Насосы скважинные 140 метров

Насосы скважинные для глубин до 140 метров: технические аспекты выбора, монтажа и эксплуатации

Скважинные насосы, рассчитанные на работу на глубинах до 140 метров, представляют собой специализированное оборудование, относящееся к категории погружных многоступенчатых центробежных насосов. Их применение обусловлено необходимостью подъема воды с больших глубин, где использование обычных поверхностных или вихревых насосов физически невозможно. Основная сфера применения — водоснабжение частных домовладений, коттеджных поселков, небольших сельскохозяйственных и промышленных объектов с глубокими артезианскими или песчаными скважинами.

Конструктивные особенности и принцип действия

Насос для скважины 140 метров представляет собой вертикальную многосекционную конструкцию. Каждая секция (ступень) включает рабочее колесо и направляющий аппарат. Вращение колес, насаженных на общий вал, создает центробежную силу, последовательно увеличивающую давление на каждой ступени. Суммарный напор является аддитивной величиной, складывающейся из напоров каждой ступени, что и позволяет достигать значений, необходимых для подъема воды с глубины 140 метров и ее подачи в горизонтальную сеть под необходимым давлением.

Ключевые компоненты насоса:

• Герметичный электродвигатель — асинхронный, заполненный специальным маслом или водой для охлаждения и смазки подшипников. Для глубин 140 м критически важна защита от высокого внешнего давления.
• Многоступенчатая насосная часть — изготавливается из материалов, стойких к абразивному износу: полимеры (технополимер), нержавеющая сталь (AISI 304, AISI 316), латунь. Количество ступеней может варьироваться от 30 до 70 и более в зависимости от требуемого напора.
• Входной фильтр — сетчатый фильтр грубой очистки, предотвращающий попадание крупных механических частиц в проточную часть.
• Кабель и герметичный ввод — специальный погружной кабель с гидроизоляцией, рассчитанный на длительную работу под давлением в водной среде.
• Система защиты от «сухого хода» — может быть встроенной (поплавковый выключатель, датчики протока) или внешней, устанавливаемой в системе автоматики.

Ключевые технические параметры для выбора

Подбор насоса для скважины 140 метров требует точного расчета двух основных параметров: требуемого расхода (Q, м³/ч или л/мин) и требуемого напора (H, метров).

Расчет требуемого напора

Формула для расчета общего напора: Hтреб = Hг + Hпот + Hсв + 10, где:

• Hг — динамический уровень воды в скважине (расстояние от поверхности земли до зеркала воды при работающем насосе). Для глубины 140 м динамический уровень может находиться в диапазоне 80-130 м.
• Hпот — потери напора в горизонтальном трубопроводе от скважины до точки водоразбора. Рассчитываются по таблицам гидравлического сопротивления для конкретного диаметра и материала трубы, длины и расхода.
• Hсв — свободный напор в точке водоразбора (обычно 2-3 бара, что соответствует 20-30 метрам водяного столба).
• 10 — запас (около 10% от общего напора) для компенсации засорения фильтра, износа оборудования.

Пример: Динамический уровень = 110 м, длина горизонтального трубопровода 40 м (эквивалентные потери примем 5 м), требуемое давление в системе 3 бара (30 м). Hтреб = 110 + 5 + 30 + 10 = 155 м.

Расчет требуемого расхода

Определяется суммой одновременного потребления всех точек водоразбора в доме. Ориентировочные нормы расхода:

• Кран умывальника: 0.1-0.15 м³/ч
• Смеситель ванна/душ: 0.2-0.3 м³/ч
• Стиральная машина: 0.3-0.4 м³/ч
• Посудомоечная машина: 0.2-0.3 м³/ч
• Унитаз: 0.1 м³/ч

Для дома с 2-3 санузлами и стандартным набором техники пиковый расход обычно не превышает 1.5-2.5 м³/ч.

Требования к скважине и сопутствующему оборудованию

Для стабильной и долговечной работы насоса на такой глубине необходимо соблюдение ряда условий.

Диаметр скважины и насоса

Наружный диаметр насоса должен быть как минимум на 10-15 мм меньше внутреннего диаметра обсадной трубы для обеспечения свободного монтажа/демонтажа и эффективного охлаждения двигателя. Стандартные типоразмеры для глубин 140 м:

Диаметр обсадной трубы, мм (дюймы)	Рекомендуемый диаметр насоса, мм	Типовые модели
100 (4″)	75-86	3-дюймовые насосы (Grundfos SQ, SQE; Lowara 4S; Pedrollo 4SR)
110-115	96-102	4-дюймовые насосы (Grundfos SP; Wilo Sub TWU; DAB Divertron)
125 (5″) и более	96-102	4-дюймовые насосы, возможна установка адаптера

Кабель, трос и трубопровод

• Кабель: Используется только специализированный погружной кабель (например, КПП или аналог). Сечение подбирается по току двигателя и длине линии с учетом падения напряжения. Для 140 м обязателен расчет сечения.
• Трос: Нержавеющая сталь (AISI 304) диаметром не менее 4-5 мм. Пластиковые оцинкованные тросы не рекомендуются из-за риска коррозии.
• Трубопровод: ПНД труба на давление не менее 12-16 атм (PN12-PN16). Диаметр — обычно 32 мм (1 1/4″) или 40 мм (1 1/2″). Чем больше диаметр, тем меньше гидравлические потери.

Система автоматики и защиты

Для управления насосом и защиты от рабочих режимов, приводящих к аварии, используется комплекс устройств:

• Гидроаккумулятор (мембранный бак): Сглаживает гидроудары, снижает частоту включений насоса. Для систем с насосом на 140 м рекомендуемый объем — от 50 до 100 литров.
• Реле давления или частотный преобразователь (плавный пуск): Реле давления — стандартное решение, задающее верхний и нижний пороги давления для включения/отключения насоса. Частотный преобразователь (например, Grundfos SQE, DAB AQUAJET) обеспечивает плавный пуск, стабилизацию давления в системе и значительную экономию электроэнергии.
• Защита от сухого хода: Реле потока, реле уровня или электронные блоки со встроенной защитой. Обязательный элемент.
• Обратный клапан: Устанавливается на выходе насоса, предотвращает обратный ток воды и раскручивание рабочего колеса в обратную сторону. При большой глубине часто ставят несколько клапанов: сразу после насоса и на входе в гидроаккумулятор.

Монтаж, эксплуатация и обслуживание

Монтаж насоса на глубину 140 метров — ответственная операция, требующая профессионального подхода.

Этапы монтажа:

• Сборка узла: насос + обратный клапан + ниппель + ПНД труба (крепление хомутами через 1.5-2 метра) + кабель (также крепится к трубе).
• Аккуратная погрузка насоса в скважину без рывков, без допущения натяжения кабеля.
• Фиксация насоса на расчетной глубине (обычно на 2-3 метра ниже динамического уровня, но не менее 5-10 метров от дна скважины) с помощью троса и оголовка скважины.
• Подключение к системе автоматики, настройка реле давления, проверка на герметичность.

Эксплуатация и диагностика:

• Регулярный контроль давления, расхода и потребляемого тока.
• Запрещена работа при снижении дебита скважины ниже производительности насоса (режим «сухого хода»).
• Рекомендуется ежегодная проверка сопротивления изоляции кабеля и подъем насоса для визуального осмотра (по возможности).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Какой насос надежнее для глубины 140 м: 3-дюймовый или 4-дюймовый?

Надежность определяется не диаметром, а качеством изготовления и соответствием параметрам. 4-дюймовые насосы имеют более широкую модельную линейку, часто более ремонтопригодны и обладают большим ресурсом из-за менее напряженной конструкции. 3-дюймовые модели — единственный вариант для скважин 100 мм, но современные модели ведущих брендов также обладают высоким ресурсом.

Почему насос должен быть установлен ниже динамического уровня, но не ближе 5-10 м ко дну?

Установка ниже динамического уровня гарантирует, что насос всегда будет находиться в воде даже при длительном водоразборе. Запрет на установку у дна связан с риском засасывания песка, ила и мелких взвесей, которые вызывают абразивный износ рабочих колес и заклинивание насоса.

Что важнее при выборе: максимальный напор или максимальный расход?

Критически важен напор. Если насос не обеспечит расчетный напор, вода просто не поступит в систему под нужным давлением. Недостаток расхода может быть компенсирован увеличением объема гидроаккумулятора. Рабочая точка насоса (пересечение его напорно-расходной характеристики и характеристики системы) должна находиться в средней трети кривой производительности насоса для обеспечения максимального КПД и долговечности.

Нужен ли частотный преобразователь для такого насоса?

Не является строго необходимым, но его применение дает существенные преимущества: исключает гидроудары, значительно снижает количество пусков (основная причина износа обмотки двигателя), поддерживает постоянное давление в системе независимо от расхода, экономит электроэнергию (до 30-40%). Для дорогостоящих насосных систем это целесообразная инвестиция.

Как бороться с известковыми отложениями (накипью) на рабочих колесах?

При высокой жесткости воды отложения карбонатов кальция и магния неизбежны. Рекомендации: 1) Выбирать насосы с рабочими колесами из технического полимера или нержавеющей стали — на них накипь образуется медленнее и откладывается менее прочно, чем на латуни. 2) Рассмотреть возможность установки безреагентного преобразователя накипи (магнитного, электромагнитного) на подающую трубу после гидроаккумулятора.

Каков средний срок службы скважинного насоса на такой глубине?

При правильном подборе, монтаже и эксплуатации срок службы качественного насоса (Grundfos, Lowara, Pedrollo, DAB, Wilo) составляет 7-12 лет. На срок службы напрямую влияют количество пусков (чем реже, тем лучше), отсутствие работы в режиме «сухого хода» и абразивных примесей в воде.

Заключение

Выбор и эксплуатация скважинного насоса для глубины 140 метров — инженерная задача, требующая точных расчетов и учета всех параметров системы: от характеристик скважины (дебит, динамический уровень, диаметр) до потребностей объекта в воде. Приоритет должен отдаваться обеспечению требуемого напора, использованию качественных материалов для монтажа (труба, кабель, трос) и комплектации системы надежной автоматикой защиты и управления. Правильно подобранный и установленный насос обеспечит стабильное водоснабжение на долгие годы с минимальными затратами на обслуживание.