Шнековый насос для скважины: как работает, виды

Конструктивные особенности глубинных насосов

Устройство глубинного насоса и его конструктивные особенности во многом определяются принципом действия и типом приводного электродвигателя этой гидромашины. Забор перекачиваемой жидкой среды при использовании таких насосов осуществляется по специальной трубе, помещаемой в шахту обслуживаемой скважины или в колодец. За электропитание приводного электродвигателя, располагаемого на определенной глубине, отвечает электрический кабель, помещенный в защитную оболочку.

В устройстве скважинного насоса центробежного типа можно выделить две основные части:

• приводной электродвигатель, который может быть встроенным или наружным;
• непосредственно саму насосную часть оборудования.

Устройство центробежного скважинного насоса

Если приводной двигатель насоса является встроенным, его, как правило, размещают в нижней части устройства. Забор воды при использовании насосов данного типа может осуществляться как через верхнюю, так и через нижнюю часть их корпуса. Предпочтение в данном случае отдают забору перекачиваемой жидкости через нижнюю часть корпуса, так как это позволяет прочистить глубинную часть скважины от скапливающихся в ней ила и песка. Погружные насосные устройства, что очень удобно, охлаждаются жидкой средой, в которую они помещены. Это позволяет защитить такие устройства от перегрева, способного быстро привести их в негодность. Глубинные насосы центробежного типа, хотя и являются более сложными по конструкции, чем вибрационные устройства, отличаются более высокой надежностью, производительностью и более длительным эксплуатационным сроком.

Подвес насоса должен выдерживать нагрузку, превышающую вес насоса в 5–10 раз

Основными элементами конструкции вихревых погружных насосов являются корпус, специальный стакан, приводной электродвигатель и вибратор. Вибратор в данных устройствах является самым сложным конструктивным элементом, состоящим из якоря, резинового амортизатора и регулирующих шайб. Необходимые условия для забора жидкости из скважины, осуществляемого вибрационным насосом, создает его резиновый амортизатор, который в процессе работы такого устройства сжимается и разжимается.

Обязательным элементом оснащения погружного насосного оборудования является фильтр грубой очистки, защищающий внутреннюю часть таких устройств от попадания в нее твердых включений, содержащихся в перекачиваемой среде. Для обеспечения более эффективной работы погружного насосного оборудования и обеспечения его защиты от негативных факторов используются различные датчики, автоматически останавливающие насос при возникновении внештатных ситуаций (слишком высоком содержании в составе перекачиваемой жидкости ила и песка, снижении уровня воды в скважине и др.).

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.

Виды погружных насосов для скважины

Чаще всего владельцы частных домов для выкачки питьевой воды из скважины предпочтение отдают насосам погружного типа. В сравнении с поверхностными аналогами они меньше шумят, долговечней, компактней и не так сильно подвержены воздействию колебаний температур уличного воздуха. Плюс агрегат на поверхности не всегда способен поднять воду с большой глубины.

Все модели погружных скважинных насосов подразделяются на две категории:

1. Вибрационные.
2. Центробежные.

В первом случае подкачка воды осуществляется за счет колебаний специальной мембраны, а во втором благодаря вращающемуся диску с лопастями.

Вибрационные

При выборе насоса вибрационного вида важно понимать, что все они оказывают негативное влияние на целостность скважины. Создаваемая такими агрегатами вибрация пусть медленно, но неумолимо ее разрушает

Плюс грунт на дне и вокруг нижнего конца скважинной конструкции при работе глубинного насоса также постепенно изменяет свою структуру. В результате процесс заиливания во многих случаях резко ускоряется.

Примеры вибрационных моделей

Однако у вибрационных насосов есть немало плюсов, среди которых числятся:

Схема установки вибрационного насоса

Вибрационный насос – это идеальный выбор, когда надо раскачать или прочистить скважину. Он вместе с водой поднимает и весь ил со дна. Это одновременно плюс и недостаток данных моделей. Для питья такая жидкость без дополнительной фильтрации не подходит. Однако чтобы промыть сетчатый фильтр на конце обсадной трубы, вибрационный скважинный насос подойдет оптимально.

Центробежные

У центробежного насоса для скважины более высокая производительность. Внутри него вращается одно или несколько рабочих колес с лопастями, которые создают разряжение по центру агрегата, куда и втягивается вода снизу. Скважинные насосы центробежного типа практически бесшумны и способны жидкость поднять с очень больших глубин.

Центробежные модели

Единственный их существенный недостаток – чувствительность к примесям. Чистота поступающего в них водяного потока должен быть высокой. Иначе рабочие элементы гидронасоса начнут истираться и выходить из строя. Прежде чем выбрать насос такого класса для своего дома, необходимо провести анализ воды в скважине. Если механических примесей более 100 г/кубометр, то придется устанавливать вибрационный аналог.

Принцип работы центробежных насосов

Шнековые

Один из типов глубинных насосов в качестве рабочего механизма использует протяжный винт или шнек. Удлиненная форма устройства оптимально подходит для узких скважин. Агрегат может качать воду с примесями песка. Он создает мощный и ровный напор.

Устройство винтового агрегата

Особенности эксплуатации шнековых насосов

Рассматриваемые насосы винтовые характеризуются достаточно большим количество эксплуатационных особенностей, которые должны учитываться. Примером можно назвать следующее:

1. Подобное насосное оборудование просто в обслуживании и ремонте. Примером можно назвать то, что часто выполняется демонтаж подшипника вала даже в полевых условиях. Сальники, которые часто выходят из строя можно заменить без применения специального оборудования. К основной части можно добраться при применении обычных слесарных инструментов.
2. В большинстве случаев корпус изготовлен таким образом, чтобы патрубки позиционировались вдоль центральной оси. В продаже есть вариант исполнения, который имеет патрубки, расположенные под углом 90 градусов в отношении центральной оси. Некоторые модели снабжаются специальными патрубками, которые исключают вероятность образования илистых отложений. Поэтому перекачивание жидкой среды не становится причиной снижения пропускной способности.
3. Основная часть конструкции представлена шнековым валом. Он производится при применении технологии литья с последующей высокоточной механической обработкой. Этот момент определяет то, что шнековый насос на момент работы не становится причиной возникновения вибрации и шума. Именно отсутствие вибрации становится причиной длительного эксплуатационного срока.

В целом можно сказать, что шнековый насос обладает весьма привлекательными эксплуатационными характеристиками.

Как используются

Если в колодце устанавливается шнековый насос, то нужно выбрать модель, которая будет крепиться на его стенках и не сильно шуметь. Покупая такое оборудование, нужно быть уверенным, что уровень воды будет постоянным. В целях гигиены и безопасности для здоровья домочадцев погружной винтовой насос для скважины, используемый для питья, лучше больше нигде не использовать. Чтобы шнековый насос не засорялся мелкими адгезивными частицами или грунтом, он должен быть вмонтирован на метр выше дна скважины или колодца.

Принцип работы винтовых насосов для скважин рассчитан на использование их в более суровых условиях, так как на них не влияют загрязненность и мутность воды. Для скважинных агрегатов предусмотрена защита от сухого хода, так как они почти полностью погружены в воду и хорошо охлаждаются.

Использование насоса в жестких условиях

Принцип работы

Оборудование поддерживает постоянный поток — в отличие от пульсирующего ритма перекачиваемой среды у центробежных вариантов техники — эта характеристика важна для работы на большой глубине. Особенности работы и конструкционные составляющие самовсасывающих объемных насосов с использованием принципа многоступенчатой структуры:

• В конструкции предусмотрен один вертикальный вал, это способствует сокращению поперечных размеров до минимальных показателей. Из-за полученной конфигурации насосы применяют в скважинах и абиссинских колодцах.
• В качестве емкости для перекачиваемой жидкости используется насосный корпус, изготавливаемый для эксплуатации в условиях скважин из высококачественного металла, так как полимеры не выдерживают создаваемые нагрузки.
• Движение жидкости обеспечивается за счет действия шнекового винта (ротора), при вращении которого жидкость забирается из скважины, разгоняется, ей придается напор и дальше она движется по шлангу.
• Ротор работает от электрического двигателя, движение ему сообщается через жесткий вал. Стабильность действия установки обеспечивается с помощью подшипникового комплекта и других узлов, которые подбираются конструкторами в зависимости от класса агрегата.
• Ротор являет собой стальной винт (однозаходный шнек) круглого сечения, у которого широкий резьбовой шаг. Статор представлен в конструкции тем же сечением, но у него шаг резьбы больше в два раза. Своим вращением внутри статора ротор захватывает воду от всасывающего патрубка и направляет его к отводящему проходу.
• Качество насоса зависит от сложности внутреннего устройства, чем выше показатель, тем более продляется срок эксплуатации из-за минимизации износа приводов и шнека.
• У трансмиссионных насосов в отличие от погружных двигатель располагается на поверхности, рядом с водозаборной скважиной, с насосным устройством соединен промежуточным валом. Такие агрегаты способны поднимать нефть с глубины на поверхность с глубины 125−130 м при подаче 1200 м³ в час.
• У трансмиссионных устройств насосная часть состоит из нескольких чугунных секций, соединенных шпильками. Каждая камера содержит рабочее центробежное колесо и вал, все секции подходят к одной сетке, пропускающей воду.
• Несколько рабочих секций позволяют устанавливать требуемый напор и регулировать его, при этом с напорным трубопроводом узел взаимодействует через фланец, находящийся на верхнем корпусе секции. Трансмиссия располагается внутри защитной трубы с маслом. Собирают секции постепенно, увеличивая их количество по мере вхождения в скважину.

Погружные конструкции насосов отличаются жестким соединением двигателя и вала, поэтому нет необходимости использовать трансмиссионный вал, что способствует упрощению конструкции. Погружные агрегаты успешно устанавливают в кривые стволы, а рабочая постройка для оборудования над устьем скважины меньше по объему. Насосы погружной конструкции отличаются большим эксплуатационным сроком по сравнению с другими вариантами, так как благодаря надежной конструкции значительно уменьшается вибрация.

Установка в скважину

Монтаж скважинных насосов должен выполняться в соответствии c действующими правилами техники безопасности:

• Перекачивающее оборудование устанавливается только после завершения сварочных работ по прокладке напорной магистрали.
• Диаметр выработки для установки прибора должен гарантировать свободный проход механизма в комплекте с кабелем.
• Убедиться, что дебит источника соответствует производительности установки.
• Соединить выходной патрубок с напорной трубопроводной арматурой.
• Проверить герметичность магистрали.
• Устройство опустить в скважину с использованием цепи или прочного стального троса. Крепление подвески производится к специальным проушинам, размещенным на выходном патрубке механизма.
• Электрический кабель закрепить на подающей трубе при помощи хомутов с промежутком 2-3 м по всей длине магистрали.
• Установку насоса выполняют таким образом, чтобы при самом низком дебите скважиныприбор находился на уровне 1 м от дна выработки.
• Корпус электродвигателя необходимо располагать выше фильтрующего элемента.
• В случае если размер отверстия намного превышает диаметр насоса, нужно установить дополнительный кожух вокруг прибора для создания потока воды и эффективного охлаждения привода.
• После фиксации троса подвески к оголовку скважины подключить электропитание.
• Из подающей и напорной магистрали удалить воздух во избежание скачков давления при запуске оборудования.

Скважинные погружные насосы для воды

Погружные насосы устанавливаются в водоносный слой шахты скважины (подвешиваются на тросе). Корпус их выполняют из материалов, не подверженных негативному влиянию коррозии – нержавеющей стали, высокопрочного пластика. Насосы имеют водяное охлаждение, на всасе установлена защитная сетка от попадания крупных частиц.

Продвинутые модели имеют качественную автоматику безопасности – защиту от сухого хода, защиту от перегрева. Также устанавливаются встроенные фильтры тонкой очистки, обратный клапан. Кабель питания прокладывается совместно с трубопроводом подачи воды на этапе строительства.

По конструкции и принципу действия выделяют следующие виды насосов погружного типа:

1. Центробежные;
2. Вибрационные (импульсные);
3. Винтовые;
4. Вихревые.

Погружные насосы отличаются очень высоким показателем напора – более 100 метров водного столба (более 10 кгс/см2). Этот показатель сделал их основным видом оборудования для источников воды глубиной более 9 – 10 метров. Погружные насосы отличаются отсутствием шума, неприхотливостью, но затруднен контроль за их работой из-за удаленности.

Скважинные погружные центробежные насосы

Центробежные насосы – самая популярная модель. Принцип их работы основан на использовании центробежных сил. В корпусе насоса размещено рабочее колесо с лопатками (изогнутыми лопастями). В центральную часть корпуса засасывается вода, колесо вращается и придает воде направление движения от центра к стенке корпуса. При этом создается некоторое избыточное давление.

На корпусе расположен нагнетательный патрубок – через него вода выходит из насоса, имея рабочее давление. Для высоких значений давления воды (напора) несколько корпусов устанавливаются последовательно, давление повышается по ступеням. Агрегаты с большим напором могут иметь высоту корпуса до 2 метров.

Рабочие элементы – колесо, уплотнения и прочее – выполняются из нержавеющих материалов.

Погружные вибрационные насосы для скважин

Вибрационные насосы работают по принципу мембранного импульса. Электрическая катушка подает механический импульс на поршень, поршень передает усилие мембране. Мембрана выгибается, в диафрагму засасывается порция воды.

Затем поршень совершает обратный ход, при этом клапан на всасе закрывается, мембрана вытесняет воду в нагнетательный патрубок. Режим работы имеет большую частоту и цикличность – за счет этого возникает постоянный поток воды.

Вибрационные насосы создают напор до 20 метров водного столба, срок их службы ограничивается лишь показателем срока работы мембраны. Недостаток этого типа оборудования – при отсутствии большого зазора до обсадки и грунта вибрация постоянно поднимает взвесь частиц. Это постепенно разрушает скважину, засоряет воду.

Погружные винтовые насосы для скважин

Винтовой насос устроен по принципу «мясорубки без ножа». В статоре с направляющими каналами расположен вращающийся винт (шнек). Он придает ускорение засасываемому объему воды, направляет его с давлением к выходу из корпуса. Насосы этого типа способны создавать напор до 60 метров водяного столба (6 кгс/см2).

Вихревые насосы для скважин

Довольно редкий для применения вид – вихревой насос. Рабочее колесо агрегата имеет особую оптимизированную конфигурацию – это придает потоку турбулентную составляющую движения.

Вихревые насосы создают очень высокий напор, но отличаются непродолжительным сроком службы. Это обусловлено высокой механической нагрузкой на рабочее колесо, увеличенное значение частоты оборотов.

Эксплуатация и обслуживание устройства

Перед покупкой нужно ознакомиться с основными правилами пользования и обслуживания оборудования:

1. Нельзя допускать простой агрегата. Если насос погружен в рабочую среду, он должен постоянно функционировать;
2. Контроль за состоянием агрегата;
3. Всегда соблюдать правила, изложенные в инструкции по установке. Нужно соблюдать допустимую глубину опускания и правила эксплуатации дополнительного оборудования.

Также следует учитывать, что монтаж такого оборудования выполняется самостоятельно только при наличии соответствующих навыков. В противном случае монтаж оборудования лучше доверять достаточно квалифицированным специалистам, чтобы последующая эксплуатация насоса не была сопряжена с множеством проблем.

Устройство и конструктивные особенности

В домашних условиях используется два типа насосов:

1. Погружные.
2. Поверхностные.

В первом случае помпа опускается в источник на определенную глубину. Сверху остается весь управляющий блок.

Поверхностные аппараты на воду монтируются поблизости к водозабору. Вниз опускается труба, по которой всасывается жидкость. Практичность работы этого устройства зависит от уровня залегания воды. Их актуально применять для источника до 8 метров.

Погружной применяется при обустройстве артезианского или фильтрационного источника

Важно учитывать, что поверхностные модели шумные, поэтому для установки следует соорудить кессон или размещать их в специальном помещении

Принцип работы

Поверхностные модели втягивают воду. Что касается погружных, то они выталкивают ее

Учитывая эту особенность, важно знать глубину источника

Поверхностные аппараты имеют разный принцип работы. Известны такие варианты:

• Ручные.
• Самовсасывающие.
• Эжекторные.

Погружные агрегаты делятся по принципу работы:

• Центробежные.
• Вибрационные.
• Винтовые.
• Вихревые.
• Артезианские.
• Глубинные.

Все эти типы помп имеют разный принцип действия.

Устройство

Помпа высокой производительности будет иметь более мощный корпус. Это также влияет и на вес изделия. Особенность устройства той или иной помпы сводится к тому, чтобы она работала без сильных нагрузок. Соответственно выбор скважинного насоса следует делать с небольшим запасом мощности.

Как установить погружной насос

Рассмотрев все преимущества и недостатки погружного винтового насоса, можно приступать к установке оборудования. Первым делом следует проверить параметры скважины. Скважинный насос монтируется вертикально, поэтому нужно проверить глубину ямы на прямолинейность и соответствие встраиваемому агрегату.

Проверить соответствие насоса и скважины можно при помощи отрезка трубы, который на несколько миллиметров больше в диаметре, опустив его на нужную глубину. Здесь будут хорошо видны все выступы, кривизна самой скважины, которые будут исправлены на этапе подготовительных работ.

Предварительно перед монтажом подготавливается оборудование – это сам насос, также специальный бак и для поддержания давления манометр, пояса крепления кабеля, хомуты, грузоподъемные устройства и т.д. Помимо этого, потребуется пятиканальный выход, клапаны, ниппель и, естественно, наконечник, чтобы была возможность закрыть колодец. Дополнительно устанавливается выключатель, который поможет управлять всей системой насосного оборудования.

Схема подключения погружного насоса внедряется поэтапно

Если винтовые скважинные насосы куплены у проверенного производителя, то поставляемое оборудование уже полностью укомплектовано, проверено, все механизмы отрегулированы. По схеме подключения шнекового насоса погружного сначала осуществляется установка резинового ниппеля и клапана при помощи шланга. После того, как все соединения будут очищены и герметизированы, они изолируются лентой, качество проделанной работы нужно будет проверить. После этого ниппель нужно будет соединить с возвратным клапаном и путем присоединения к выводному отверстию проверить его работоспособность.

Далее после фиксирования трубы ниппелем можно приступать к подключению шланга водоснабжения насосного оборудования. Параллельно устанавливается шланг, ведущий к дому, конкретно к накопительному баку. Такая схема очень надежна, она защитит трубопроводы от протечки и поломки. Соединение осуществляется после того, как кабель будет протянут через наконечник, и далее уже скважина или колодец закрывается, чтобы избежать попадание туда мусора.

Процесс погружения насоса на глубину

Как и любое оборудование, устанавливаемое своими руками, предварительно перед его запуском нужно подробно ознакомиться с инструкцией. В начале работы может быть указано в обязательном порядке наполнить насос фильтрованной водой, а не водой из скважины или наоборот. Категорически запрещается производить запуск оборудования сразу после спускания его под воду, нужно выдержать не менее 2-3 часов перед началом работы.

Сначала к насосу присоединяется водоподъемная труба, на месте стыка обязательно закрепляется монтажный хомут. Далее поднимают вертикально узел и уже его спускают на глубину скважины. Во время спуска насоса нужно быть уверенным в надежности хомутов, чтобы агрегат не соскользнул вниз.

Важным моментом является крепление питающего кабеля к водоподъемной трубе с интервалом в три метра, далее его спускают одновременно с насосом при его погружении. Когда будет спущено последнее звено на глубину скважины, тогда нужно закрепить колонну труб к плите опоры. После спуска обсадной трубы на водоподъемной устанавливается отвод, чтобы присоединить запорную арматуру и напорный трубопровод.

Только после того, как будет установлена вся предохранительная автоматика, можно будет вводить агрегат в эксплуатацию. Первое время следует следить за работой погружного насоса, чтобы при возникновении первых неполадок сразу же их устранить. Готовым к эксплуатации оборудованием его можно считать только после нескольких дней или недели использования без проблем.

Чтобы установить самостоятельно погружное оборудование в колодец или скважину, нужно подробно изучить принцип действия винтового насоса и его назначение, так как устройство представляет собой сложный механизм. Выбрать оптимальный вариант механизма для своего участка можно, изучив характеристики моделей и отзывы по ним, а также рейтинг популярных производителей.