Как устроен, работает глубинный насос для скважины, как правильно его установить своими руками?

Общая характеристика водяных помп

Глубинными или погружными называют насосы, конструкция которых позволяет размещать изделие непосредственно внутри обсадной трубы водозаборных скважин.

Они на протяжении всего срока эксплуатации находятся под зеркалом воды, соединяясь с поверхностью только подъемным шлангом или трубой, а также силовым электрическим кабелем.

Для удержания на нужной глубине и удобного демонтажа к корпусу крепится трос, второй конец которого фиксируют на оголовке скважины.

Устройство и принцип работы

Глубинные насосы для скважин на воду, вне зависимости от конструкции, состоят из сходного набора узлов. Все они имеют электрический двигатель в защищенном от воды корпусе.

Созданный рабочим органом поток воды под давлением направляется в выходной патрубок и далее по водоподъемной трубе направляется на поверхность. Чтобы столб воды не вытекал в обратном направлении при остановке насоса, на выходе предусматривают клапан.

От эффективности взаимодействия рабочего органа с жидкой средой зависит производительность насоса.

Какие бывают виды?

Производители предлагают сотни моделей погружных насосных агрегатов. Все они различаются между собой по рабочим показателям, сроку эксплуатации, качеству сборки, наличию дополнительных опций.

Основных конструкторских решений, реализованных в проектировании устройств, всего четыре разновидности:

1. Вибрационные. Рабочим органом служит резиновая мембрана. Она колеблется внутри рабочей камеры под действием электропривода. Отличаются самой низкой ценой и лучшей устойчивостью к твердым примесям (песок, ил) в воде. При работе устройство передает часть вибраций на стенки скважины, разрушая их.

   Поэтому вибронасосы для постоянной работы в водозаборе не рекомендованы. Они служат недорогим решением, чтобы прокачать вновь пробуренную скважину или при промывке засорившегося ствола.

2. Центробежные. Принцип их работы – в отбрасывании жидкости из центра рабочей зоны к внешним стенкам под действием центробежных сил, которые создаются быстрым вращением ротора. Могут иметь не одно, а несколько рабочих колес. Это позволяет масштабировать конструкцию, достигая нужной производительности. Этот тип считается приоритетным при выборе.
3. Вихревые. Имеют рабочее колесо с множеством выступов, вращение которого создает вихревое завихрение жидкости. Считаются неплохим решением для агрегата небольшой производительности, однако весьма критичны к качеству перекачиваемой воды. Наличие в ней твердых частиц свыше 10 г/м3 заканчивается быстрым износом рабочего колеса.
4. Винтовые. Работают по принципу винта Архимеда. Спирально изогнутый ротор вращается внутри обоймы из резины. При этом создаются полости, быстро перемещающиеся в направлении от всасывающего патрубка к выходному. Такой механизм создает хорошее давление, но уязвим для любых примесей, которые становятся причиной быстрого износа рабочей пары.

Какой лучше выбрать — поверхностный или глубинный?

Основным критерием, однозначно определяющим выбор между поверхностным или глубинным насосным оборудованием, является глубина водозабора.

Независимо от типа конструкции, рабочая глубина поверхностных насосов не превышает 8…10 метров.

Это ограничение связано с физическими свойствами воды, конкретно с проявлением эффекта кавитации на рабочем диске насоса, работающего в режиме всасывания. По этой причине применение поверхностного насоса ограничено колодцами и неглубокими водозаборами, где не требуется подъем жидкости больше, чем на 10 метров.

Погружной насос работает на нагнетание давления, и его рабочая глубина не ограничена свойствами среды. Поэтому такие насосы можно устанавливать в скважинах большой глубины, включая артезианские на 150…200 метров. Требуется лишь подобрать оборудование с двигателем достаточной мощности.

Критерии выбора

Недостаточно приобрести подающее воду оборудование, ориентируясь на его цену или собственные субъективные впечатления. Выбор должен опираться на комплекс критериев, позволяющих точно определить нужные технические характеристики насоса.

Учитывают индивидуальные особенности конкретной скважины, а также параметры автономного водопровода, для которого создают водозабор.

Какой насос для скважины выбрать, подскажет видео:

Производительность

Эта характеристика показывает, какое количество воды насос перекачивает в течение выбранной для расчета единицы времени (минуты или часа).

Величина может весьма сильно изменяться для одного и того же насоса, если опускать его на разную глубину. Поэтому в технической документации прибора и в справочной литературе обязательно приведены графики, отображающие такую зависимость.

Чтобы заранее определить конкретную марку насоса с достаточной производительностью, потребуется знать два показателя: суммарный напор (в метрах) и расчетный расход водоснабжения (в литрах/мин или м3/час).

Приблизительное представление о потребности домовладения в воде можно получить, умножив число постоянно проживающих членов семьи на усредненный показатель суточного расхода. Он равен 1000 литров (1 м3) на человека.

Для более точного расчета необходимого объема воды, подаваемой в дом, используют стандартные параметры водопотребления на 1 человека. Цифры представлены в таблице:

Чтобы исключить дефицит воды в системе, необходимо просуммировать все имеющиеся точки. Полученную величину умножают на количество жильцов дома, которые активно пользуются водопроводом.

Ошибка при определении суммарного водопотребления приведет к покупке насоса меньшей производительности, чем требуется. Понадобится либо менять прибор на более мощный, либо ограничивать пользование водой при пиковой нагрузке на систему.

Глубина

Чтобы узнать, на какой глубине от поверхности будет установлен насос, необходимо знать характеристики скважины: динамический и статический уровень воды. Эти параметры должны быть указаны в паспорте скважины, который оформляет компания-производитель работ.

Статический уровень водного зеркала устанавливается внутри скважины благодаря давлению лежащей выше породы. Динамический связан с дебитом водоносного горизонта и формируется в процессе непрерывной откачки насосом.

Чтобы электродвигатель не сгорел, прибор не должен работать всухую. Поэтому насос всегда погружают на несколько метров глубже динамического уровня.

Напор (высота подъема)

Напор – характеристика насоса, которая показывает, какое избыточное давление он способен поддерживать. Замеряют в барах (1 бар = 10**5 Па = 0,987 атмосфер). При расчетах принимают равенство 1 бар = 10 метров водного столба.

Общая высота подъема вычисляется как сумма расстояния от поверхности до динамического уровня воды в скважине и высоты верхней точки водопотребления в здании. Учитывают также проектное давление в системе водопровода и потери при горизонтальной транспортировке в трубах.

Размер

Промышленность выпускает погружные насосы на воду для бытовых и хозяйственных нужд нескольких габаритных видов:

• 75мм – 3″;
• 90мм – 3.5″;
• 100мм – 4″.

Для коллективных водозаборов могут поставляться более мощные промышленные насосы размером 90, 110, 125, 159 или 170 мм. Они подбираются в соответствии с внутренним диаметром обсадной трубы скважины. Необходимо, чтобы свободное пространство между стенками трубы и корпусом насоса было в пределах 10-30 мм.

Покупка слишком малого диаметра позволит нормально установить и эксплуатировать насосное оборудование, но окажется неэффективной по показателю мощности. Ведь чем меньше диаметр насоса, тем его основные технические характеристики ниже.

Кроме этого, в некоторых моделях охлаждение электродвигателя организовано с помощью циркуляции скважинной воды. Если зазор между прибором и трубой слишком велик, движение воды вокруг корпуса слабое. Тогда насос достаточно быстро перегреется и перегорит.

Слишком большой диаметр насоса сопряжен с риском его заклинивания при спуске или подъеме. В этом случае потребуется весьма трудоемкая процедура извлечения застрявшего предмета из ствола скважины, для которой надежнее обращаться к квалифицированным мастерам.

Желание сэкономить и сделать работу своими силами нередко приводит к обрыву троса. В такой ситуации придется либо проводить процедуру подземного ремонта скважины (уже с совсем другим ценником), либо обустраивать новый водозабор вместо пришедшего в негодность.

Материал корпуса

Корпуса насосов изготавливают из металла, не подверженного коррозии. Используется чугунное литье, нержавеющая сталь либо сплавы алюминия.

Насосы с корпусом из бронзы стоят намного дороже. Они нужны для перекачивания морской воды и не используются для питьевых или технических водозаборов.

Некоторые зарубежные компании освоили производство насосного оборудования из композитных полимеров и особой керамики. Их более высокая цена не всегда оправдана пропорциональным возрастанием рабочих показателей оборудования.

Производитель

Лучшими эксплуатационными характеристиками и продолжительной работой без отказов отличается продукция известных мировых производителей:

• Grundfos (Дания);
• Karcher (Германия);
• Makita (Япония);
• DAB (Италия);
• Aquario (Италия).

Их достоинство – в продуманной до мелочей конструкции и использовании исключительно качественных комплектующих, малом расходе энергии. Недостаток – самая высокая среди аналогов стоимость.

Хорошей альтернативой станет выбор насоса отечественного производства. Многие модели, изготовленные в России, без нареканий работают по несколько лет, не создавая проблем своим владельцам.

Популярные марки:

• Ручеек, Малыш (Техноприбор);
• Джилекс;
• Вихрь;
• ETERNA.

Отзывы пользователей

Изучая реакции реальных потребителей на популярных интернет-площадках, можно определить круг моделей, которые имеют хорошую и дурную репутацию в народе.

Наибольшее число отзывов, как положительных, так и негативных, получают самые бюджетные отечественные модели типа Малыш, Вихрь, Калибр.

В целом тренд реакций положительный, эти механизмы выполняют порученную им функцию, не требуя серьезных трат при покупке и содержании.

Подбор для артезианских скважин 100 м и более

Для подъема воды со стометровой глубины необходим насос с достаточно высокой мощностью. Кроме этого, извлечение оборудования из глубокой скважины сопряжено с серьезными трудностями. Поэтому механизм насоса должен иметь хороший запас надежности, быть устойчив к механическим примесям в воде.

Оптимальным будет выбор отечественной марки насоса, в маркировке которого есть сокращение ЭЦВ.

Эта аббревиатура расшифровывается:

• Э – электрический двигатель;
• Ц = центробежный тип насоса;
• В – водяной.

Рейтинг лучших моделей с фото

Рассмотрим лучшие изделия на рынке:

Промышленные

К группе промышленных относят агрегаты с приводом от трехфазного тока и наружным диаметром от 125 мм и более. Их устанавливают в централизованных подземных водозаборах населенных пунктов, объектов производства и сельского хозяйства.

Отличаются самой высокой производительностью. Некоторые модели могут поднимать воду с глубины более 250 метров. Типичный представитель – скважинный насос Unipump ЭЦВ 5-7-225.

Его основные показатели:

• диаметр – 131 мм (5″);
• производительность — до 197 л/мин;
• максимальный напор – 304 м;
• мощность трехфазного двигателя – 7,5 кВт;
• стоимость от 63 тыс.руб.

120 и 150 м

Скважинный насос с однофазным питанием ETERNA SPS2-125 (3,5″) – недорогой вариант для водоснабжения промышленного объекта, загородного дома или небольшого поселка. Оборудован встроенной в корпус пусковой автоматикой и тепловой защитой.

Основные показатели:

• напор — до 128 м;
• максимальная производительность – 4.4 м³/ч;
• мощность привода – 1,55 кВт;
• стоимость от 18 500 руб.

100 м

Рассмотрим 2 популярные модели:

Промышленный скважинный насос Unipump ЭЦВ 5-10-70 для коммунальных нужд, подачи воды на производственные площадки, сельскохозяйственные объекты. Двигатель трехфазный 4,0 кВт, 380 В. Диаметр 131 мм. Напор до 104 м. Производительность 333 л/мин. Стоимость от 44 500 руб.

Скважинный винтовой насос Этерна 3QGD-103. Может работать в районах с недостатком подземных вод для орошения, водоснабжения жилых домов из глубинных артезианских скважин. Двигатель 0,75 кВт, 220 В. Диаметр 75 мм. Напор до 103 м. Производительность 1,8 м³/ч. Стоимость от 10 тыс.руб.

30 и 40 метров

Скважинный погружной насос ETERNA SPS2-35 (3,5″) центробежного типа с колесами из высокопрочного полимера. Экономичный вариант для отдельно стоящих частных домов, небольших поселений и садовых товариществ.

Характеристики:

• напор — до 40 м;
• максимальная производительность – 4.4 м³/ч;
• мощность привода – 0,37 кВт;
• напряжение – 220 В;
• стоимость от 12 тыс.руб.

20 м

Рассмотрим 2 популярные модели:

Скважинный насос Pumpman (Пампмен) 4SM5-4F. Подходит для работы в скважинах «на песок» с содержанием примесей до 250 г/м³. Долговечные стойкие к износу рабочие колеса из нержавейки. Двигатель 0,37 кВт, 220 В. Диаметр 100 мм. Напор до 26 м. Производительность 110 л/мин. Цена по запросу.

Сдвоенный погружной вибрационный UNIPUMP БАВЛЕНЕЦ 2 БВ-0,24-40-У5. Инновационная конструкция вибронасоса с двумя рабочими камерами. Мощность 0,49 кВт, 220 В. Диаметр 100 мм. Напор 20, 30, 40 м. Производительность 1,8 м³/ч. Цена от 3 700 руб. Отзывы читайте тут.

Как самостоятельно подключить?

Главное условие грамотного монтажа водоподъемного оборудования – иметь возможность впоследствии извлечь его из скважины без возникновения нештатных ситуаций.

Необходимые требования правильного монтажа

Четыре основных условия, которыми нельзя пренебрегать, если установкой насоса занимается сам владелец, а не профессиональные мастера:

1. Диаметр насоса должен быть подобран в соответствии с реальными параметрами ствола водозабора. Возможны ситуации, когда внутреннее пространство обсадной трубы не имеет идеально цилиндрическую форму. В процессе бурения труба может изгибаться, механически деформироваться. В результате насос, хорошо входящий в оголовок колонны, застрянет в ее нижней части.
2. Нельзя использовать насос, производительность которого больше дебита водозабора. Это неизбежно приведет к тому, что механизм выкачает всю воду и продолжит работать всухую. При этом он быстро перегревается и выходит из строя.
3. Глубина погружения насоса должна быть согласована с динамическим уровнем воды в скважине. Прибор опускают на 5-10 метров глубже этого уровня.
4. При бурении артезианской скважины на известняк нередко не удается опустить обсадную трубу на всю глубину проходки. Часть такого водозабора представляет собой открытый ствол в твердой породе, не защищенный стенками трубы. Опускать в такую зону погружной насос запрещается.

Подготовка всех необходимых материалов

Чтобы смонтировать глубинный насос, потребуются:

• защищенный от воды электрический кабель;
• водоподъемная труба;
• нержавеющий стальной страховочный трос.

Кроме основных, при работе потребуется ряд вспомогательных материалов и крепежа, наличие которых желательно обеспечить заранее:

1. Пластиковые хомуты для соединения в общий пучок водяной трубы, электрокабеля и стального троса.
2. Дополнительный обратный клапан.
3. Герметичная муфта для присоединения пластиковой трубы к корпусу агрегата.
4. Резьбовые хомуты для надежной фиксации свободного конца стального троса.
5. Узел крепления насоса к оборудованию оголовка скважины.

Предварительная сборка всех элементов

Выполняют соединение всех деталей и коммуникаций погружного насоса в единую систему:

1. К выходному патрубку закрепляют обратный клапан, при необходимости устанавливая латунный фитинг-переходник внутренней резьбы. Задача обратного клапана – исключить осушение трубы при отключении насоса.
2. Далее монтируют обжимную муфту для фиксации водоподъемной трубы. Все резьбовые соединения герметизируют с применением ФУМ-ленты или сантехнической льняной обмотки.
3. Торец пластиковой трубы обрезают строго под прямым углом и надежно фиксируют в муфте.
4. Нержавеющий силовой трос пропускают через проушины на корпусе прибора. Свободный конец прочно крепят к тросу, применяя специальные винтовые хомуты. Для надежности их желательно установить два.
5. Электрокабель наращивают до нужной длины с использованием термоусадочных трубок и водостойких муфт.
6. Тщательно герметизируют от воздействия воды все места соединений кабеля и троса.
7. Присоединенные к насосу шланг, кабель и водоподъемную трубу раскладывают на ровном участке на всю длину. Проверяют, нет ли на трубе повреждений или переломов.
8. В нескольких местах соединяют хомутами трубу и кабель, а также не жестко фиксируют к ним трос. Это необходимо делать, чтобы исключить расклинивание насоса при его подъеме свободно висящими петлями кабеля или трубы.

Подключение насоса к скважине — в видео:

Опускание в скважину

Пошаговая инструкция:

1. На обсадную трубу монтируется подобранный оголовок.
2. Если в комплекте насоса предусмотрено защитное кольцо, предотвращающее контакт с внутренними стенками ствола, не забывают его установить.
3. Медленными осторожными движениями начинают опускать устройство в трубу. Крайне нежелательно делать это в одиночку, так как без хорошей страховки не удастся избежать ударов или перекосов. Лучше всего работать втроем: два человека расправляют кабель и трос, удерживая нагрузку, а один направляет и контролирует.
4. Если движению насоса вниз что-то мешает, требуется максимальная осторожность. Плавно вращая трубу, трудный участок получится пройти. Если же вращение не помогает, насос поднимают на поверхность и внимательно проверяют причину проблемы.
5. Процесс продолжают до достижения запланированной глубины, которую нужно заранее отмерить и нанести метку на трубу в нужном месте.
6. Фиксируют стальной трос на оголовке предусмотренным конструкцией узла способом.
7. Подключают водоподъемную трубу к элементам водопровода, а электрический кабель – к распределительной коробке с автоматикой.

Опускание насоса в скважину — в видео:

Проверка реальных параметров системы

Перед запуском в эксплуатацию характеристики работы насоса желательно протестировать и сравнить с паспортными.

Появление заметной разницы этих величин станет поводом к более тщательной проверке:

1. Производительность замеряют, замерив время наполнения водой емкости известного объема.
2. Напор проверяется встроенным манометром на водоприемном оборудовании (накопительном баке или соединительной арматуре).
3. Замеры показателей силы тока и электрической мощности помогут правильно подобрать точку срабатывания защитных устройств сети, чтобы не допустить перегрева двигателя.

Возможные ошибки и их последствия

Некоторые типовые ошибки, которые могут стать причиной серьезных поломок в дальнейшем:

1. Вместо нержавеющего троса применяют жилу из оцинковки. В местах изгиба или точках крепления цинковое покрытие разрушается.

   После чего коррозия уничтожает оставшийся без защиты металл за 2-3 года.

2. При монтаже насос фиксируют так, что вес всей системы приходится на трос, а не на пластиковую трубу. Прочность на разрыв толстостенной трубы диаметра 40 мм из полиэтилена низкого давления намного больше, чем у стального троса 5 мм.
3. Избыток длины троса или силового кабеля, недостаточное число стяжных хомутов. Во время подъема насоса на поверхность формируются свободные петли, которые могут застрять между корпусом и стенками обсадной трубы.
4. Применяют материалы, не рассчитанные на постоянное погружение в воду. Через некоторое время оболочка кабеля может разбухнуть и привести к замыканию. Длительного нахождения в воде не выдерживают и некоторые синтетические волокна, если вместо нержавеющей стали использовали полимерный трос.

Как разобрать?

Самостоятельная разборка скважинного насоса для ремонта своими силами целесообразна далеко не всегда и не для всех моделей. Дело в том, что для надежной гидроизоляции внутреннего объема производители часто герметизируют изделие не установкой прокладок, а заливают корпус компаундом (полимерной смолой).

Более ремонтопригодными считаются отечественные модели вибрационных насосов типа «Малыш», «Ручеек». Их корпус в принципе несложно разобрать на две части, отделив электрическую от механической.

Проблемы могут возникнуть, если резьбовые шпильки окислены и не поддаются откручиванию. Помогает замачивание составом типа WD40. В крайнем случае можно аккуратно распилить крепеж электроинструментом (болгаркой). Дальнейшие действия по ремонту зависят от диагностированной неисправности.

Как разобрать насос, подскажет видео:

Заключение

При правильном подборе типа и характеристик глубинного насоса в соответствии с условиями конкретной скважины, можно обеспечить качественное автономное водоснабжение на долгий период. При этом водоподъемное оборудование практически не нуждается в обслуживании и уходе.