Насосы и автоматизация насосных станций

Различные виды насосов – то оборудование, без которого немыслима жизнь современных городов и предприятий. Снабжение водой через общественные и локальные системы, организация отопления, решение дренажных задач в быту, на производстве и в сельском хозяйстве, очистка городских канализационных стоков и небольших ям в частных домах, работа сложных промышленных механизмов – вот те направления хозяйственной деятельности человека, которые немыслимы без качественных насосов или полноценных насосных станций.

Принципы классификации

Устройства такого типа классифицируются исключительно по принципу действия и конструкционным особенностям. При этом оборудование со сходными техническими параметрами может использоваться в разных сферах человеческой деятельности.

Три основных класса по принципу действия – это:

• механизмы для подъёма воды (водоподъёмное оборудование);
• устройства для обеспечения циркуляции (циркуляционное оборудование);
• насосы для откачки загрязнённых вод (оборудование дренажного типа).

Каждый из классов имеет свои подвиды механизмов. Например, для подъёма воды из скважин или колодцев используются вихревые, вибрационные (двух типов – с мембраной и электромагнитные), центробежные и ручные устройства.

По конструкционным характеристикам различают:

• устройства поверхностного типа, устанавливаемые вне скважины, колодца или водоёма (ёмкости);
• оборудование погружного типа, опускаемое для работы непосредственно в воду;
• полноценные станции, оснащённые не только насосами, но и контрольно-измерительными приборами для обеспечения бесперебойной работы всей системы.

Устройства для подачи воды

Водоподъёмное оборудование имеет схожие принципы работы. Отличия заключаются лишь в способах образования вакуума внутри механизма, необходимого для забора водяной струи, передачи её в камеру и дальней транспортировки за пределы насоса.

Все насосы для воды подбираются в зависимости от поставленных задач и условий работы.

Если идёт речь о работе с чистой водой, оптимальным выбором является оборудование вихревого типа. В загрязнённых колодцах или водоёмах такой механизм износится достаточно быстро. Но при рекомендуемых производителями условиях эксплуатации этот водяной насос покажет себя с лучшей стороны – показатели напора будут в 3-4 раза превышать аналогичные параметры в центробежных моделях. Ещё одно достоинство – это самовсасывание. При вращении колесо механизма, оснащённое лопастями, создаёт вакуум и втягивает воду.

Вихревые устройства широко применяются на сельскохозяйственных, промышленных и коммунальных предприятиях, на автомойках. Они эффективны при подаче воды, насыщенной газами, и подходят для перекачки кислот и щёлочей (используются в химической отрасли). Максимальная мощность до 25 кВт при напоре в 240 метров.

Вибрационные механизмы чаще всего выбирают дачники и владельцы частных домов в качестве насоса для колодца. Такое оборудование отличается приемлемыми ценами и неплохими техническими характеристиками, хотя и уступает центробежным моделям.

Электромагнитные агрегаты имеют катушку и якорь, который при подключении к питанию создаёт колебания (до 100 вибраций в секунду) и обеспечивает перекачку воды через специальный поршень. Вибрационные или мембранные модели устроены по схожему принципу, но вибратор приводит в движение мембрану, которая регулирует поток воды внутри механизма. В обоих типах насоса отсутствует электродвигатель, и нет вращающихся элементов. Такие погружные насосы хорошо работают в воде, содержащей песчаные примеси.

Центробежные насосы – один из самых востребованных на рынке видов насосного оборудования. Используются как в промышленности, так и для бытовых нужд. В производственном процессе применяются для перекачки различных агрессивных химических растворов: нефти, углеводородов, щёлочи, серной кислоты, амина, метилдиэтаноламина. Оснащены рабочим колесом с лопастями, создающим центробежную силу и обеспечивающим выталкивание воды или других растворов под высоким давлением.

Выпускаются самые различные модели этого оборудования:

• предназначенные для работы на поверхности;
• приспособленные для функционирования на большой глубине (такие модели являются лучшими глубинными насосами для скважин);
• с различным размещением рабочего вала (вертикальным или горизонтальным);
• модели консольного типа.

Скважинные насосы выбираются исходя из трёх основных параметров: расхода воды (например, для семьи из четырёх человек это 60 л/мин), глубины подготовленной скважины и размеров обсадной трубы. Для любой центробежной модели важно, чтобы она соответствовала всем трём параметрам (особенно принципиален подбор между габаритами модели и диаметром трубы в скважине).

Агрегаты центробежного типа легко регулируются, обеспечивают плавную подачу (отсутствуют гидравлические удары), нечувствительны к примесям и мелкому мусору. Также они отличаются устойчивой работой в жидкостях разной температуры и консистенции (в том числе вязкой), что делает их лучшим выбором для большинства производственных циклов.

Устройства для циркуляции

Оборудование циркуляционного типа также относится к устройствам для подачи воды. Предназначены они для обеспечения устойчивой транспортировки жидкости в пределах замкнутой системы (водопроводной или отопительной). Например, циркуляционные насосы используются во всех случаях, когда насос, опущенный в скважину, не обеспечивает достаточный напор в системе.

Такие насосы для повышения давления воды с одинаковым успехом применяются как в частных домах и квартирах, так и на дачах, где приходится закачивать воду из скважины или колодца.

Любой центробежный агрегат оснащён одним или несколькими рабочими колёсами (так называемые многоступенчатые модели), создающими во время движения центробежную силу. Разность давлений в центре и на периферии обеспечивает выброс жидкости через выходной патрубок.

По сходному принципу функционируют модели для отопительных систем. КПД любой такой системы повышается именно благодаря установке насоса для отопления. Его подключение позволяет использовать трубы с меньшим диаметром (система прогревается быстрее). Актуально применение нагнетающего насоса в загородных домах и на дачах, не оборудованных центральной системой отопления.

Производители предлагают два основных типа механизмов:

1. Сухого типа, устанавливающиеся без прямого контакта ротора с водой. Обладают высоким КПД до 80% и могут справляться с перекачкой больших объёмов. Рекомендуются к установке на заводах, в многоэтажных жилых зданиях, на фабриках и в торговых центрах.
2. Мокрого типа (ротор полностью погружён в воду). Такое устройство обладает относительно невысоким КПД до 50%, практически бесшумной работой и низким потреблением электричества. Является оптимальным выбором для частных домов и городских квартир.

Без циркуляционного насоса для отопления продуктивная работа системы невозможна! Мощность агрегата напрямую зависит от длины трубопровода. Каждые 10 м трубы требуют от этого устройства напора в 0,6 метра.

Устройства дренажного типа

К этому типу оборудования относят агрегаты для откачки дождевых, стоковых (канализационных) вод и фекальных масс.

В зависимости от материалов, из которых изготавливаются дренажные насосы, различают сферу их использования:

• легкие модели из пластика предназначены для работы с относительно чистыми жидкостями;
• насосы для грязной воды изготавливаются из металла (стали, чугуна) и обладают устойчивостью к коррозии;
• фекальные насосы дополнительно оснащаются измельчителем – специальным устройством для перемалывания крупных частиц канализационного мусора, исключающим засорение агрегата при работе (такое же оборудование прекрасно подходит для транспортировки грязных грунтовых и ливневых вод).

Применяются насосы этого типа как в бытовых, так и промышленных целях. С их помощью можно:

• откачать воду из колодцев во время очистных работ;
• осушить скважины при их восстановлении;
• ликвидировать затопление в случае прорыва городской или частной канализации;
• поддержать сухость полов в погребах и на складах;
• полить грядки или садовые участки из специальных баков;
• очистить канализационные стоки и ямы;
• обеспечить техническое обслуживание домашних или общественных бассейнов и декоративных прудов;
• удалить с территории дождевые воды.

Производители выпускают погружные, поверхностные или полупогружные модели (устанавливаются на специальных поплавках).

Специальное оборудование

Отдельные типы насосов имеют специфическую или узкую сферу применения. Например, насосы высокого давления обеспечивают беспрерывную работу дизельных двигателей. Это наиболее сложные узлы подачи топлива. Его впрыскивание происходит под определённым давлением и в точно определённый момент цикла.

Гидравлические насосы представляют собой оборудование, в котором применяется принцип вытеснения жидкости. Используются как в промышленности, так и в быту. Самое распространённое бытовое применение – это подача воды на дачных участках, где отсутствует снабжение электричеством. Работают на глубине до 20 метров. В движение приводятся с помощью физической силы. В зависимости от модели могут иметь крыльчатую или поршневую систему. В автомобилестроении используются в качестве дополнительных или аварийных механизмов (обеспечивают энергией двигатели гидравлического типа).

Тепловые насосы – одно из лучших современных решений для систем альтернативного отопления. По принципу действия схожи с холодильными установками, но с обратным конечным результатом – тепло отбирается у возобновляемого источника энергии (грунта, воды, воздуха) и передаётся потребителю. Мощность устройства достигает в зависимости от модели до 3 000 кВт.

Конструкционные отличия

В зависимости от конструкции насосное оборудование может размещаться:

1. В жидкой среде (погружаться в неё). Охлаждение устройства осуществляется через прокачиваемую жидкость. Глубинные модели способны работать в артезианских скважинах. Основная область применения: колодцы, скважины, дренаж, откачка фекальных масс.
2. На поверхности (устанавливаться на суше). Всасывание обычно не превышает 8 метров. С эжектором – до 25 метров (цена на такое оборудование выше). Область применения: забор жидкости из колодцев, прудов, озёр, специальных ёмкостей.
3. Или быть подключённым к насосной станции, представляющей комплекс из самого насоса, автоматического блока и отдельной ёмкости для накопления воды. Управление насосом осуществляется через блок управления. Он может быть механическим либо электронным, не требующим установки гидроаккумулятора (дополнительной ёмкости).

Электронные станции успешно используются в промышленных целях. Эти комплексные системы позволяют наладить автоматизированную перекачку любых жидкостей. Например, в нефтедобывающей отрасли дожимные станции, оснащённые глубинными насосами, устанавливаются для разработки и эксплуатации скважин. Аналогичное дорогостоящее оборудование применяется для сепарации газа (очистки от капельных элементов).

Но основная сфера применения – это снабжение водой. Станции с электронным управлением востребованы в городских водоканалах и коммунальных хозяйствах. Также они успешно используются коммунальными службами для контроля уровня дождевых и стоковых вод в городских канализациях. К таким станциям подключают дренажные либо фекальные насосы в зависимости от типа канализации (ливневая или для сбора канализационных отходов).

Менее мощные насосные станции для частного дома с механическим управлением можно приобрести по вполне демократичной стоимости. В комплект такого оборудования входит резервный бак вместимостью в 20 литров. Считается, что такая станция – неплохой выбор для частного дома, позволяющий обеспечить бесперебойное автономное водоснабжение.