Насосные станции самовсасывающие

Насосные станции самовсасывающие: конструкция, принцип действия, критерии выбора и эксплуатации

Самовсасывающая насосная станция представляет собой комплексное оборудование, предназначенное для автоматического водоснабжения из децентрализованных источников (скважин, колодцев, резервуаров, открытых водоемов) и поддержания стабильного давления в локальной водопроводной сети. Ее ключевое отличие от стандартных центробежных насосов – способность самостоятельно удалять воздух из всасывающей магистрали и корпуса насоса при первичном пуске или после разгерметизации, что исключает необходимость заполнения линии водой перед каждым включением. Это делает эксплуатацию удобной и надежной в условиях периодического использования.

Принцип действия и ключевые конструктивные элементы

Самовсасывание достигается за счет особой конструкции насосной части и использования инжекторного эффекта. При первом запуске насос создает в корпусе разрежение. Воздух из всасывающего трубопровода смешивается с небольшим количеством воды, находящейся в корпусе насоса (заливной объем). Эта воздушно-водяная эмульсия поступает в сепарационную камеру или на периферию рабочего колеса, где за счет центробежной силы происходит разделение: воздух вытесняется в напорную линию или специальный отвод, а вода возвращается в зону всасывания для повторного смешивания с воздухом. Цикл повторяется до полного удаления воздуха и заполнения насоса водой, после чего установка переходит в режим нормальной подачи жидкости.

Основные компоненты стандартной самовсасывающей насосной станции:

• Самовсасывающий центробежный насос. Оснащен увеличенным литым корпусом, образующим камеру для начального заполнения и сепарации воздуха. Часто имеет встроенный или выносной эжектор, повышающий всасывающую способность.
• Электродвигатель. Асинхронный, с воздушным охлаждением, обычно на 220В/50Гц или 380В/50Гц. Класс защиты не ниже IP44, изоляция – F.
• Гидроаккумулятор (мембранный бак). Стальной сосуд, разделенный эластичной мембраной на воздушную и водяную камеры. Служит для поддержания давления, уменьшения частоты включений двигателя (чемпион-циклов), компенсации гидроударов и создания резервного запаса воды.
• Реле давления. Автоматический двухпозиционный выключатель, управляющий работой насоса по заданным верхнему (отключение) и нижнему (включение) порогам давления в системе.
• Манометр. Для визуального контроля давления в напорной магистрали.
• Защитная арматура. Обратный клапан на всасывающей линии с сетчатым фильтром для удержания заливной воды и защиты от крупных механических включений. На напорной линии – запорный вентиль.
• Рама (шасси). Металлическая конструкция для жесткого крепления всех компонентов.

Классификация и технические характеристики

Самовсасывающие станции классифицируются по нескольким ключевым параметрам.

По типу насоса и принципу самовсасывания:

• С встроенным эжектором. Эжектор расположен в насосе. Обеспечивают высокую высоту всасывания (до 8-9 метров), но более шумны, поэтому рекомендуется установка в отдельном помещении или кессоне.
• С выносным эжектором. Эжектор опускается в источник воды. Позволяют поднимать воду с глубин до 25-40 метров при размещении основной станции на поверхности. Чувствительны к загрязнениям воды и песку.
• Многоступенчатые самовсасывающие. Имеют несколько последовательных рабочих колес, что обеспечивает высокое давление при относительно небольшом расходе. Отличаются низким уровнем шума и высокой энергоэффективностью.

По материалу корпуса насоса и рабочих колес:

• Чугун. Наиболее распространенный вариант, обеспечивающий хорошее демпфирование шума, коррозионную стойкость и долговечность. Недостаток – большой вес.
• Нержавеющая сталь (AISI 304, 316). Применяется для агрессивных сред или пищевого водоснабжения. Высокая стойкость к коррозии и абразивному износу.
• Технополимер (стеклонаполненный полипропилен, PPS). Легкие, коррозионностойкие, умеренная стойкость к абразиву. Подходят для чистой воды.

Основные технические параметры для выбора:

• Максимальная высота всасывания (Hвс. макс). Указывается для сухого всасывающего трубопровода. Практически не превышает 8-9 метров для встроенного эжектора (теоретический предел – 10.33 м).
• Напор (H). Суммарная высота подъема от уровня воды в источнике до самой верхней точки водоразбора плюс потери на горизонтальных участках (10 м горизонтальной трубы ≈ 1 м вертикального подъема) и требуемое давление на выходе (обычно 1.5-3 бар). Измеряется в метрах водяного столба (м) или барах (бар) (1 бар ≈ 10 м вод. ст.).
• Производительность (Q). Объем воды, перекачиваемый в единицу времени (м³/ч, л/мин). Зависит от создаваемого напора: с увеличением напора производительность падает. Выбор осуществляется по пересечению требуемых значений Q и H на рабочей характеристике (кривой) насоса.
• Мощность двигателя (P). Указывается в кВт. Определяет энергопотребление и потенциальные возможности насосной части.
• Объем гидроаккумулятора (V). От 5 до 100 литров и более. Влияет на частоту включений. Рекомендуемый объем подбирается исходя из пикового расхода и желаемого количества пусков в час (оптимально 10-15).
• Диапазон настройки реле давления. Стандартные заводские настройки: включение при 1.5-1.8 бар, выключение при 2.8-3.2 бар. Должен соответствовать расчетному напору системы.

Расчет и подбор насосной станции

Процедура подбора включает несколько обязательных этапов:

1. Определение требуемого расхода (Qтреб). Суммируется расход всех одновременно используемых точек водоразбора с учетом коэффициента одновременности. Упрощенный расчет: для дома на 3-4 человек – 2-3 м³/ч.
2. Определение требуемого напора (Hтреб). Рассчитывается по формуле: Hтреб = Hг + Hпот + Hсв + Hсв.точки, где:
   • Hг – геодезическая высота подъема от динамического уровня воды в источнике до самой высокой точки водоразбора (м).
   • Hпот – потери напора в трубопроводах, фитингах, фильтрах (м). Рассчитываются по таблицам или с помощью специальных программ.
   • Hсв – свободный напор в самой удаленной точке (обычно 15-30 м, что соответствует 1.5-3 бар).
   • Hсв.точки – потери напора в водомере, если он предусмотрен.
3. Выбор по каталогу. На сводном графике (кривых) насосов находится модель, рабочая точка (Qтреб; Hтреб) которой лежит в средней трети ее характеристики, что обеспечивает максимальный КПД и запас по параметрам.
4. Проверка условий всасывания. Убедиться, что фактическая высота всасывания (вертикальное расстояние от уровня воды до входного фланца насоса плюс потери во всасывающей линии) не превышает паспортное значение Hвс. макс с запасом 10-15%.

Особенности монтажа и эксплуатации

Правильный монтаж – залог долговечной и безаварийной работы.

• Место установки. Сухое, вентилируемое, с плюсовой температурой, максимально близко к источнику воды. Необходимо обеспечить доступ для обслуживания. Крепление – на жестком, ровном, виброизолированном основании.
• Всасывающий трубопровод. Должен быть герметичным. Рекомендуется использовать трубы на размер больше входного патрубка насоса, жесткие (ПНД, сталь) или армированные шланги. Обязателен уклон от насоса к источнику для предотвращения образования воздушных пробок. На конце линии устанавливается обратный клапан с сеткой.
• Напорный трубопровод. Монтируется после гидроаккумулятора. Обязательна установка запорной арматуры и, при необходимости, дополнительных фильтров тонкой очистки.
• Первичный запуск. Через заливное отверстие корпус насоса и всасывающая магистраль заполняются водой до полного удаления воздуха. После этого отверстие герметично закрывается, и производится пуск.
• Обслуживание. Регулярная проверка давления в воздушной полости гидроаккумулятора (при отключенной системе), очистка фильтра на всасывающем клапане, визуальный контроль на отсутствие подтеканий, проверка и регулировка реле давления при изменении характеристик системы.

Сравнительный анализ: самовсасывающая станция vs погружной насос с автоматикой

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Почему станция перестала набирать давление, часто включается/выключается («трещит»)?

Наиболее вероятная причина – потеря герметичности всасывающей магистрали (трещина, неплотное соединение) или износ уплотнения обратного клапана. Воздух постоянно подсасывается в систему, и насос не может создать разрежение. Требуется проверка и замена поврежденных элементов. Частые включения также могут быть вызваны разрывом мембраны гидроаккумулятора или падением давления воздуха в его воздушной камере.

2. Как увеличить давление в системе, если его не хватает для верхних этажей или техники?

Возможны следующие действия: регулировка реле давления (увеличение дифференциала), замена рабочего колеса насоса на вариант с большим диаметром (если предусмотрено производителем), установка дополнительного повысительного насоса на нужную ветку или замена всей станции на более мощную модель. Предварительно необходимо убедиться в отсутствии засоров в трубопроводах и фильтрах.

3. Можно ли использовать станцию для перекачки воды из открытого водоема или затопленного подвала?

Да, но с обязательной установкой на всасывающий патрубок фильтра грубой очистки (сетчатого или донного клапана) для защиты от крупных загрязнений. Для постоянной работы с загрязненной водой (песок, ил) рекомендуется использовать специальные дренажные или самовсасывающие насосы из износостойких материалов.

4. Как правильно подобрать объем гидроаккумулятора?

Упрощенная формула: V = (Q T) / (ΔP K), где Q – производительность насоса (л/мин), T – желаемое время между выключением и включением насоса (мин, обычно 1-3), ΔP – разница между давлениями включения и выключения (бар), K – коэффициент, зависящий от максимального давления (0.9 для Pmax=10 бар). На практике для бытовых систем часто достаточно 24-50 литров. Увеличение объема бака снижает частоту пусков, продлевая ресурс двигателя.

5. Почему двигатель насоса гудит, но не запускается?

Основные причины: «слипание» рабочего колеса из-за отложений (требуется разборка и очистка), неисправность пускового конденсатора (для однофазных двигателей), механическая поломка подшипника или заклинивание вала. Перед разборкой необходимо убедиться в наличии и корректности напряжения питания.

6. Как подготовить станцию к консервации на зимний период?

Необходимо полностью слить воду из всех компонентов: насоса, гидроаккумулятора, трубопроводов и фильтров. Для этого используются штатные или установленные дополнительно дренажные сливы. Воздушную камеру гидроаккумулятора оставляют под давлением 1-1.5 бар. Оборудование должно храниться в сухом, непромерзающем помещении.

Заключение

Самовсасывающие насосные станции являются оптимальным решением для организации автоматического водоснабжения из неглубоких источников при условии их грамотного расчета, монтажа и обслуживания. Ключевыми преимуществами являются автономность работы, удобство обслуживания и относительно невысокая стоимость. Выбор конкретной модели должен основываться на точном гидравлическом расчете, анализе качества воды и условий эксплуатации. Соблюдение рекомендаций производителя по монтажу и регулярное техническое обслуживание обеспечивают многолетнюю и надежную работу системы в целом.