Насосы погружные с поплавком

Насосы погружные с поплавковым выключателем: конструкция, принцип действия и критерии выбора

Погружной насос с поплавковым выключателем представляет собой комплексное гидравлическое и электротехническое устройство, предназначенное для откачки или перекачки жидкостей с автоматическим управлением уровнем. Ключевым отличием от стандартных погружных моделей является наличие встроенной или внешней системы автоматики – поплавкового выключателя (поплавка), который обеспечивает работу насоса без постоянного контроля оператора, защищает от работы «на сухую» и предотвращает переполнение или затопление.

Конструктивные особенности и составные элементы

Устройство можно разделить на две основные подсистемы: насосный агрегат и систему автоматического управления.

• Электродвигатель: Асинхронный, короткозамкнутый, трехфазный или однофазный. Имеет герметичный корпус, заполненный специальным маслом или водой (для моделей «мокрого» типа), что обеспечивает охлаждение и смазку подшипников. Класс защиты – не ниже IP68, что гарантирует длительную работу на глубине.
• Гидравлическая часть: Включает в себя рабочее колесо (или несколько колес в многоступенчатых моделях), направляющий аппарат, всасывающую решетку с фильтром. Материалы исполнения – технополимер (для дренажных моделей), нержавеющая сталь AISI 304/316, чугун (для фекальных и промышленных насосов).
• Кабель питания: Влагозащищенный, с надежной герметизацией ввода в корпус двигателя. Длина стандартно составляет от 5 до 20 метров, может быть увеличена.
• Поплавковый выключатель: Основной элемент управления. Представляет собой герметичный пластиковый корпус, внутри которого размещен электрический переключатель (микровыключатель) и стальной шарик, замыкающий контакты при изменении угла наклона. Кабель поплавка имеет три жилы: общая, для нормально-замкнутого (NC) и нормально-разомкнутого (NO) контактов. Поплавок крепится к кабелю насоса или монтируется отдельно на тросе.

Принцип работы и схемы управления

Поплавковый выключатель работает по принципу изменения положения в зависимости от уровня жидкости. Внутри поплавка груз (шарик) перемещается и замыкает или размыкает контакты в зависимости от его ориентации (вертикально или горизонтально).

Существует две основные схемы подключения:

• Схема откачки (управление по нижнему уровню): Поплавок подключается к нормально-замкнутому контакту (NC). При опускании поплавка (уровень жидкости высокий) контакт замкнут, насос включен. Когда уровень падает, поплавок принимает вертикальное положение, контакт размыкается, и насос отключается. Это предотвращает работу «на сухую».
• Схема наполнения (управление по верхнему уровню): Поплавок подключается к нормально-разомкнутому контакту (NO). При подъеме уровня жидкости поплавок всплывает и занимает горизонтальное положение, контакт замыкается, включая насос для откачки. При падении уровня контакт размыкается, насос останавливается. Эта схема используется для предотвращения перелива.

Для сложных систем (например, поддержание уровня в заданном диапазоне) используются два поплавковых выключателя: один на включение (верхний уровень), второй на отключение (нижний уровень). Они подключаются через промежуточное реле или напрямую к управляющим контактам шкафа автоматики.

Классификация и основные типы насосов с поплавком

Выбор конкретного типа насоса определяется характером перекачиваемой среды, требуемыми напорно-расходными характеристиками и условиями эксплуатации.

Тип насоса	Назначение и среда	Конструктивные особенности	Макс. размер твердых включений
Дренажные	Откачка чистой, дождевой, грунтовой, условно чистой воды из котлованов, бассейнов, подвалов.	Рабочее колесо одноканальное или вихревое, корпус из пластика или нержавеющей стали.	5 – 40 мм
Фекальные (с измельчителем)	Перекачка бытовых и хозяйственно-бытовых сточных вод, содержащих длинноволокнистые включения и фекальные массы.	Оснащены режущим механизмом (ножом или крыльчаткой-измельчителем) перед входом в рабочее колесо.	До 35-50 мм (после измельчения)
Для загрязненных вод	Работа с жидкостями, содержащими большое количество песка, ила, абразивных частиц.	Износостойкие материалы (чугун, хромоникелевая сталь), вихревые или свободновихревые колеса.	До 50 мм и более
Скважинные	Подача чистой воды из скважин и колодцев для водоснабжения.	Многоступенчатая конструкция для высокого напора, диаметр корпуса малый (3-6 дюймов). Поплавок, как правило, не используется, управление – по датчику давления/реле уровня.	До 1-2 мм (только песок)

Критерии выбора для профессионального применения

При подборе насоса с поплавковым выключателем для ответственных объектов (канализационные станции, промышленные стоки, системы аварийного водоотлива) необходимо учитывать следующий комплекс параметров:

• Производительность (Q, м³/ч или л/мин): Определяется объемом притока жидкости, который необходимо откачать за единицу времени. Требуемая производительность должна быть на 15-20% выше расчетного притока.
• Напор (H, м): Сумма геодезической высоты подъема (от динамического уровня воды до точки сброса) и потерь напора в горизонтальном трубопроводе (1 м горизонтального трубопровода ≈ 0.1 м вертикального напора). К полученному значению добавляется запас 10-15%.
• Характер перекачиваемой среды: Температура (стандартно до +40°C, для горячих сред – специальное исполнение), плотность, вязкость, химическая агрессивность (определяет материал корпуса и уплотнений), абразивность (влияет на выбор материала рабочего колеса).
• Размер твердых частиц: Должен быть меньше проходного канала насоса. Для фекальных насосов указывается размер частиц, которые может пропустить насос, и размер частиц, которые способен измельчить режущий механизм.
• Конструкция поплавкового выключателя:
  • Встроенный (в корпус насоса) – компактный, защищен от случайного повреждения.
  • Внешний (на отдельном кабеле) – позволяет гибко настраивать уровни срабатывания.
  • Количество поплавков: один (простое управление), два (защита от «сухого хода» и управление по уровню), три (резервирование).
  • Длина кабеля поплавка должна позволять его корректную установку в резервуаре.
• Электропитание и защита: Напряжение (220В/1ф или 380В/3ф), потребляемая мощность, класс защиты двигателя (IP68 – полная водонепроницаемость), класс изоляции (не ниже F), наличие встроенной тепловой защиты двигателя (термоконтакты).
• Дополнительные опции: Система охлаждения двигателя (рубашка охлаждения для работы «на сухую»), сальниковые уплотнения (торцевые механические уплотнения из керамики/графита), возможность установки на направляющих шинах с автоматической муфтой соединения (для стационарного монтажа в КНС).

Монтаж, эксплуатация и техническое обслуживание

Правильный монтаж – залог долговечной и безотказной работы. Насос опускается в жидкость в вертикальном положении. Не допускается работа вне жидкости – это приводит к мгновенному перегреву и выходу из строя. Поплавковый выключатель должен иметь свободный ход, не касаться стенок резервуара, трубопроводов и других элементов. Кабель питания должен быть зафиксирован снаружи резервуара без натяжения.

Эксплуатационное обслуживание включает:

• Регулярную очистку корпуса насоса и всасывающей решетки от отложений и загрязнений.
• Проверку свободного перемещения поплавкового выключателя, целостности его кабеля.
• Контроль состояния электрических соединений на предмет коррозии.
• Для фекальных насосов с измельчителем – периодическую проверку состояния режущих кромок (при ТО).
• Контроль рабочих характеристик (ток потребления, производительность) для раннего выявления износа.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Что делать, если поплавковый выключатель не отключает насос при низком уровне воды?

Возможные причины: заклинивание поплавка на стенке или трубопроводе; обрыв или замыкание в кабеле поплавка; выход из строя микровыключателя внутри поплавка; неправильная схема подключения (используется контакт NO вместо NC). Необходимо проверить механическую свободу поплавка, прозвонить цепь управления и при необходимости заменить поплавковый выключатель.

2. Можно ли подключить два насоса с поплавками для работы в режиме «основной-резервный»?

Да, такая схема широко применяется на ответственных объектах. Для этого используется шкаф управления с переключателем режимов. Поплавки от каждого насоса (или общие уровневые датчики) подают сигнал на контроллер, который поочередно включает насосы, обеспечивая равномерную выработку ресурса, или переключает на резервный при отказе основного.

3. Какой материал корпуса предпочтительнее: нержавеющая сталь или чугун?

Нержавеющая сталь AISI 304 (для большинства сред) или AISI 316 (для агрессивных сред) обладает высокой коррозионной стойкостью, меньшим весом, но более высокой стоимостью. Чугун более устойчив к абразивному износу и экономичен, но подвержен коррозии в агрессивных средах (кислотных, щелочных, морской воде). Выбор зависит от химического состава перекачиваемой жидкости.

4. Почему насос отключается по тепловой защите, хотя уровень воды достаточный?

Причины: засорение рабочего колеса или фильтра, приводящее к перегрузке двигателя; повышенное содержание вязких или абразивных веществ, увеличивающих механическое сопротивление; износ подшипников или механическое заклинивание вала; несоответствие напряжения в сети номинальному; частичная потеря герметичности двигателя и попадание влаги в обмотку.

5. Как правильно рассчитать необходимую длину кабеля питания?

Длина кабеля должна быть не менее расстояния от точки подключения до дна резервуара плюс запас 1-2 метра для монтажа и подъема насоса на поверхность для обслуживания. Кабель должен быть специальным, предназначенным для погружных насосов, с гидроизоляцией и устойчивостью к давлению воды. Удлинение стандартного кабеля должно производиться с помощью герметичной муфты, соответствующей классу защиты IP68.

Заключение

Погружные насосы с поплавковым выключателем являются высокоэффективным и надежным решением для автоматизации процессов откачки жидкостей в промышленности, коммунальном и частном хозяйстве. Корректный подбор оборудования на основе точного расчета технических параметров, учет химико-физических свойств среды и соблюдение правил монтажа и эксплуатации позволяют обеспечить длительный и безотказный ресурс работы системы в целом. Регулярное техническое обслуживание и диагностика являются обязательными условиями для поддержания установленных производителем характеристик и предотвращения аварийных ситуаций.