Насосы поверхностные самовсасывающие для воды
Насосы поверхностные самовсасывающие для воды: конструкция, принцип действия, сферы применения и критерии выбора
Поверхностный самовсасывающий насос — это тип центробежного насоса, конструктивно предназначенный для размещения выше уровня перекачиваемой жидкости и способный самостоятельно удалять воздух из всасывающей магистрали и корпуса насоса при запуске, создавая разрежение, необходимое для подъема воды. Это ключевое отличие от обычных центробежных насосов, требующих предварительного заполнения магистрали водой. Основная область применения — водоснабжение, полив, осушение и перекачка чистой или слабозагрязненной воды из источников с положительным геометрическим подпором (колодцы, скважины с высоким статическим уровнем, водоемы, емкости).
Принцип действия и конструктивные особенности
Самовсасывание обеспечивается специфической конструкцией проточной части. При первом пуске корпус насоса и всасывающая магистраль заполняются водой (заливная пробка). После включения электродвигателя рабочее колесо, вращаясь, отбрасывает воду в корпус, создавая в центральной зоне (область входа) разрежение. Воздух из всасывающего трубопровода смешивается с водой в рабочем колесе. Водо-воздушная смесь поступает в расширенную камеру (сепаратор), где скорость потока резко падает. Благодаря разности плотностей воздух отделяется от воды и вытесняется через напорный патрубок, а более тяжелая вода возвращается по специальным каналам обратно в зону всасывания для повторного смешивания с воздухом. Цикл повторяется до полного удаления воздуха из системы и начала подачи чистой воды. После этого насос переходит в режим работы, аналогичный стандартному центробежному.
Ключевые компоненты самовсасывающего насоса:
- Корпус (улитка): Изготавливается из чугуна, нержавеющей стали, композитных материалов. Имеет сложную форму с интегрированной камерой-сепаратором.
- Рабочее колесо: Открытого или закрытого типа, одно- или многоканальное. Материал — полимер (технополимер, Noryl), нержавеющая сталь, латунь. Определяет производительность и способность перекачивать воду с абразивными включениями.
- Всасывающий и напорный патрубки: Резьбовые (G1, G1¼, G1½) или фланцевые.
- Электродвигатель: Асинхронный, с воздушным охлаждением, класс защиты обычно IP44 или выше, изоляция F. Оснащен встроенной тепловой защитой.
- Заливная пробка (воронка): Для первоначального заполнения насоса водой.
- Обратный клапан с сетчатым фильтром: Устанавливается на конце всасывающего шланга. Предотвращает слив воды из магистрали после остановки насоса, что критично для сохранения самовсасывающей способности.
- По типу рабочего колеса: Стандартные (для чистой воды), дренажные (с полуоткрытым или вихревым колесом для воды с песком и мелкими взвесями).
- По материалу корпуса и рабочих органов: Чугунные (для пресной воды), нержавеющие (для агрессивных сред, пищевые применения), композитные (коррозионная стойкость, меньший вес).
- По наличию эжектора: Стандартные и с выносным эжектором (для увеличения глубины всасывания, но с падением КПД и ростом шума).
- По степени автоматизации: Ручного управления, с блоком автоматики (реле давления, манометр, защита от сухого хода), в составе насосных станций с гидроаккумулятором.
- Максимальная высота всасывания (Hvs): Теоретический предел — 10.34 м (при 0 м над уровнем моря). Практически, с учетом потерь, для большинства моделей составляет 7-9 м. Указана в паспорте при условии заполненного корпуса и герметичной магистрали.
- Напор (H): Полное давление на выходе, выраженное в метрах водяного столба (м). Определяет способность поднимать воду на высоту и преодолевать гидравлическое сопротивление горизонтальных участков трубопровода. 10 м вод. ст. ≈ 1 бар.
- Производительность (Q): Объем перекачиваемой жидкости в единицу времени (м³/ч, л/мин). Зависит от создаваемого напора: максимальная производительность достигается при нулевом напоре, и наоборот.
- Мощность (P): Потребляемая электрическая мощность двигателя, кВт. Влияет на энергоэффективность агрегата.
- Допустимый размер твердых частиц: Для чистой воды — до 0.5 мм, для дренажных моделей — 5-20 мм и более.
- — Глубина всасывания с выносным эжектором. Производительность указана на поверхности, на глубине она падает.
- Определение требуемого расхода (Qтреб): Суммируется потребление всех точек водоразбора с учетом коэффициента одновременности. Для частного дома обычно достаточно 2-4 м³/ч.
- Определение требуемого напора (Hтреб): Рассчитывается по формуле: Hтреб = Hг + Hп + Hсв + Hсв.б., где:
- Hг — геометрическая высота подъема от динамического уровня воды до самой высокой точки водоразбора (м).
- Hп — требуемое избыточное давление у потребителя (обычно 15-30 м ≈ 1.5-3 бар).
- Hсв — потери напора на трение в трубопроводе (зависят от длины, диаметра, материала труб и расхода; определяются по таблицам Шевелева).
- Hсв.б. — потери в местных сопротивлениях (арматура, фильтры) — принимаются 15-20% от Hсв.
- Выбор по характеристике: На сводном графике (каталожной характеристике) насоса находят рабочую точку — пересечение Qтреб и Hтреб. Она должна находиться в средней трети кривой Q-H, что обеспечивает оптимальный КПД и долговечность работы.
- Температура перекачиваемой среды: Для стандартных моделей обычно +4°C до +35°C. Для горячей воды требуются специальные исполнения.
- Класс защиты двигателя (IP): Для установки на улице под навесом — не ниже IP44, в помещении — IP23.
- Уровень шума: Важен для установки в жилой зоне. Зависит от качества сборки и типа подшипников.
- Наличие защит: Защита от перегрева (термореле), от сухого хода (поплавковый выключатель или реле потока) критична для предотвращения выхода из строя.
- Установка на жесткое, ровное, виброизолированное основание в сухом, вентилируемом месте.
- Минимизация длины и количества поворотов всасывающей магистрали. Диаметр всасывающей трубы должен быть не меньше патрубка насоса, предпочтительно на размер больше.
- Обязательная установка обратного клапана с сеткой на конце всасывающей трубы, которая должна быть погружена в воду не менее чем на 0.5 м.
- Герметизация всех соединений на всасывающей линии. Малейшая подсос воздуха нарушит работу.
- Заполнение корпуса насоса водой через заливное отверстие перед каждым пуском (если насос не оборудован автоматическим заполнением).
Классификация и основные технические параметры
Самовсасывающие насосы классифицируют по нескольким признакам:
Основные параметры для выбора:
Сравнительная таблица типовых моделей
| Модель / Тип | Материал корпуса/колеса | Макс. высота всасывания, м | Макс. напор, м | Макс. производительность, м³/ч | Мощность, кВт | Типичное применение |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Стандартный (чистая вода) | Чугун / Технополимер | 8 | 45 | 4.5 | 1.1 | Полив, водоснабжение из колодца, перекачка из емкостей. |
| Дренажный самовсасывающий | Чугун / Нержав. сталь (открытое колесо) | 8 | 35 | 6.0 | 0.75 | Осушение котлованов, перекачка дождевой воды с песком. |
| Самовсасывающий с эжектором | Чугун / Полимер | 25-40* | 50 | 3.0 | 1.5 | Забор воды из глубоких скважин малого диаметра. |
| Насосная станция | Чугун / Технополимер | 8 | 40 | 3.6 | 0.85 | Автоматическое водоснабжение дома, поддержание давления. |
| Химический/пищевой | Нерж. сталь AISI 304/316 | 7 | 30 | 2.5 | 0.55 | Перекачка растворов, пищевых жидкостей. |
Расчет и подбор насоса. Критерии выбора
Выбор насоса осуществляется на основе гидравлического расчета системы.
Дополнительные критерии:
Монтаж, эксплуатация и устранение неисправностей
Правила монтажа:
Типовые неисправности и их причины:
| Неисправность | Возможные причины | Способы устранения |
|---|---|---|
| Насос не создает давление, не качает воду | 1. Отсутствие воды в корпусе при пуске. 2. Подсос воздуха во всасывающей магистрали или через уплотнения. 3. Засор или неисправность обратного клапана. 4. Превышена глубина всасывания. | 1. Заполнить насос водой. 2. Проверить герметичность, подтянуть соединения. 3. Очистить или заменить клапан. 4. Проверить расчеты, уменьшить длину трубы. |
| Насос качает с перебоями, рывками | 1. Подсос воздуха с поверхности источника (воронка). 2. Частичное засорение всасывающей линии. 3. Износ рабочего колеса или уплотнений. | 1. Углубить всасывающую трубу. 2. Прочистить линию и фильтр. 3. Заменить изношенные детали. |
| Насос отключается по тепловой защите | 1. Работа в режиме закрытой задвижки (без потока). 2. Забитость рабочего колеса. 3. Неправильное напряжение в сети. 4. Износ подшипников. | 1. Обеспечить минимальный расход. 2. Разобрать и очистить. 3. Проверить напряжение. 4. Заменить подшипники. |
| Сильная вибрация и шум | 1. Кавитация (недостаточное давление на входе). 2. Ослабление креплений. 3. Попадание твердых частиц в колесо. 4. Износ подшипника вала. | 1. Увеличить диаметр всасывающей трубы, поднять насос ближе к источнику. 2. Затянуть крепеж. 3. Очистить проточную часть. 4. Заменить подшипник. |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. Чем самовсасывающий насос принципиально отличается от обычного центробежного?
Способностью после однократного заполления корпуса водой автоматически удалять воздух из всасывающей линии при каждом пуске. Обычный центробежный насос для этого требует установки вакуумного насоса или ручного залива.
2. Почему паспортная высота всасывания 8 м, а насос не может поднять воду с 7 метров?
Паспортное значение дается для идеальных условий. Фактическая высота снижается из-за: потерь на трение в трубе (особенно при малом диаметре или длинной трассе), подсоса воздуха, износа насоса, высоты над уровнем моря (разрежение падает на 1 м на каждые 1000 м высоты). Рекомендуется рассчитывать на реальную глубину не более 6-7 м.
3. Можно ли использовать самовсасывающий насос для скважины глубиной 15 метров?
Непосредственно — нет, превышен физический предел всасывания. Возможно применение с выносным эжектором, но КПД системы резко упадет (до 20-30%), возрастет энергопотребление и шум. Для скважин от 8-10 метров экономически и технически целесообразнее применять погружные скважинные насосы.
4. Как часто нужно обслуживать насос?
Еженедельно: визуальный контроль, проверка герметичности. Ежесезонно (или раз в 1000 моточасов): очистка фильтра и обратного клапана, проверка давления в гидроаккумуляторе станции. Раз в 2-3 года (или при падении параметров): замена сальниковых или торцевых уплотнений, проверка зазоров и износа рабочего колеса.
5. Что важнее при выборе для водоснабжения дома: высокая производительность или высокий напор?
Оба параметра взаимосвязаны. Сначала рассчитывают требуемый напор (Hтреб), исходя из геометрии и потерь системы. Затем, для этого напора, смотрят, какую производительность (Q) обеспечивает насос. Она должна покрывать суммарный расход точек водоразбора. Ошибка — брать насос только по максимальным цифрам из паспорта.
6. Почему насосная станция часто включается-выключается («стреляет»)?
Основные причины: повреждена мембрана гидроаккумулятора (нет воздушной подушки), малое давление воздуха в гидроаккумуляторе (должно быть на 10% ниже давления включения насоса), неисправно или неправильно отрегулировано реле давления, утечка в системе водоснабжения.
7. Допустимо ли использовать шланг вместо жесткой всасывающей трубы?
Недопустимо для постоянной работы. Под действием разрежения стенки шланга могут схлопываться, резко увеличивая гидравлическое сопротивление и нарушая работу. Допускается только применение специальных армированных (не спиралью, а кордом) всасывающих шлангов с указанием «для всасывания» и на короткий срок.
Заключение
Поверхностные самовсасывающие насосы представляют собой надежное и удобное решение для организации водоснабжения и перекачки воды в условиях, когда глубина до зеркала воды не превышает 7-8 метров. Их ключевые преимущества — простота монтажа, обслуживания и ремонта по сравнению с погружными аналогами. Корректный подбор на основе гидравлического расчета, соблюдение правил монтажа (герметичность всасывающей линии, обратный клапан) и регулярное техническое обслуживание являются залогом долговечной и безотказной работы агрегата. Для задач, требующих автоматизации водоснабжения, оптимальным выбором являются насосные станции, интегрирующие самовсасывающий насос, гидроаккумулятор и блок управления в единую систему.