С какой глубины может поднять воду насосная станция

Высота всасывания и кавитация насоса

По условиям работы насоса, на стороне всасывания могут быть установлены определенные ограничения, которые обусловлены возможностью возникновения в некоторых зонах всасывающего трубопровода особого явления, называемого кавитацией.

Сущность кавитации заключается в образовании разрывов сплошности потока в тех местах, где давление снижается до величины, соответствующей давлению насыщенного пара при данной температуре жидкости.
В таких местах происходит быстрое вскипание жидкости, но так как давление в потоке не бывает строго постоянным, а пузырьки пара переносятся потоком, то вслед за вскипанием происходит обратный процесс быстрой конденсации пузырьков пара.

Подробное описание явления кавитации описано здесь

Обобщенно говоря разрушение кавитацией поверхности проточной части насосов имеет весьма характерный вид, а работа кавитирующего насоса сопровождается шумом, внутренним треском, ударами и повышенной вибрацией.

Явление кавитации обычно возникает во всасывающей части насоса. В некоторых случаях кавитация может возникнуть и на напорной части в месте срыва потока с рабочих поверхностей лопаток.

Геометрическая высота всасывания

Для определении высоты всасывания воды и предупреждения кавитации, для обеспечения нормальной работы центробежного насоса на всасывающей стороне является определение и поддержание такого давления разрежения, при котором кавитация не появится.

Степень разряжения зависит от превышения внешнего атмосферного давления над внутренним абсолютным давлением всасывания жидкости во входной части рабочего колеса.

Для определения высоты всасывания насоса напишем уравнение сохранения энергии (уравнение Бернулли) для струйки жидкости А-Б, движущейся от поверхности нижнего уровня до входа на рабочие лопасти насоса

где Σh_вс — гидравлическое сопротивление всасывающего трубопровода

Наименьшая высота расположения точки Б входа в межлопаточные каналы над нижним уровнем, при которой возникает кавитация, называется срывная или критическая геометрическая высота всасывания.

Н_кав – кавитационный запас

С – коэффициент, определяющий стойкость насоса к кавитационным явлениям. Он лежит в пределах 500 – 1500.

n – частота вращения насоса

Q – подача насоса

Работа насоса при Н_кр.вс. – практически недопустима, потому что малейшее случайное понижение давления в потоке повлечет за собой в этих условиях развитие кавитации и срыв работы насоса.
Нормальная работа возможно только когда допустимая высота всасывания ниже критической (максимальной высоты всасывания).

Максимальная высота всасывания

Надежность работы насоса в кавитационном смысле обеспечивается обычно запасом около 25%, т.е.

Разумеется допустимая высота всасывания существенно зависит от температуры жидкости. Очевидно, что повышение температуры всасываемой жидкости уменьшает максимальную и допустимую высоты всасывания.

При высоких температурах жидкости допустимая высота всасывания может быть отрицательной, что указывает на необходимость расположения уровня всасывания жидкости выше оси насоса.
Следовательно возможно два различных варианта установки насоса.

Установка насоса по схеме а характерна для насосов, подающих жидкости с низкой температурой, а установка по схеме б – для насосов, подающих жидкости с высокой температурой, а так же при всасывании насосами холодной воды из пространств с достаточно высоким вакуумом.

Установки выполненные по схеме б часто встречаются в теплоэнергетике в схемах регенерации и питания паровых котлов.

Видео по теме

Когда насос перекачивает горячую воду, резервуар, из которого он всасывает, приходится располагать выше насоса. Но по строительным и компоновочным соображениям иногда бывает трудно осуществить требуемую расчетом высоту. Поэтому можно уменьшить её снижением скорости воды во всасывающем трубопроводе и понижением его сопротивления.

Такое достигается увеличением диаметра всасывающего трубопровода, уменьшением его длины, а также выбором рациональной конструкции тех элементов всасывающего трубопровода, которые дают место снижению напора.

В некоторых случаях допускаемую высоту всасывания можно понизить повышением давления в резервуаре, из которого происходит всасывание.

Вместе со статьей «Высота всасывания насоса: геометрическая, допустимая, максимальная» читают:

Почему общая высота всасывания поверхностного насоса не более 8 метров?

Давление, создаваемое атмосферой на все тела, которые в ней находятся, а так же на земную поверхность, называют атмосферным давлением. Как измерить атмосферное давление, первым догадался итальянский ученый Торричелли…

Давление, создаваемое атмосферой на все тела, которые в ней находятся, а так же на земную поверхность, называют атмосферным давлением. Как измерить атмосферное давление, первым догадался итальянский ученый Торричелли. Предложенный им опыт был сделан в 1643 году.

В этом опыте была использована запаянная с одного конца стеклянная трубка длиной 1 м. Её заполнили ртутью, а потом, закрывши открытый конец, перевернули отверстием вниз и погрузили в широкий сосуд с ртутью.

После того как трубку открывали, часть ртути из нее выливалась в сосуд, а в верхней части трубки образовывался вакуум. При этом высота столба ртути в трубке была 760 мм. Ученый установил, что сила, которая не дает возможности ртути, против её природного свойства, падать вниз, есть внешняя сила.

Атмосферное давление равно давлению столба ртути в трубке.

(Закон Паскаля). Т.е давление атмосферы можно измерить высотой соответствующего ртутного столба. Его высоту измеряют в миллиметрах.

Так все же, с какой глубины можно поднять воду поверхностным насосом?

Плотность ртути в 13,6 раза больше плотности воды. Ртуть в трубке поднимается на 760 мм. Тогда вода поднимется на высоту в 13,6 раза больше. Это значение будет 10 336 м. Поэтому, поверхностный насос может качать воду с глубины до 10 м.

Поверхностные насосы способны гарантировано поднять воду с 8-ми метровой глубины.

8 метров – это не просто общая высота всасывания, сюда входит непосредственно перепад высот между местом установки насоса и динамическим уровнем воды, потери напора по длине всасывающей трубы и все местные потери. Т.е. если насос находится на расстоянии например 40 метров от скважины, где уровень воды находится на отметке — 8 метров, насос не сможет поднять воду при таких условиях либо будет работать в режиме кавитации, так как общие потери на всасывании в этом случае будут около 9,5 метров (безусловно это значение зависит от диаметра трубопровода).

Как известно, теоретическая максимальная высота подъема жидкости центробежным насосом составляет около 10,3 метра (при нормальном атмосферном давлении в 101325 Па). В реальной жизни существуют потери на трение по длине водоподъемной трубы, местные потери в приемном клапане, поворотах, задвижках и т.п., плюс атмосферное давление не постоянно. Также на параметры всасывания влияет температура жидкости (повышается давление насыщенных паров). С учетом вышесказанного, мы и приходим к заявленной большинством производителей насосов цифре – 8 метров. На практике случается, что насосы действительно могут работать, подавая воду с большей глубины. Но нет никакой гарантии, что насос не станет в определенный момент работать в режиме кавитации, или близкому к нему, что приведет к быстрому выходу его из строя.

Существует еще один класс поверхностных насосов, способных поднять воду с глубины до 40 метров. Это насосы с погружным (выносным) эжектором. В данном случае в скважину (колодец) от насоса будет идти две трубы, в конце которых и устанавливается эжектор. По одной трубе вода будет подниматься наверх к насосу, а по второй трубе часть этой воды будет поступать обратно к эжектору и смешиваться с основным потоком жидкости в профилированном канале, в котором создается дополнительный локальный перепад давления. Этим обеспечивается подсос в восходящий поток новой порции жидкости из колодца, с передачей ему части кинетической энергии вернувшейся жидкости. Таким образом, возможно поднять воду с глубины более чем 8 метров, но так как часть воды возвращается обратно, то расход таких насосов невелик и находится на уровне от 0,4-1,5 м³/ч.

Накачаем скважину…

 Еще один интересный и довольно необычный способ решения проблемы, который вряд ли подойдет владельцам колодцев, но для владельцев скважин может стать одним из вариантов. Правда, для этого придется загерметизировать верх обсадной трубы скважины, и … накачать её с помощью компрессора.

Действительно, поднимая давление внутри объема скважины, вы, тем самым, выталкиваете воду наверх по отводящей трубе. И если компрессор довольно мощный, можно вообще обойтись без насоса, что может спасти тех, у кого вода в скважине представляет собой насыщенную песком взвесь, противопоказанную для любых насосов. Или, как вариант, использовать компрессор в паре с насосом. Однако стоит учитывать, что давление в скважине толкает воду как вверх, так и вниз, загоняя её обратно в водоносный слой. И использовать такой способ доставания воды нужно с учетом особенностей Вашей скважины (глубина залегания воды, дебет скважины) и особенностей геологии на Вашем участке.

Вот только, уж больно шумная это машина, нужна ну очень хорошая звукоизоляция, чтобы не слышать назойливой трескотни компрессора.

Не претендуя на истину в последней инстанции, могу предложить идеи объединения всех или некоторых способов решения «проблемы всаса». Ничто ведь не мешает сделать кессон для эжекторной станции, повысив тем самым её эффективность и уменьшив потерю давления на напоре.

Также можно использовать малопроизводительный вибрационный насос в тандеме с насосной станцией, добавив в схему эжектор. Вибрационный насос в этом случае подает воду на эжектор, восполняя недостаток давления. А насосная станция берет воду и через насос, и через эжектор, обеспечивая и хороший напор и приличный расход  воды.

Вобщем, не бойтесь комбинировать, господа. Один из читателей написал, что решения должны быть индивидуальные. Но я не даю вам готовых решений, уважаемые читатели, и не ставлю перед собой таких целей. Моя задача скромнее: предложить вам идеи, пути, из которых каждый из вас сможет выбрать и найти способ решения своей сугубо индивидуальной проблемы. Знать и уметь все – невозможно. Но тем и хороши идеи, что поделившись ими, люди становятся только богаче. До новых встреч на страницах блога «Сан Самыч», уважаемые читатели.

Пропускная способность насосного оборудования

В этом пункте мы будем рассматривать пропускную способность воды, которая напрямую завязана на объемы водопотребления вашей семьей. Каждый взрослый житель потребляет примерно 200 литров воды в сутки. Этот объем регламентирован нормами СанПиН и расходуется на умывание, принятие водных процедур, стирку, работу бытовой техники и питье.

Чем больше водопотребление вашей семьи, тем больше должна быть пропускная способность насосного оборудования, которая измеряется в куб*час. Поскольку расходование воды неравномерно по времени суток, лучше всего использовать не нормативный показатель СанПиН, а реальные показатели водопотребления вашей семьи.

Тип насоса для скважины

Сразу несколько слов о типе установки насоса для скважины. Вообще бывают устройства погружные и поверхностные. Поверхностные хороши тем, что они всегда на виду и доступны, в источнике воды находится только шланг. Но есть одно «но» — у них максимальная глубина всасывания — порядка 8-10 метров. Скважины такой глубины если и бывают, то очень редко. Есть, конечно поверхностные насосы с эжектром. Они достать воду могут с глубины 20-30 метров, но у таких установок производительность низкая, а счетчик мотает с удвоенной силой. Так что выбора по сути нет — насос для скважины требуется только погружной.

Диафрагма в вибрационном насосе создает колебания воды

Наиболее широко распространены два типа погружных скважинных насосов: вибрационные и центробежные. Вибрационные привлекательный своей ценой — они стоят в разы меньше самых дешевых центробежных. Но их использовать для откачки питьевой воды очень не рекомендуют. Причины такие:

• При работе вибрационный насос создает в воде ощутимые колебания, что поднимает осадок со дна. Потому подаваемая таким насосом вода никогда не будет прозрачной.
• Существует устойчивое мнение, что использование вибрационных насосов значительно сокращает срок эксплуатации скважины — она быстрее заиливается.
• Насос сильно бьется о стенки скважины и издает очень много шума. Биение можно ослабить надев страховочные резиновые кольца на корпус (если вся конструкция влезет в скважину), а с шумом ничего не сделаешь.
• Отличаются эти насосы малой производительностью и глубиной, с которой они могут поднять воду.

То есть, вибрационные насосы для неглубоких скважин, из которых качают воду для полива. Тогда их применение оправдано.

Центробежный насос для скважины намного более производительное оборудование. Вода качается за счет вращения рабочих колес, которые создают разряжение в центре и повышенное давление на периферии. За счет высокого давления по краям вода поднимается вверх, а в зону пониженного давления в центре засасывается новая порция. Так и происходит подъем воды.

Разрежение создают рабочие колеса

Центробежные скважинные насосы шумят несильно, воду могут поднимать с больших глубин. Их недостаток — они чувствительны к механическим примесям, которые могут находится в воде — рабочие детали истираются. Потому подходят они только для чистой воды — максимальное содержание примесей — от 100 г/м3, у некоторых моделей с высокими оборотами ограничения еще больше — до 50 г/м3. Хорошие модели имеют несколько (до 10) рабочих колес, включением/выключением которых регулируется мощность потока.

Подключение насосной станции

Выбрать оборудование и место для установки — это пол дела. Еще надо правильно все связать в систему — источник воды, станцию и потребителей. Точная схема подключения насосной станции зависит от выбранного места. Но в любом случае есть:

• Всасывающий трубопровод, который опускается в скважину или колодец. Он идет до насосной станции.
• Сама станция.
• Трубопровод, идущий к потребителям.

Все это так, только схемы обвязки в зависимости от обстоятельств будут меняться. Рассмотрим наиболее распространенные случаи.

Водоснабжение из колодца для постоянного проживания

Если станция ставится в доме или в кессоне где-то на пути к дому, схема подключения одинакова. На подающем трубопроводе, опущенном в колодец или скважину устанавливается фильтр (чаще всего — обычный сетчатый), после него ставится обратный клапан, затем уже идет труба. Зачем фильтр — понятно — для защиты от механических примесей. Обратный клапан нужен для того, чтобы при отключении насоса вода под собственным весом не стекала обратно. Тогда насос будет включаться реже (дольше прослужит).

Схема установки насосной станции в доме

Труба выводится через стену колодца на глубине чуть ниже уровня промерзания грунта. Далее идет в траншее на той же глубине. При прокладке траншеи ее надо делать прямой — чем меньше поворотов, тем меньше падение давления, а значит, с большей глубины можно качать воду.

Для уверенности, можно трубопровод утеплить (сверху уложить листы пенополистирола, а потом засыпать песком, а после — грунтом).

Вариант прохода не через фундамент — необходим обогрев и серьезное утепление

При входе в дом подающая труба проходит через фундамент (место прохода тоже утеплить), в доме уже может подниматься к месту установки насосной станции.

Этот способ установки насосной станции хорош тем, что если все сделано верно, работает система без проблем. Неудобство в том, что требуется копать траншеи, а также выводить/вводить трубопровод через стенки а также в том, что при появлении течи локализовать повреждение сложно. Для минимизации шансов появления течи берите проверенные качественные трубы, укладывайте целый кусок без соединений. Если соединение есть, сделать желательно смотровой колодец.

Детальная схема обвязки насосной станции при подключении к колодцу или скважине

Также есть способ уменьшения объема земляных работ: проложить трубопровод выше, но хорошо его утеплить и дополнительно использовать греющий кабель. Это может быть единственным выходом, если на участке высокий уровень подземных вод.

Есть еще один важный момент — крышка колодца должна быть утеплена, так же как и кольца снаружи до глубины промерзания. Просто участок трубопровода от зеркала воды до вывода в стену не должен замерзать. Для этого и требуются меры по утеплению.

Подключение насосной станции к водопроводу

Часто насосную станцию ставят для повышения давления в водопроводе при централизованном водоснабжении. В этом случае на вход станции подключается водопроводная труба (тоже через фильтр и обратный клапан), а выход идет на потребителей.

Схема подключения насосной станции к водопроводу

На входе желательно поставить запорный кран (шаровый) чтобы при необходимости можно было отключить вашу систему (для ремонта, например). Второй запорный кран — перед насосной станцией — нужен для ремонта трубопровода или самого оборудования. Тогда на выходе тоже имеет смысл поставить шаровый кран — чтобы при необходимости отсечь потребителей и не сливать воду из труб.

Подключение к скважине

Если глубины всасывания насосной станции для скважины достаточно, подключение ничем не отличается. Разве только тем, что трубопровод выходит в том месте, где заканчивается обсадная труба. Тут обычно устраивают приямок-кессон, тут же можно и насосную станцию поставить.

Установка насосной станции: схема подключения к скважине

Как и во всех предыдущих схемах на конце трубы устанавливается фильтр и обратный клапан. На входе можно через тройник поставить заливной кран. Он понадобится при первом пуске.

Основное отличие такого способа установки в том, что трубопровод до дома идет фактически по поверхности или закопан на небольшую глубину (не у всех сделан приямок ниже глубины промерзания). Если насосная станция установлена на даче ничего страшного, на зиму оборудование обычно убирают. Но если водопровод планируется использовать и зимой, его надо подогревать (греющим кабелем) и утеплять. Иначе работать не будет.

https://youtube.com/watch?v=_d3RXbFArls

Определение глубины накопителя при расчете канализационной насосной станции

Для расчета параметров приемника канализационной насосной станции, а именно его глубины, используются следующие параметры:

1. Уровень жидкости, определяющий момент остановки агрегата.
2. Разность между уровнями запуска и остановки агрегата.
3. Величина уровня тревоги, которая должна быть не меньше 0,15 метра.
4. Расстояние от коллектора самотека до уровня поверхности.

Все расчетные параметры определяются в метрах. Глубина накопителя равняется сумме указанных параметров. Все вычисления должны производиться в соответствии с действующими нормативными документами. При вычислении объемов поступающей жидкости и ее распределения в течение определенных промежутков времени, разработчики ориентируются на потребности жилых комплексов и производственных предприятий, подключенных к системе канализации. Исходя из данных графиков, определяется мощность насосного оборудования. Как правило, поставщики насосного оборудования предоставляют необходимые технические данные, схемы и расчеты параметров насосных агрегатов.

Как рассчитать необходимую глубину всасывания насосной станции

Для расчета технических характеристик станции необходима информация, касающаяся автономного водопровода:

• Расстояние от зеркала воды в колодце до потребителя, который в сети водопровода находится в самой дальней точке. При этом расстояние складывается из всех участков, потому что сеть обычно не является прямолинейной. Чем больше ответвлений, тем больше потерь напора и расхода.
• Расстояние от насосной станции до места водозабора. Оборудование может быть установлено около колодца, в подвале дома или в специально сооруженном помещении. Чем дальше месторасположение станции, тем больше потери, тем меньше глубина всасывания.
• Количество фитингов и запорной арматуры. Здесь можно взять 10-процентный запас всех характеристик — напора и производительности насосной станции.
• Динамический уровень воды в колодце. Это значение меняется в зависимости от сезона и интенсивности водозабора. Его обязательно учитывают при расчете глубины всасывания. При этом необходимо знать, что конец всасывающей трубы должен располагаться ниже зеркала воды минимум на 1 м. Если динамический уровень большой, велика вероятность, что в летний сезон вода в колодце опуститься ниже уровня установки конца всасывающей трубы.
• Диаметр труб, используемых в водопроводной системе.
• Количество потребителей.

Динамический уровень воды в системе автономного водопровода играет одну из важнейших ролей. Если его значением пренебречь, можно забыть о характеристиках водопроводной сети.

Чтобы бороться с уменьшением глубины водозабора, над колодцем устанавливают кессон. Это специальное цилиндрической или кубической формы емкость, которую закапывают на определенную глубину. В нее монтируют НС. Чем высота кессона больше, тем ниже будет располагаться насос. Таким образом можно снизить место установки наносной станции и уменьшить расстояние от нее до зеркала воды.

Есть еще один вариант. Внутрь колодца устанавливают металлическую конструкцию, собранную из металлопрофиля (обычно уголка или швеллера). Ее крепят к стенкам гидротехнического сооружения. На эту опору монтируют насосную станцию. Для обеспечения более высоких характеристик водопроводной сети опорную конструкцию опускают до уровня поверхности воды в колодце. Неудобство такой установки заключается в том, что станция находится на большой глубине, а значит, следить за ней и обслуживать будет непросто.

Что такое насосная станция?

Насосная станция или установка для водоснабжения — это комплекс агрегатов. Насосная станция состоит из насоса, гидроаккумулятора, реле давления и манометра. Каждый элемент установки для водоснабжения несет свою функцию.

Основные элементы, которые отличают насосную станцию от поверхностного или скважинного насоса является реле давления и гидроаккумулятор.

Реле давления одновременно является автоматикой управления насосом. Реле обеспечивает автоматическое включение насоса при снижении давления и отключение при достижении установленного уровня.

Гидроаккумулятор необходим для поддержания стабильного давления в системе. При включении воды в доме давление в магистрали начинает падать, поэтому напор из крана будет снижаться до момента включения насоса. Другими словами, вода из крана будет идти то быстрее, то медленнее. Для компенсации колебаний давления в системе необходим гидроаккумулятор.

Гидроаккумулятор это бак, который разделен эластичной мембраной на 2 части. С одной находится вода, с другой воздух под давлением. Как только давление воды падает, мембрана под действием воздуха начинает поддавливать воду, тем самым компенсируя снижение давления воды.

Агрегат для скважины 20 метров

Первым и самым важным шагом при выборе насоса является ознакомление с паспортом на скважину и рекомендациями по выбору прибора

Если они отсутствуют, первым делом нужно обратить внимание на диаметр насоса и обсадной трубы. Каждое глубинное устройство имеет свою маркировку

Многие потребители отдают предпочтение вибрационным моделям, но они не отличаются особой надежностью. Лучшим вариантом является установка погружного насоса. Для правильного выбора необходимо заняться расчетом высоты водяного столба.

Что нужно учесть:

• Глубину скважины;
• Расстояние от насоса до днища;
• Давление;
• Длину трубопровода.

Одним из самых надежных и при этом бюджетных вариантов является Unipump от российско-китайского производителя. Средняя ценовая категория отличает модель Belamos от белорусского производителя. Приборы Aquario относят к более высокой ценовой категории.