Насосы ЭЦВ 4-10 (обсадной Ду=4 дюйма, Q=10м3/ч)

Насосы ЭЦВ 4-10: технические характеристики, конструкция, применение и эксплуатация

Насосы типа ЭЦВ 4-10 представляют собой погружные центробежные электронасосные агрегаты, предназначенные для подъема чистой холодной или термальной воды из артезианских скважин, шахтных колодцев и других водозаборных сооружений. Маркировка «ЭЦВ» расшифровывается как ЭлектроЦентробежный Водоподъемник. Цифры в обозначении модели указывают на ключевые параметры: первая цифра (4) – условный диаметр обсадной колонны скважины в дюймах, для монтажа в которую предназначен насос; вторая цифра (10) – номинальная подача (производительность) в кубических метрах в час. Таким образом, ЭЦВ 4-10 – это агрегат для скважин с внутренним диаметром обсадной трубы не менее 100 мм (4 дюйма) с производительностью 10 м³/ч.

Конструктивные особенности и состав агрегата

Агрегат ЭЦВ является моноблочным устройством, в котором электродвигатель и многоступенчатый насосный узел соединены в единый вертикальный блок. Конструктивно он состоит из трех основных секций, расположенных последовательно сверху вниз:

• Насосная часть. Состоит из множества последовательно соединенных рабочих ступеней. Каждая ступень включает в себя неподвижный направляющий аппарат и вращающееся центробежное колесо (крыльчатку), закрепленное на валу. Материал проточной части (колеса и аппараты) в базовом исполнении – полимер (например, полиамид, текстолит), что обеспечивает устойчивость к абразивному износу и коррозии. Для работы в агрессивных средах или с повышенными требованиями к механической прочности применяются ступени из нержавеющей стали.
• Гидравлическая защита электродвигателя. Расположена между насосной частью и двигателем. Представлена либо протектором (сальником), либо, что более современно и надежно, маслозаполненным или водонаполненным компенсатором (гидрозащитой). Этот узел выполняет критически важную функцию: предотвращает попадание перекачиваемой воды в полость электродвигателя, компенсируя тепловое расширение масла в двигателе и давление в скважине.
• Погружной электродвигатель. Асинхронный, трехфазный, с короткозамкнутым ротором, специального водозаполненного или маслозаполненного исполнения. Двигатель заполнен очищенной водой или специальным маслом, что обеспечивает отвод тепла и смазку подшипников. Статор имеет влагостойкую изоляцию обмоток. Вал двигателя соединен с валом насосной части с помощью шлицевого соединения.

К агрегату также относятся: кабель питания в водонепроницаемой оболочке, который крепится хомутами к напорной трубе; комплект напорных труб (обычно стальных); трос для страховки и подвески насоса в скважине; пульт управления с защитной автоматикой (контактор, защита от сухого хода, перегрузки, несимметрии фаз).

Принцип работы

При включении электродвигатель приводит во вращение общий вал с рабочими колесами. Вода поступает через сетчатый фильтр в нижней части насоса на первую ступень. За счет центробежной силы, создаваемой вращающимся колесом, вода отбрасывается к периферии, приобретает скорость и давление, и попадает в каналы направляющего аппарата. В аппарате кинетическая энергия частично преобразуется в потенциальную (давление), и вода направляется на вход следующей ступени. Процесс повторяется на каждой ступени, что обеспечивает суммирование напора. Общий напор, создаваемый агрегатом, прямо пропорционален количеству рабочих ступеней. После последней ступени вода поступает в напорный патрубок и далее в колонну напорных труб на поверхность.

Технические характеристики и параметры выбора

Основные параметры насоса ЭЦВ 4-10 определяются его маркировкой, однако для подбора конкретной модели необходима детализация по напору и мощности. Агрегаты с подачей 10 м³/ч выпускаются с различным количеством ступеней, что определяет их напорные характеристики.

Примерный ряд моделей насосов ЭЦВ с подачей ~10 м³/ч для скважин 4 дюйма

Модель (пример)	Подача (Q), м³/ч	Напор (H), м	Количество ступеней	Мощность двигателя (N), кВт	Диаметр корпуса, мм
ЭЦВ 4-10-50	10	50	~5-7	2.2 — 3.0	96
ЭЦВ 4-10-80	10	80	~10-12	4.0 — 5.5	96
ЭЦВ 4-10-110	10	110	~15-17	5.5 — 7.5	96
ЭЦВ 4-10-150	10	150	~22-25	9.2 — 11	96

Критерии выбора:

• Диаметр скважины. Внутренний диаметр обсадной колонны должен быть не менее 100-110 мм для свободного монтажа/демонтажа насоса диаметром 96 мм. Рекомендуемый зазор – не менее 10 мм.
• Дебит скважины. Производительность насоса (10 м³/ч) не должна превышать дебит скважины. Рекомендуется выбирать производительность насоса на 10-15% меньше эксплуатационного дебита для предотвращения работы в режиме «сухого хода».
• Требуемый напор. Суммируется из: глубины динамического уровня воды (расстояние от земли до уровня воды при работающем насосе); высоты от уровня земли до самой высокой точки водоразбора; требуемого свободного давления в системе (обычно 1-3 атм, или 10-30 м вод. ст.); потерь напора в горизонтальных участках трубопровода (1 м потерь на 10 м горизонтальной трубы – ориентировочно). К полученной сумме добавляется запас 10-15%.
• Качество воды. Допустимое содержание механических примесей для стандартных моделей – не более 100 г/м³, размер твердых частиц – до 0.1 мм. Для более загрязненной воды требуются модели с усиленными износостойкими рабочими колесами.
• Температура перекачиваемой среды. Стандартное исполнение рассчитано на температуру до +25°C. Существуют термостойкие исполнения (ЭЦВТ) для работы с геотермальной водой температурой до +60°C и выше.

Область применения

Насосы ЭЦВ 4-10 нашли широкое применение в различных отраслях благодаря своей надежности и адаптивности:

• Водоснабжение населенных пунктов и коттеджных поселков: организация индивидуального и группового водоснабжения из глубоких скважин.
• Сельское хозяйство: орошение и полив сельскохозяйственных угодий.
• Промышленность: техническое водоснабжение предприятий, подача воды на фильтровальные станции.
• Добывающая отрасль: деwatering шахт, карьеров, осушение строительных котлованов.
• Геотермальная энергетика: циркуляция теплоносителя в системах с использованием тепла грунтовых вод.

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Правильный монтаж – залог долговечной работы агрегата. Насос опускается в скважину на напорных трубах с закрепленным на них кабелем питания. Обязательно используется страховочный трос из нержавеющей стали. Агрегат должен быть установлен таким образом, чтобы вся насосная часть и гидрозащита находились ниже динамического уровня воды, но не менее чем на 2-3 метра выше дна скважины (во избежание засасывания песка и ила).

Эксплуатационные требования:

• Наличие полного и стабильного погружения под рабочий уровень воды.
• Строгий запрет на работу при отсутствии перекачиваемой среды («сухой ход») даже кратковременный. Это приводит к мгновенному перегреву и выходу из строя.
• Запрет на частые пуски (более 10-15 раз в час). Рекомендуется использование гидроаккумулятора и реле давления.
• Контроль за напряжением питания. Отклонение более чем на ±5% от номинала недопустимо.

Техническое обслуживание включает регулярный контроль рабочих параметров (ток двигателя, давление, производительность), проверку срабатывания защитной автоматики, очистку фильтров на всасывающем патрубке при подъеме. Межремонтный интервал при работе в нормальных условиях составляет 1.5-2 года, после чего рекомендуется подъем и профилактический осмотр.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

• Высокий КПД благодаря непосредственному погружению в перекачиваемую среду и многоступенчатой конструкции.
• Способность создавать высокий напор (до нескольких сотен метров) при малом диаметре.
• Отсутствие необходимости в заливке и подготовке к пуску.
• Низкий уровень шума, так как агрегат находится под землей.
• Надежность и длительный срок службы при соблюдении условий эксплуатации.

Недостатки:

• Сложность монтажа, демонтажа и ремонта, требующая специального оборудования и навыков.
• Высокие требования к качеству воды (содержанию абразива).
• Чувствительность к режиму «сухого хода» и перепадам напряжения.
• Относительно высокая стоимость самого агрегата и монтажных работ.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Как определить, сколько ступеней нужно в насосе ЭЦВ 4-10 для моей скважины?

Количество ступеней определяет итоговый напор. Необходимо рассчитать общий требуемый напор (H) по формуле: H = Hг + Hтр + Hсв + Hзап, где Hг – глубина от точки установки насоса до поверхности; Hтр – потери напора в трубопроводе (можно рассчитать по таблицам гидравлического сопротивления); Hсв – требуемое свободное давление у потребителя (в метрах, 1 бар ≈ 10 м вод. ст.); Hзап – запас 10-15%. Затем по напорно-расходной характеристике (H-Q кривой) для насосов серии 4-10 выбирается модель, у которой при Q=10 м³/ч напор максимально близок к расчетному. Количество ступеней будет указано в паспорте этой модели.

2. Чем отличается ЭЦВ от ЭЦВМ или ЭЦВТ?

Буква в конце маркировки указывает на модификацию:

• ЭЦВ – стандартное исполнение для чистой воды.
• ЭЦВМ – модернизированный, часто с улучшенными материалами проточной части или конструкции.
• ЭЦВТ – термостойкий, предназначен для перекачивания горячей воды (геотермальной) с температурой до +60…+110°C. Имеет специальное исполнение двигателя и материалов.
• ЭЦВУ – усиленный, для воды с повышенным содержанием механических примесей.

3. Почему насос ЭЦВ 4-10 запрещено включать вне воды даже для кратковременной проверки?

В погружном насосе перекачиваемая вода выполняет функцию охлаждающей жидкости для электродвигателя. При работе «всухую» тепло от потерь в двигателе и от трения в подшипниках не отводится, что приводит к практически мгновенному (в течение десятков секунд) перегреву. Это вызывает разрушение полимерных рабочих колес и направляющих аппаратов, повреждение изоляции обмоток статора и выходу агрегата из строя.

4. Какой тип гидрозащиты двигателя лучше: протектор или компенсатор?

Компенсатор (гидрозащита) является более современным и надежным решением. Протектор (сальник) – это механическое уплотнение, подверженное износу. Компенсатор же представляет собой эластичную сильфонную или диафрагменную камеру, заполненную маслом, которая уравновешивает давление между полостью двигателя и скважиной без контакта сред. Он не имеет трущихся частей и обеспечивает более надежную защиту, особенно при колебаниях давления и в условиях вибрации.

5. Как часто необходимо поднимать насос для профилактики?

Рекомендуемый межремонтный интервал – 1.5-2 года непрерывной эксплуатации. Однако периодичность зависит от условий: агрессивности воды, содержания песка, количества пусков/остановок. При первых признаках снижения производительности или увеличения потребляемого тока (при том же напоре) следует запланировать подъем и осмотр. Также профилактика обязательна после длительного простоя (более 6 месяцев).

6. Можно ли использовать насос ЭЦВ 4-10 в скважине диаметром 110 мм (пластиковая обсадная)?

Да, это стандартная и рекомендуемая ситуация. Диаметр корпуса насоса 96 мм. Установка в обсадную колонну 110 мм (внутренний диаметр ~100-105 мм) обеспечит необходимый зазор для свободного прохода агрегата и циркуляции воды для охлаждения двигателя.

7. Что важнее при выборе между однофазным (220В) и трехфазным (380В) двигателем?

Для мощности свыше 3-4 кВт, характерной для большинства моделей ЭЦВ 4-10 с напором от 80 м, предпочтительнее и надежнее трехфазное исполнение. Трехфазные двигатели имеют более высокий КПД, пусковой момент, не требуют установки пусковых конденсаторов и менее чувствительны к перепадам напряжения в сети. Однофазные модели используются при отсутствии сети 380В, но для них требуется правильно подобрать и смонтировать пусковую и защитную аппаратуру.