Вибір і установка насоса свердловини
2006-11-22 13:10:32
На жаль, ні з одним видом насосів не відбувається стільки відмов і виходів з ладу, як з побутовими зануреними свердловинними насосами. Причина не в якості обладнання, а в тому, що проект і підбір здійснюють не професійні проектувальники, а самі власники приватних будинків або недостатньо кваліфікований персонал монтажних організацій. Звідки, наприклад, не фахівцеві знати, що двигун підібраного з великим запасом насоса може згоріти, якщо при монтажі і налаштуванні системи не вивести насос в робочий діапазон. Сподіваємося, що дана стаття допоможе читачам уникнути подібних помилок. Визначення параметрів У всіх випадках для правильного вибору насоса, перш за все, необхідно визначити його робочі параметри – витрата (Q) і натиск (H). Необхідний витрата води визначається з сумарної продуктивності всіх водорозбірних точок об'єкта, з урахуванням ймовірності їх одночасного використання. У спрощеному розрахунку можна користуватися наступними нормами водоспоживання для сантехнічних приладів: – умивальник – 60 л / год, – змивний бачок унітазу – 83 л / год, – кухонна мийка – 500 л / год, – душ – 500 л / ч, – ванна – 300 л / ч, – поливальний кран – 1080 л / ч. Полив газонів і квітників вимагає 3-6 м3 води на один м2, витрата при цьому залежить також від способу зрошення та інтенсивності поливу. Сауна або лазня зажадає близько 1000 л / ч. Для розрахунку необхідного напору використовується формула: Нтр = Нгео + S + Нсвоб, де Нгео – висота введення трубопроводу в будівлі щодо динамічного рівня води в свердловині (чисельне вираження динамічного рівня має обов'язково бути присутнім в паспорті свердловини); S – сума втрат напору на тертя в трубопроводі і місцеві опори (арматура, фасонні деталі, фільтри і т.д.); Нсвоб – напір, який необхідно створити на вводі в будівлю, з розрахунком забезпечення на самій віддаленій і високо розташованої водорозбірної точці тиску 0,5 атм. Параметри свердловини принципово важливі для користувача, так як використовуються при розрахунку необхідного напору і робочої характеристики вибираного насоса. У паспорті свердловини буровиками повинні бути вказані такі параметри як статичний рівень, динамічний рівень, дебіт свердловини. Ці дані визначаються експериментально організацією, що проводила бурові роботи. Очевидно, що результати розрахунку виявляться невірними, якщо при визначенні динамічного рівня свердловини використовувався насос свідомо меншої потужності, ніж це потрібно для водопостачання об'єкта відповідно запитам споживача. І хоча на швидке отримання офіційного паспорта артезіанської свердловини користувачеві розраховувати складно (це державний документ, що вимагає безлічі дозволів і погоджень), необхідно вимагати надання разом з актом проведених робіт докладні дані по свердловині, в тому числі – довідатися і про потужність насоса, яким проводилася відкачка води при визначенні динамічного рівня. Укладаючи договір на бурові роботи, слід звертати увагу на наявність ліцензії у підрядника. Тільки серйозні фірми завжди по закінченню робіт дають клієнтові гарантію і докладний паспорт свердловини, де чітко прописані всі згадані характеристики, а також діаметр обсадної колони, перелік пройдених грунтів, відомості про пробне прокачування свердловини і т.д. – Аж до рекомендованої марки насоса і глибини його установки. Параметри необхідних Q і Н для додаткового обладнання (джакузі, мийна машина, розбризкувачі, "дождевалкі" і т.д.) вказуються виробниками. При установці водоочисних фільтрів враховуються втрати напору (зазвичай близько 2 атм) і витрата води на їх промивання. Для басейну указується тільки час його наповнення. Приклад розрахунку Вихідні дані: Потрібно забезпечити водопостачання заміської ділянки з двоповерховим котеджем (кухня, два санвузли і душ з гідромасажем вимагають витрати 1 м3 / ч і натиску 4-5 атм.), Гаражем, будинком для обслуговуючого персоналу (містить санвузол), лазнею, басейном на 45 м3, поливом території, системою водоочищення. На ділянці постійно проживає сім'я з чотирьох чоловік і дві людини з числа персоналу. Для водопостачання ділянки пробурена свердловина глибиною 80 м, діаметр обсадної колони – 150 мм; статичний рівень – 46 м; динамічний рівень – 50 м; витрата, виміряний при відкачці – 3,5 м3 / ч. Розрахунок: З урахуванням норм витрат води (див. на початку статті) отримуємо сумарний витрата і натиск споживачів: Qсум = 500 + 3 г (60 + 83 + 500) + 1000 + 1000 + 2 г 1060 = 6500 л / ч = 6, 5 м3 / ч Нтр = 50 + 8 + 20 + 2 + 30 = 110 м Зважаючи на неможливість і недоцільність використовувати всі водорозбірні точки відразу, можна визначити необхідну витрату як 5 м3 / ч. Розрахунковими даними задовольняє насос з (Q = 5 м3 / ч, H = 120 м); його характеристика показана на рис. 1. Цим забезпечується достатній витрата для кухні, одного санвузла і поливу. (Мається на увазі, що господарі не будуть одночасно з поливом території з обох кранів використовувати баню та приймати ванну, митися в душі та наповнювати басейн.) Для забезпечення тиску на поливальні установки та гідромасаж дешевше використовувати окремі насоси – це дозволить не тримати під високим тиском весь водопровід і зробить роботу погружного насоса більш стабільною, а систему гнучкою і незалежної (за допомогою додаткового насоса завжди можна отримати високий тиск в будь-якій точці розбору). Басейн буде наповнюватися вночі. При цьому за допомогою засувки на оголовке слід "задросселіровать" насос (створити додатковий опір), щоб при роботі по заповненню басейну подача не перевищувала допустимої – 6,5 м3 / ч. Якщо потужність завищена Рис.1. Робочі характеристики правильно підібраного насоса. Самостійний вибір насоса замовником, пред'являє завищені вимоги по витраті і натиску, часто приводить до вибору насоса дуже великої потужності. Як уже говорилося, при установці моделі завищеної потужності можливі ускладнення. По-перше, тому що при подібному виборі номінальна подача значно перевищує середні потреби по воді, насос буде працювати в режимі частих включень / відключень. Фірми-виробники допускають до 30 включень насоса в годину, але тільки протягом однієї години на добу, при загальному обмеженні – 60 циклів за день. У будь-якому випадку часті включення негативно позначаються на ресурсі роботи електродвигуна і пускової автоматики. Для уникнення цього буде потрібно установка мембранного бака великого об'єму. По-друге, при завищеній потужності насоса, як наслідок буде завищено і тиск води на вводі в будинок. У момент пуску такого насоса неминуче виникатимуть сильні гідравлічні удари. Деяка арматура може бути просто не розрахована на такий тиск (посудомийні і пральні машини, змішувачі), буде потрібно додаткова установка редукторів тиску для зниження напору. Рис.2. Насос підібраний не правильно: робоча точка зміщена вправо. По-третє, під час наповнення басейну, насос буде працювати на "відкриту трубу", не створюючи при цьому тиску. В таких умовах спостерігається велика витрата води при мінімальному тиску. Робоча точка насоса зміщується на кривій характеристики вправо, в область, невідповідну робочій зоні насоса (рис.2). Потужність на валу буде максимальною, і при тривалій роботі в такому режимі двигун вийде з ладу. Наслідком застосування насоса із завищеною потужністю буде спільне подорожчання всієї системи, викликане застосуванням більш потужної електротехнічної апаратури, матеріалів і арматури з великим допустимим робочим тиском, збільшенням діаметрів трубопроводу і свердловини, а також подорожчанням водоочистки. Якщо номінальна подача насоса перевищує дебіт свердловини, необхідна установка додаткового захисту по "сухому ходу". Дроселювання та налаштування насоса приведуть до перевитрати електроенергії. Інакше кажучи, при забезпеченні можливості одночасного використання всіх водорозбірних точок за допомогою установки насоса завищеної потужності, вартість системи водопостачання зростає. При цьому реальне водоспоживання буде значно меншим. Тому, хоча кінцевий вибір завжди залишиться за замовником, дешевше і правильніше вибирати насос з урахуванням реальних потреб і за допомогою фахівців. Задовольнити вимоги користувача до системи водопостачання при дотриманні правил її монтажу та експлуатації можна, обравши оптимальний у даній ситуації насос з пологою робочої характеристикою. Для системи водопостачання з розглянутого вище прикладу може бути вибраний насос (рис.1). У зоні можливих подач (від 4 до 8 м3 / ч) у цієї моделі крива залежності напору від витрати має пологий вигляд, тобто при малих витратах води не трапиться занадто великого підвищення напору. У той же час деякий допустимий запас при розрахунку водоспоживання виключить можливість браку води. Монтаж насоса і введення в експлуатацію У будь-якому випадку, який би насос не був обраний, при монтажі необхідно вивірити його робочу крапку у всіх можливих режимах роботи. При введенні в експлуатацію слід заміряти подається витрата (визначається за швидкістю заповнення будь-якої ємності відомого об'єму, наприклад бочки), що створюється тиск (по показанню манометра на оголовке) і споживаний при цьому струм (заміряється струмовими щипцями). Отримані характеристики звіряються з паспортними даними насоса по каталогу. При перевищенні робочих параметрів (як правило, деякий запас потужності передбачається, наприклад, для подальшої установки фільтрів) необхідно прикрити засувку на виході зі свердловини, створити додаткове місцеве опір, достатню для встановлення правильної робочої точки – середина характеристики Q (Н). Монтаж, як і вибір насоса, повинні здійснювати підготовлені фахівці, монтажна компанія повинна мати ліцензію на установку даного обладнання. Захист свердловинного насоса Ще до вибору і придбання насоса необхідно отримати точні відомості про напругу електроживлення на об'єкті. Це особливо важливо при виборі імпортного насоса. Все що поставляється з-за кордону обладнання відповідає в першу чергу промисловим нормам країни-виробника. Так для всіх німецьких насосів допустиме відхилення напруги в електричній мережі від номіналу становить від +6 до -10%. Незважаючи на всі вбудовані захисту, насос не призначений для роботи від мережі з напругою нижче 200 В, всі можливі осідання і скачки напруги негативно позначаться на ресурсі роботи електродвигуна. Тут слід передбачити регульовану захист по напрузі в складі шафи управління, а для трифазних насосів також від неповнофазних режимів роботи. Не рекомендується встановлювати потужні однофазні насоси. Пусковий струм двигуна потужністю 2,2 кВт може перевищувати номінальний в 4,4 рази! Для стабілізації напруги в межах робочого діапазону при таких скачках буде потрібно стабілізатор з п'ятикратним запасом потужності (точніше вибір проведуть виробники стабілізаторів). Іноді для користувача виявляється дешевше забезпечити на об'єкті електроживлення в 380 В, ніж коректну роботу однофазного насоса. За статистикою близько 85% відмов відбувається саме з електричною частиною насоса. Основною причиною є межвитковое замикання обмоток статора внаслідок перегріву через гідравлічної перевантаження, або при роботі на зниженому або стрибкоподібно змінюється напрузі. І те й інше можна уникнути, встановивши належну струмовий захист. Звичайний пускач з струмовим захистом цілком справляється з цим завданням, проте деякі монтажники забувають зробити настройку на необхідне значення по струму. Підсумок такої недбалості нескладно підрахувати: доведеться заплатити за підйом насоса зі свердловини, його ремонт (ціна нового двигуна), за повторне опускання насоса і його введення в експлуатацію. Сума може перевищити вартість нового насоса. Словник термінів Натиск – надлишковий тиск, що створюється насосом. Витрата – об'єм води перекачують насосом в одиницю часу. Робоча точка – точка перетину кривої характеристик насоса Q (H) з характеристикою опору трубопроводу SQ2, відповідна чинним значенням натиску і витрати при роботі на конкретну систему водопроводу. Дроселювання – створення додаткового опору на напірному трубопроводі. Робоча характеристика – графік залежності робочих параметрів насоса – напору і витрати Q (H). Потужність на валу – споживана насосом потужність Статичний рівень – постійний рівень води в свердловині Динамічний рівень – рівень води в свердловині, що встановлюється при відкачуванні питомої витрати Дебіт свердловини – стабільний витрата води, що забезпечується свердловиною.
ДЖЕРЕЛО: Аква-терм