Винтовой насос для скважины: преимущества и недостатки, принцип работы

Содержание

Винтовой насос для скважины: устройство и отличительные особенности

Скважинный винтовой насос Спрут

Среди огромного ассортимента насосного оборудования, насосы винтовые для скважин занимают особую нишу. Конструктивные особенности позволяют использовать их не только для воды, но и для перекачки вязких жидкостей.

Поэтому винтовые агрегаты широко применяются: в пищевой, химической, фармацевтической, а также нефтедобывающей промышленности. Для большинства динамических насосов повышенное содержание песка в воде губительно, тогда как винтовой насос для скважины не столь привередлив, и может работать даже с грязной водой.

Принцип работы винтового насоса

Главное преимущество, которым обладают винтовые насосы для скважин – это поддержание равномерного, а не пульсирующего, как у центробежных вариантов, потока. При скромных внешних параметрах, они обеспечивают достаточно высокое давление

Это особенно важно для подземных водозаборов, когда воду приходится поднимать на поверхность с большой глубины

По общей классификации, винтовые насосы относятся к самовсасывающим объёмным насосам с многоступенчатой структурой. Конструкция скважинного винтового насоса предусматривает один вертикальный вал, что позволяет создавать оборудование с минимальными поперечными размерами.

Такая конфигурация и предопределяет его использование для установки в скважинах, и даже абиссинских колодцах.

Насос винтовой для скважины: внутреннее устройство

Ротор насоса представляет собой однозаходный стальной винт (шнек) с широким шагом резьбы и круглым сечением. Статорный винт имеет аналогичное сечение, но шаг резьбы у него вдвое больше, и он имеет обрезиненную поверхность.

Вращаясь в полости статора, ротор забирает воду от всасывающего патрубка, и, перемещая по спирали, подаёт её к патрубку отводящему.

Насосы для скважин винтовые производятся в двух вариантах. Это погружные насосы, и агрегаты с трансмиссионным валом.

Погружные насосы моноблочные, у них двигатель расположен внутри корпуса. Насосы с трансмиссионным валом более мощные, и способны, при подаче 1200 м3/час, поднять воду с глубины 125 метров.

Двигатель этих агрегатов находится на поверхности, над устьем водозабора, и соединяется с насосным узлом промежуточным трансмиссионным валом. Насосная часть имеет несколько, соединённых между собой шпильками, чугунных секций.

В каждой из них находится свой вал и центробежное рабочее колесо. Объединяет секции защитная сетка, через которую и поступает вода.

Насос винтовой скважинный: вариант для артезианских водозаборов

Такая конструкция позволяет при необходимости изменять количество ступеней насоса, регулируя тем самым его напор. С напорным трубопроводом, насосный узел соединяется через фланец, расположенный на корпусе верхней секции.

Трансмиссионный вал располагается во внутренней полости защитных труб, заполненных маслом. Собирают их тоже по секциям, постепенно наращивая в процессе опускания в скважину.

Погружные насосы отличаются тем, что их валы жёстко соединены с валами двигателей, поэтому необходимость в установке длинного трансмиссионного вала отпадает. Соответственно, упрощается и конструкция напорного трубопровода.

Такой агрегат можно установить даже в искривлённый ствол, да и помещение над скважиной, где располагают оборудование, в этом случае, будет по площади гораздо меньше. Вообще, винтовой скважинный насос отличается наиболее длительным сроком эксплуатации. Этому способствует практические полное отсутствие вибрации – извечного врага любого оборудования.

Какой насос выбрать

Итак, вы решили приобрести насос винтовой скважинный, но не знаете, какому варианту отдать предпочтение. И вообще, что предлагают сегодня производители для бытового использования?

Устройство и эксплуатация винтовых насосов

Человеку, далекому от техники, проще всего объяснить устройство и принцип работы винтового насоса на примере обычной мясорубки.

Особенности конструкции

Как и в мясорубке, основной рабочей деталью устройства является шнек (поэтому такие насосы часто называют шнековыми), заключенный в резиновую обойму. Но с вращающимся валом двигателя он соединен не напрямую, а с помощью карданной передачи, обеспечивающей их небольшую несоосность.

На рисунке показана конструкция скважинного винтового насоса

Когда вал начинает вращаться, соединенный с ним винт совершает сложное движение вокруг своей оси, которая в свою очередь тоже вращается по окружности, радиус которой задан эксцентриситетом винта. В результате такого движения между витками шнека и обоймы образуются полости, которые постоянно перемещаются по направлению от всасывающего отверстия к выходному патрубку.

Попавшая в эти полости жидкость постепенно нагнетается в камеру, откуда под напором вытесняется наружу, а в приемной части насоса тем временем происходит разрежение давления, поэтому вода из скважины устремляется в неё.

В зависимости от количества винтов эти устройства могут быть одновинтовыми или многовинтовыми. Но в системах индивидуального водоснабжения из скважин обычно используются погружные насосы с одним винтом.

Двухвинтовой насос в разрезе

Для получения на выходе чистой питьевой воды на всасывающий патрубок устройства часто монтируется сетчатый фильтр грубой очистки, не пропускающий внутрь крупные частички песка или ила. Если этого недостаточно, то фильтры тонкой очистки устанавливаются уже на поверхности, чаще всего – в техническом помещении дома. Какие именно, определяется после анализа воды (см. Анализ воды из скважины – зачем он нужен и как делать).

Обслуживание и эксплуатация

Простая и надежная конструкция гарантирует потребителям минимум затрат и времени на обслуживание такого оборудования.

Итак:

  • Винт и ротор насоса охлаждается перекачиваемой водой, поэтому он практически не нуждается в профилактическом обслуживании, что очень удобно, так как для этого его приходилось бы периодически доставать из глубокой скважины, а затем вновь устанавливать на место.
  • Но даже если потребуется ремонт или замена каких-то деталей, продуманная конструкция агрегата позволит сделать это своими руками, не прибегая к услугам специалистов и использованию сложного оборудования.
  • Длительный срок службы таких насосов объясняется и отсутствием вибрации при работе, несмотря на высокую мощность и большое число оборотов.
  • Они практически бесшумны, поэтому даже если скважину оборудовать в подвале дома, работающее оборудование не будет создавать дискомфорта.

Установка в скважину

Погружные винтовые насосы монтируются точно так же, как центробежные и любые другие. Они тоже имеют вытянутую цилиндрическую форму со всасывающим отверстием в нижней части, выходным патрубком и проушинами для троса в верхней.

Металлический трос удерживает устройство на заданном уровне, а питание к нему идет через электрический кабель. К выходному патрубку присоединяется шланг или труба, по которой вода подается наверх.

Инструкция по подключению и монтажу насоса:

  • Соберите устройство и убедитесь в его работоспособности;
  • Присоедините к патрубку напорный шланг и стяните его хомутами в нескольких местах по всей длине с кабелем, чтобы последний не провисал;
  • Установите поплавковый выключатель, если он входит в комплект;
  • Закрепите страховочный металлический трос. Это очень ответственный момент: если трос сорвется, достать насос из скважины, вытягивая его за кабель, будет проблематично и чревато поломкой;

Оборудование готово к погружению

Осторожно опустите агрегат в скважину на требуемую глубину, заранее сделав метку на шланге или кабеле;
Закрепите трос на оголовке скважины;
Подключите насос винтовой для скважины к электросети и проверьте его работу.

Устройство не должно вибрировать и издавать сильный шум или стук. Если это не так, значит, где-то вы допустили ошибку или существуют неполадки в самом механизме.

Как подключить глубинный насос к гидроаккумулятору?

Владельцы дач и частных домов нередко интересуются тем, как правильно подключить насос и гидроаккумулятор в одну целую систему. В первую очередь для этого требуется внимательно изучить схему подключения оборудования.
Принцип «насос-обратный клапан-гидроаккумулятор-датчик давления» является наиболее простым и долговечным. Такая схема крайне редко требует ремонта, она не нуждается в обслуживании и частых проверках, и работает полностью автономно. Суть этой схемы заключается в том, что насос перекачивает воду к системе, которая соединена с гидроаккумулятором. Датчик давления в конструкции отвечает за исправную работу насоса.

Если с принципом работы гидроаккумулятора у большинства начинающих вопросов не возникает, то с установкой и подключением к системе водоснабжения на практике все оказывается гораздо сложнее.

По сути, гидроаккумулятор представляет собой резервуар, наполненный водой. Несмотря на простую конструкцию, он играет достаточно важную роль в системе водоснабжения частного дома. В связи с этим крепить устройство необходимо крайне внимательно, стараясь исключить любую возможность появления постороннего шума и вибрации.

Особенно осторожно нужно вести себя с новым баком. Вода в него должна попадать под слабым напором, чтобы слежавшаяся при хранении мембрана медленно вернулась в нормальное рабочее состояние

Подключенный и наполненный водой гидроаккумулятор вначале тестируют работой под слабым давлением. Далее давление нужно постепенно наращивать, пока система водоснабжения не начнет работать в нормальном режиме.

Устройство

Конструктивные особенности погружных насосов характеризуются принципом работы и типом функционального электродвигателя.

Скважинный насос центробежного типа состоит из двух частей – встроенного либо наружного приводного электродвигателя и целевой части прибора. Забор жидкости производится через трубу, которая опускается в источник с водой. Приводной электродвигатель находится при этом на некоторой глубине. Он подпитывается через электрический кабель, защищенный специальной оболочкой.

В принцип работы данного устройства заложено воздействие центробежной силы на гибкую диафрагму, которая, деформируясь, создаёт низкое давление, подающее воду в специальную камеру. В ход идёт пружинный механизм, диафрагма возвращается в исходное положение, клапаны закрывают входное отверстие и вода вытекает наружу.

Погружные насосы при работе находятся ниже погружаемой жидкости, что обеспечивает выкачивания жидких сред со значительной глубины. При этом происходит охлаждение узлов аппарата, что обеспечивает бесперебойную работу насосов, а также позволяет добывать газосодержащие жидкости.

Погружные насосы центробежного типа бывают с индикаторами воды и воздуха. Одни из них работают в результате заполнения водой, другие – воздухом. Все они подразделяются на одноступенчатые и многоступенчатые. Последние создают более высокое давление воды по сравнению с другими, что значительно увеличивает производительность приборов этого типа.

У моделей с вибрационными устройствами забор жидкости производится через нижнюю часть корпуса, что является необходимым условием защиты части скважины от скоплений песка и ила. Конструкции центробежных глубинных насосов наиболее сложные из всех, но при эксплуатации дают высокие показатели качества и надежности.

Вихревые насосы снабжены специальным вибрационным элементом, который и обеспечивает выкачивание воды. Они работают на принципе индукции вихревых потоков, отсюда и получили своё название.

Все погружные насосы обязательно оснащены фильтром грубой очистки, который защищает внутренность корпуса от попадания твёрдых частиц. Как правило, во всех видах погружных насосов используют автоматические датчики, способные остановить процесс перекачивания воды в любой момент, если вдруг по каким-то причинам наступит сбой, перегрев прибора или возникнут неполадки в его работе.

При водоснабжении дач и частных домов погружной глубинный насос монтируется в скважину, колодец или любой другой водоём.

Схема водоснабжения частного дома приводится в действие простым подключением электрокабеля к источнику питания, после чего вода незамедлительно начинает поступать к водостоку, в дом или к месту полива.

Фекальные насосы относятся к дренажному типу, они предназначены для выкачивания канализационных стоков. В габаритных помещениях, ресторанах, магазинах, расположенных в подвальных помещениях зданий и прочих подобных сооружениях, они монтируются вместе с канализационными подстанциями. Они представляют собой агрегат небольшого размера со встроенным насосом.

Работу таких насосов регулирует специальный шкаф управления, обязательно входящий в комплект вместе с прибором. Таких насосов в установке несколько, что обеспечивает слаженную попеременную работу агрегата в целом. Это обеспечивает бесперебойный принцип работы и долговечность насосной станции. При неполадках и поломках один насос сменяет другой.

При затапливании автоматика срабатывает, шкаф получает информацию об изменениях в резервуарах станции и происходит подключение насоса. В том случае, если мощности недостаточно, на помощь приходят другие насосы, которые также подключаются автоматикой. Канализационные станции универсальны, мобильны, просты и непритязательны в обслуживании. При большой мощности они достаточно экономичны и бесшумны, что является их преимуществом. Принцип их работы заключается в отводе сточных вод по наклонным трубам.

В бытовой сфере применяются установки, состоящие из фекального насоса и специального бака. Установка производится довольно быстро и без проблем. Главное – правильно подсоединить насос к баку, и тогда тот будет работать по мере заполнения накопительного резервуара сточными средами. Чем больше сточная яма, тем дольше будет работать фекальный насос. Для подстраховки желательно иметь ручную систему откачки жидких сред из бака.

Компании-производители

Список компаний, как и предлагаемый ими ассортимент, довольно большой. На российском рынке представлена, в основном, продукция отечественных, европейских и китайских производителей. Шнековые насосы бывают разных марок.

Высший ценовой сегмент:

  1. Грундфос (Grundfos). Отличное качество по высокой цене, очень широкий ассортимент. Крупный, всемирно известный производитель.
  2. Гардена (Gardena). Европейский производитель. Цены выше средних. Количество моделей для скважин невелико.

Средний ценовой сегмент:

  1. Сперони (Speroni). Европейский производитель. Достаточно высокое качество и надежность.
  2. Педролло (Pedrollo). Широкий модельный ряд. Международная компания. Высокий уровень надежности продукции.
  3. Акварио (Aquario). Большое количество моделей, есть варианты для узких скважин. Относительно высокая надежность.

Нижний ценовой сегмент:

  1. Водолей. Несколько десятков моделей для скважин. Известный украинский производитель. Недостаточно высокая надежность насосов.
  2. Джилекс. Изделия производятся в России. Популярный бренд. Противоречивые отзывы о качестве продукции.
  3. Беламос. Производство находится в Китае. Надежность соответствует классу.

Использование в бытовых условиях

Применять винтовые погружные насосы для добычи воды из частных скважин стали давно. С их помощью снижают загазованность воды. Если ведется газовая разработка, то агрегаты используют для обезвоживания полезного природного ископаемого. Винтовые погружные устройства применяют для добычи теплых вод из глубоких недр при создании альтернативного отопления, насосы такого типа легко избавляют владельца скважины от различных механических примесей в воде, при этом не выходят из строя. Использование именно этого типа оборудования предопределено следующими показателями:

  • насосы работают тихо, что отличает их от вибрационного оборудования или центробежных агрегатов;
  • оборудование показывает высокий коэффициент полезного действия;
  • структура воды сохраняется в отличие от центробежного оборудования;
  • только одна движущая деталь в конструкции увеличивает срок работы в бытовых условиях.

Читать также: Как подключать зарядное устройство к аккумулятору

В системах автономного водоснабжения, а также функционирования систем для перекачки различных жидкостей используются различные виды насосного оборудования. Для скважин и колодцев в частном секторе чаще всего использую погружные модели, к которым относится и винтовой насос для скважины. Этот вид оборудования находит широкое применение не только в быту, но и в промышленности благодаря своей простой и практически безотказной конструкции.

Виды шнековых конструкций

Главным рабочим органом шнекового оборудования является винтовая пара, состоящая из неподвижного статора и подвижного ротора. Схема устройства и форма рабочего вала механизма определяют название и возможности приборов.

Конструкция шнекового погружного насоса.

Шнековые насосы представляют собой винтовую конструкцию с внутренним зацеплением. Мобильный однозаходный ротор («архимедов винт») выполняет планетарное движение в спиральном статоре. Находясь в постоянном зацеплении, обойма и винт образуют между собой несколько автономных полостей.

При вращении подвижной части пазухи со стороны всасывания увеличиваются в объеме, при этом создается разрежение, вследствие чего происходит заполнение полостей транспортируемой жидкостью. Дальнейшее движение ротора вызывает перемещение ресурса в сторону напорной магистрали.

Винтовые эксцентриковые насосы являются агрегатами объемного действия. Емкостью, способствующей перемещению ресурса, выступает сам кожух механизма. Принцип работы заключается в перекачивании жидкости за счет поступательного движения эксцентрикового вала. При его вращении между статором и ротором создаются полости разрежения.

В результате образовавшегося вакуума происходит забор жидкости из скважины с последующей подачей в напорный трубопровод. Рабочий вал приводится в движение электрическим двигателем, охлаждаемым потоком транспортируемой жидкости.

Погружные типы насосного оборудования

Принципиальная классификация насосов по принципу действия самого оборудования не ограничивается тем как располагается насос на поверхности земли или же внизу у дан скважины, здесь важно то, какие схемы насосов могут быть задействованы в оборудовании скважины. Для погружных насосов в последнее время в отличие от поверхностных характерно большее наличие отличительных принципиальных схем:

Для погружных насосов в последнее время в отличие от поверхностных характерно большее наличие отличительных принципиальных схем:

  • Вибрационные насосы;
  • Центробежные насосы;
  • Шнековые насосы.

Разница в работе таких насосов во многом определяется и типом электродвигателя, приводящего их в движение. Для вибрационного типа это вибрационный двигатель, в котором основное движение осуществляется вибрацией штока, а вот для центробежных и шнековых применяется традиционный асинхронный двигатель с вращающимся валом.

Вибрационные насосы, как и их двигатели, имеют очень ограниченный спектр применения. В большинстве случаев они применимы в качестве насосов открытых водоемов или колодцев. Для скважин возможно их ограниченное применение, ввиду специфики конструкции и условий работы.

Характерными для вибрационных насосов выступают:

  • Небольшая глубина погружения насоса;
  • Возможность подключения только гибкого шланга;
  • Низкая производительность;
  • Высокая опасность заклинивания и застревания в скважине.

 Вторым моментом выступает недостаточный напор этого типа насосов, зачастую для них требуется установка дополнительных насосов, повышающих давление.

Ну, и наконец, вибрационное оборудование противопоказано к установке в скважины на песчаных и илистых грунтах. Вибрация приводит в негодность обсадную трубу, постепенно заиливает скважину, а песок, действующий как абразив просто стирает мембрану, заметно ухудшая и без того скромные показатели работы насоса.

Устройство погружного насоса

Рассмотрим в качестве примера насос «Водолей». Он хорош в эксплуатации и доступен в цене. Он состоит непосредственно из насоса и электрического двигателя. Принцип работы организуется с помощью центробежной силы.

Удержание частей производится за счет крышки с внутренней резьбой. При включении, колеса начинают вращаться, создавая центробежную силу, которая, в свою очередь, перекачивает воду.

Двигатель стандартно состоит из шариковых подшипников, ротора и статора.

«Водолей» способен подавать воду с глубины до 20 метров с минимальным диаметром скважины 1,2 метра. С помощью заслонки можно отрегулировать давление воды. Максимальный объем воды 12 кубических метров в час, при условии, что диаметр шланга будет больше 1,9 сантиметра.

Особенности обслуживания и эксплуатации погружных шнековых насосов

Конструкция устройства показана на фото.

Основные детали и узлы шнекового погружного насоса

Принцип работы таких агрегатов основывается на «архимедовом винте» или шнековом вале, который создает у всасывающего торца разряжение, возникающее в результате продавливания объема жидкости по направлению нагнетательного патрубка.Большую популярность и широту применения погружные насосы получили благодаря своим нескольким важным особенностям:

  • Удобная конструкция. Шнековые насосы обладают достаточной простотой в эксплуатации, что не требует специализированных знаний, и большая часть ремонтных работ может производиться даже в полевых условиях.
    Например, не сложно поменять подшипник с приводного вала, а для замены уплотнения вала нет необходимости выполнять демонтаж насоса.
  • Простота при проведении ремонтных работ. Помимо достаточно несложной замены подшипников, сальников и торцевых уплотнений простоту демонтажа обеспечивает применение стандартизированных самозажимных муфт.
  • Тщательная отработка конструкции. Корпус всасывания изготовлен с учетом отсутствия отложений вокруг него. Кроме обтекаемой формы корпуса, всасывающий патрубок может поворачиваться на 90°.
  • Нет вибрации. Даже большое число оборотов рабочих органов и высокая производственная мощность, которые имеют шнековые электрические насосы, почти не создают вибрации.
    Это объясняется использованием в конструкциях роторов, выполненных методом вытяжки деталей или литьем.
  • Отсутствие вибрации насосов увеличивают их срок службы.

Рекомендации по выбору

Выбирая насос, следует отдать предпочтение устройствам со стальным или чугунным корпусом, так как они более долговечны. Чтобы прибор не сломался от скачков напряжения в электрической сети, рекомендуется установить защиту от перепадов. Чтобы рабочие элементы не изнашивались слишком быстро, следует поставить фильтры.

Для защиты насоса от перегрева и работы всухую лучше установить датчики, если он ими заранее не укомплектован. Рассчитывая мощность, следует выбрать прибор на 20% мощнее, чтобы он постоянно не работал при максимальных нагрузках, так как это быстро приведёт к его поломке.

https://youtube.com/watch?v=cSK_mvsOrTk%3F

Популярные модели бытовых винтовых насосов

Шнековые насосы выпускают многие отечественные и зарубежные производители.

Среди самых распространенных и востребованных у наших потребителей можно отметить следующие марки:

Водолей (Промэлектро, Украина). Погружные насосы Водолей отличаются компактностью и высокой мощностью, могут использоваться для подачи воды из колодцев, открытых водоемов и скважин с внутренним диаметром не менее 10 см. Отлично подходит для устройства водопровода в загородном доме, систем полива и орошения, а также для откачивания воды из бассейнов, резервуаров, затопленных подвалов. В комплект входит синтетический трос для монтажа в скважину или колодец.

Фото насоса Водолей БЦПЭ 0,5-50Г

Беламос (Белоруссия). Эти глубинные насосы для скважин винтовые, выполненные из нержавеющей стали, тоже многофункциональны и универсальны. Применяются для устройства водоснабжения частных домов, садовых и фермерских хозяйств. Обладают высокой мощностью, могут бесперебойно работать на протяжении длительного времени, в конструкцию встроена термозащита двигателя.

Belamos SP-70/6

Unipump ECO VINT (Россия). Эти насосы отличают низкая цена, высокий напор и небольшая производительность, что является оптимальным решением для источников с маленьким дебитом – колодцев и скважин на песок. Отсутствие вибрации не позволяет подниматься мути со дна скважины, при этом даже при высоком содержании в воде механических примесей пропускная способность устройства не снижается.

Бюджетное решение для дачного водоснабжения

Также пользуются популярностью насосы фирмы Grundfos:

Модель насоса Краткие сведения Технические характеристики

Grundfos SQ 2-55

Данная модель предназначена для подачи питьевой воды из скважин малого диаметра. Имеет защиту от перегрева, сухого хода, перегрузок. Высокий КПД обеспечивается за счёт двигателя с постоянным магнитом, и деталей, выполненных из прочных материалов.
  • Подача: 2 м3/час
  • Напор: 55 м
  • Двигатель: однофазный
  • Ступеней: 3
  • Высота: 741 мм
  • Диаметр: 74 мм
  • Вес: 5,2 кг
  • Стоимость: 25700-30500 руб.

Grundfos SPO 3-50 A

Насосы Grundfos SPO 3-50, предназначены для использования в автономных системах водоснабжения и полива. Такую модель можно установить как в пятидюймовую скважину, так и в колодец.

Модели, с маркировкой «В» предназначены для сухой установки, и комплектуются плитой-основанием.

  • Подача: 4,5 м3/час
  • Напор: 48м
  • Двигатель: однофазный
  • Максимальное количество включений: 30 в час
  • Температура перекачиваемой жидкости: 0-+40 град.
  • Диаметр: 127 мм
  • Глубина погружения: 20 м
  • Вес: 16 кг
  • Цена: 20600-28300 руб.

Вибрационный или центробежный

Вибрационное устройство способно выкачивать воду из скважин глубиной до 40 м. Имеют простую конструкцию и сравнительно небольшую цену. Вибрационный насос не требует постоянного техобслуживания, и имеет небольшой вес и габариты. Но он неспособен работать длительное время, а также может выдавать недостаточно сильный напор. Самый главный недостаток – из-за вибрации разрушаются стенки скважины, и она постепенно засыпается.

Схема устройства вибрационного насоса

Центробежный насос в отличие от вибрационного, работает без ущерба для стен скважины и не издаёт шума. Также существует большой выбор устройств этого типа с разными характеристиками.

Рабочее колесо центробежного насоса состоит из переднего и заднего дисков, а между ними находятся лопасти, направленные в противоположную сторону его движения. Именно от количества этих колёс и зависит высота напора, чем их больше, тем он выше. Поэтому центробежные насосы имеют разную высоту.

Обратите внимание! В отличие от всех предыдущих устройств, центробежные насосы способны работать длительное время, а также они более энергоэффективны.
Принцип работы центробежного насоса