Насосы АГ

Насосы АГ: технические характеристики, устройство, сферы применения и особенности эксплуатации

Насосы типа АГ (артезианский, горизонтальный) представляют собой погружные многосекционные центробежные насосы, предназначенные для подъема чистой холодной или горячей (до 105°С) воды с глубины артезианских скважин, диаметр обсадных колонн которых составляет от 100 мм и более. Конструктивно они относятся к вертикальным, несмотря на букву «Г» в маркировке, которая исторически указывает на горизонтальное исполнение опорного узла (станции) агрегата. Это высоконапорное оборудование, способное создавать давление в сотни метров водяного столба, что делает его ключевым элементом в системах промышленного и коммунального водоснабжения, ирригации, повышения давления и технологических процессах.

Устройство и принцип действия насосов АГ

Насосный агрегат АГ состоит из двух основных частей: собственно погружного насоса и наземной станции управления (панели управления). Погружная часть представляет собой вертикальный многосекционный агрегат, собираемый на общем вертикальном валу. Основные компоненты:

• Секции рабочего колеса и направляющего аппарата: Это сердце насоса. Каждая секция состоит из центробежного рабочего колеса, закрепленного на валу, и неподвижного направляющего аппарата, который преобразует кинетическую энергию потока в давление. Количество секций (ступеней) напрямую определяет конечный напор агрегата.
• Вал: Составной вал из высокопрочной стали, соединяющий все рабочие колеса и приводной электродвигатель.
• Входной сетчатый фильтр: Расположен в нижней части насоса, предохраняет внутренние полости от попадания крупных механических примесей.
• Погружной электродвигатель: Асинхронный, короткозамкнутый, трехфазный, специального водозаполненного или маслозаполненного исполнения. Охлаждается перекачиваемой жидкостью. Соединяется с насосной частью через фланец.
• Кабель и герметичный ввод: Водонепроницаемый кабель в резиновой или пластиковой оболочке, питающий электродвигатель. Гермоввод обеспечивает надежное уплотнение места входа кабеля в двигатель.
• Трубопровод (колонна напорных труб): По ней вода подается на поверхность. Трубы соединяются с насосом обратным клапаном (удерживает столб воды при остановке) и задвижкой.

Принцип действия основан на преобразовании механической энергии от электродвигателя в кинетическую и потенциальную энергию жидкости. Вращение вала приводит во вращение рабочие колеса. Вода, поступающая через фильтр, попадает на лопатки первого колеса, приобретает скорость и давление, затем поступает в направляющий аппарат, где часть кинетической энергии преобразуется в давление. Далее вода поступает на следующую ступень. Многоступенчатая конструкция позволяет последовательно наращивать давление на выходе.

Маркировка и типоразмерный ряд

Маркировка насосов АГ строится по единому принципу. Пример: АГ 12-65-12.

• АГ – тип насоса (артезианский, горизонтальная станция).

12 – номинальная подача (м³/ч).

65 – номинальный напор на одну ступень (м).

12 – количество рабочих ступеней (секций).

Таким образом, насос АГ 12-65-12 обеспечивает подачу 12 м³/ч при общем напоре 65 м/ступ.

• 12 ступ. = 780 м. Для горячей воды (до 105°С) используется маркировка ЭЦВ (электроцентробежный водонаполненный) с аналогичной структурой обозначения.

Таблица 1. Основные параметры некоторых типов насосов АГ/ЭЦВ

Марка насоса	Подача (Q), м³/ч	Напор на ступень (H), м	Диапазон количества ступеней	Мощность двигателя (N), кВт	Диаметр обсадной колонны, мм
АГ 4-…	4	25, 40, 65, 90, 120	1-30	1.5 — 22	100, 125
АГ 8-…	8	25, 40, 65, 90, 120	1-30	3 — 37	125, 150
АГ 12-…	12	25, 40, 65, 90, 120	1-30	4 — 55	150
ЭЦВ 10-…-…	10	25, 40, 65, 90, 120	1-40	5.5 — 75	150

Сферы применения и особенности выбора

Насосы АГ применяются в случаях, когда требуется обеспечить высокий напор при относительно невысокой подаче из источников с малым диаметром.

• Промышленное и коммунальное водоснабжение: Забор воды из глубоких артезианских скважин для снабжения населенных пунктов, промышленных предприятий, котельных.
• Орошение и мелиорация: Полив сельскохозяйственных угодий из глубоких водоносных горизонтов.
• Повысительные и циркуляционные станции: Используются в качестве второго подъема в сетях с недостаточным давлением, а также для циркуляции горячей воды в закрытых системах (исполнение ЭЦВ).
• Технологические установки: Подача воды на фильтры, в системы охлаждения, мойки под высоким давлением.

Критерии выбора:

• Дебит скважины (подача, Q): Производительность насоса не должна превышать дебит скважины. Рекомендуется выбирать насос с подачей на 10-15% меньше дебита.
• Требуемый напор (H): Рассчитывается как сумма динамического уровня воды, высоты от уровня земли до самой верхней точки водоразбора, потерь напора в трубопроводе и требуемого свободного давления на изливе. H = H_дин + H_гео + H_пот + H_св.
• Диаметр обсадной колонны: Наружный диаметр насоса должен быть на 10-20 мм меньше внутреннего диаметра обсадной трубы для обеспечения свободного спуска и эффективного охлаждения двигателя.
• Качество воды: Содержание механических примесей не более 100 г/м³, размер твердых частиц – до 0.1 мм. Для агрессивных сред требуются специальные материалы проточной части (нержавеющая сталь).
• Температура перекачиваемой среды: Для температур до 25°С – АГ, до 105°С – ЭЦВ.

Электромонтаж и система управления

Питание насосов АГ осуществляется от трехфазной сети 380 В, 50 Гц. Обязательным элементом является станция управления (шкаф управления), выполняющая ключевые функции:

• Защита электродвигателя от токов короткого замыкания (автоматический выключатель).
• Защита от перегрузки по току (тепловое реле).
• Защита от «сухого хода» (контроль уровня, давления или тока).
• Защита от перекоса и чередования фаз.
• Регулирование режима работы (ручной/автоматический).
• Пуск и остановка агрегата, часто с использованием устройств плавного пуска для снижения пусковых токов.

Кабель питания должен иметь сечение, соответствующее пусковому току двигателя и длине линии. Для подвески насоса используется трос из нержавеющей или оцинкованной стали, который также служит в качестве заземляющего проводника и должен быть надежно заземлен с двух сторон.

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Монтаж должен выполняться квалифицированным персоналом с применением специальной техники (буровая установка или кран). Основные этапы:

1. Сборка насосного агрегата: соединение насосных секций, двигателя, установка обратного клапана и задвижки, крепление кабеля к напорной колонне хомутами.
2. Аккуратный спуск собранной колонны в скважину, избегая ударов о стенки.
3. Фиксация насоса на устье скважины с помощью монтажной плиты или оголовка.
4. Подключение напорного трубопровода, кабеля питания к станции управления и заземления.
5. Проверка сопротивления изоляции и пробный пуск с контролем рабочих параметров (ток, давление, вибрация).

Эксплуатационные требования:

• Запрещен пуск при закрытой задвижке на напорном трубопроводе.
• Запрещена работа при падении уровня воды ниже входного фильтра («сухой ход»).
• Не допускается работа с подачей, менее 80% от номинальной, во избежание перегрева.
• Регулярный контроль силы тока (не должен превышать номинальный).

Техническое обслуживание: Включает ежегодный подъем агрегата для визуального осмотра, проверки износа рабочих колес и подшипников, состояния кабеля и гермоввода. Межремонтный интервал при правильной эксплуатации составляет 3-5 лет.

Преимущества и недостатки насосов типа АГ

Преимущества:

• Высокий создаваемый напор, недостижимый для большинства других типов насосов в аналогичных габаритах.
• Компактность и возможность работы в скважинах малого диаметра.
• Относительно высокий КПД, особенно в рабочей точке.
• Длительный срок службы при работе на чистой воде.
• Надежность и отработанность конструкции.

Недостатки:

• Высокая чувствительность к работе с абразивными механическими примесями, приводящая к быстрому износу рабочих колес и диффузоров.
• Сложность ремонта и обслуживания, требующая подъема всего агрегата из скважины.
• Высокие требования к качеству электропитания и квалификации персонала.
• Ограниченная подача по сравнению с горизонтальными центробежными насосами.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем насос АГ отличается от насоса ЭЦВ?

Конструктивно это очень похожие агрегаты. Ключевое различие – в исполнении электродвигателя и допустимой температуре перекачиваемой среды. АГ предназначены для холодной воды (до 25°С), а ЭЦВ – для горячей (до 105°С). Двигатели ЭЦВ имеют специальное исполнение и систему компенсации теплового расширения воды внутри двигателя.

Как определить необходимое количество ступеней для насоса?

Количество ступеней (n) рассчитывается исходя из требуемого общего напора (H_треб) и напора одной ступени выбранной модели (H₁): n = H_треб / H₁. Полученное значение округляется в большую сторону. Например, если требуется напор 300 м, а выбран насос с напором на ступень 65 м, то n = 300 / 65 ≈ 4.62 → 5 ступеней.

Что такое «сухой ход» и чем он опасен для насоса АГ?

«Сухой ход» – это работа насоса без перекачиваемой жидкости. Для насосов АГ это аварийный режим. Вода выполняет функцию смазки и охлаждения подшипников скольжения и электродвигателя. При отсутствии воды узлы перегреваются за секунды, что приводит к заклиниванию вала, разрушению рабочих колес, межвитковому замыканию обмоток статора и полному выходу агрегата из строя. Обязательна установка реле защиты от сухого хода.

Можно ли использовать насос АГ для перекачки воды из открытого водоема?

Нет, это категорически не рекомендуется. Насосы АГ/ЭЦВ предназначены для работы на чистой воде с минимальным содержанием песка и взвесей. В открытых водоемах высока концентрация абразивных частиц, водорослей, ила, что приведет к мгновенному засорению и износу проточной части, а также к перегреву двигателя из-за ухудшения теплоотдачи.

Как часто нужно проводить техническое обслуживание насоса?

Плановый ежегодный осмотр и проверка параметров (ток, давление, дебит) обязательны. Полное техническое обслуживание с подъемом агрегата, разборкой и заменой изношенных элементов рекомендуется проводить с периодичностью, указанной в паспорте (обычно 3-5 лет), либо при заметном снижении производительности или увеличении потребляемого тока.

Почему насос может потреблять ток выше номинального?

Повышенное потребление тока может быть вызвано несколькими причинами: 1) Завышенное напряжение в сети; 2) Износ подшипников или попадание песка в проточную часть, что увеличивает механическое сопротивление; 3) Работа с подачей, превышающей оптимальную (смещение рабочей точки вправо по характеристике); 4) Неправильное чередование фаз; 5) Дефекты обмотки электродвигателя. Требуется диагностика.

Какое сечение кабеля необходимо для подключения насоса АГ?

Сечение кабеля выбирается по току двигателя с учетом длины линии. Для длинных линий (более 100 м) критически важно выполнять расчет по падению напряжения, чтобы на клеммах двигателя при пуске напряжение не опускалось ниже допустимого (обычно -10% от номинального). Рекомендуется использовать таблицы падения напряжения или формулы, учитывающие пусковой ток, удельное сопротивление меди/алюминия, длину и cos φ.