воздействия насоса.
• Динамический уровень — это уровень воды, который устанавливается в процессе эксплуатации скважины при постоянной откачке. Когда насос работает, в скважину поступает столько воды, сколько из неё откачивается, и уровень воды стабилизируется на этом уровне. Насос должен быть установлен ниже динамического уровня, чтобы избежать работы «всухую», что может привести к его поломке.

Рекомендации:

Для того чтобы динамический уровень не понизился слишком быстро и не привёл к перегрузке насоса, рекомендуется выбирать насосы с расходом, который на 5–10% ниже дебита скважины. Если откачиваемый объём воды равен или превышает дебит, динамический уровень может опуститься ниже всасывающей части насоса. Если насос не оснащён защитой от сухого хода, это приведёт к его поломке. Насос с защитой от сухого хода автоматически выключится при падении уровня воды ниже критической отметки и включится вновь, когда уровень воды восстановится.

Как выбрать насос для скважины

1. Поверхностные насосы
   Поверхностные насосы не могут использоваться зимой, так как они подвержены замерзанию. В летнее время важно избегать попадания воды в двигатель, чтобы не повредить оборудование. Эти насосы подходят для неглубоких скважин и небольших систем водоснабжения.
2. Вибрационные насосы
   Вибрационные насосы — это устройства с простым устройством, но они имеют сравнительно короткий срок службы. Эти насосы быстрее других выходят из строя, так как они могут забирать песок и частицы грунта с дна скважины, что приводит к износу механизмов.
3. Центробежные насосы
   Центробежные насосы долговечнее вибрационных и могут быть использованы в более сложных условиях. Они обеспечивают высокую производительность и могут поднимать воду на высоту до 100 м, что делает их подходящими для артезианских и глубоких скважин.
4. Параметры устройства и соответствие скважине
   Погружной насос должен соответствовать диаметру обсадной трубы, не касаясь её стенок. Это предотвращает перегрев насоса и его поломку. Также важно, чтобы производительность насоса соответствовала потребностям водоснабжения, но не превышала дебит скважины. В противном случае насос может начать работать «всухую» и выйти из строя.
5. Расчёт параметров насоса
   Если на насос отсутствует техпаспорт, то все параметры, такие как дебит, динамический уровень воды и количество потребителей, можно рассчитать самостоятельно. Эти данные помогут выбрать оптимальный насос для конкретных условий эксплуатации скважины.