Давление насоса

Давление насоса

Многие очень смутно представляют практическую работу того или иного типа насосов в зависимости от их классификации. Но это дело вполне разрешимое, если ознакомиться со статьями, расположенными в подразделе сайта интернет-гипермаркета NASOSOV.BY «Статьи», которые конкретно рассказывают, на каком принципе работают те или иные типы насосов: « Классификация насосов согласно их конструкции », «Насос. Объемные насосы», «Насос. Динамические насосы (продолжение)».

Теперь попробуем рассказать, что такое давление, создаваемое насосом. Практически, объясним, что такое напор, который может создать агрегат на выходе и на что он влияет.

Что такое давление и напор, которые может создать насос

При своей работе насос создает прирост удельной энергии жидкости, которую он перекачивает, другими словами потенциальную энергию, относительно к 1 кГ массы воды.

Полная ее величина для полного объема раствора при входе в агрегат зависит от входного сечения трубопровода приемника «S1», удельной плотности потока «p» и скорости прохождения потока «v». Тогда, если сечение взять за величину центра сечения трубопровода Z1формулу удельной энергии на входе в насос: Э1 = Z1g + p1/q +v12/2 .

Теперь выведем формулу удельной энергии потока на выходе из насоса при сечении трубопровода S2, тогда при аналогичных данных, как для сечения 1-1 получим: Э2 = Z2g + p2/q +v22/2 , соответственно легко вычислить прирост энергии потока при работе насоса:

Э2 – Э1 = p/q = (Z2 – Z1)g + (p2 – p1)/q + (v22 – v12)/2 и вот получаем формулу давления насоса «Р»: p = (Z2 – Z1)gq + (p2 – p1) + q(v22 – v12)/2

Теперь можем показать формулу от понятия «напор жидкости», в каждом сечении трубы (на входе в насос и на выходе из него): Н = (Z2 – Z1) + (p2 – p1)/qg + (v22 – v12)/2g.

Если верить этой формуле, то напорные возможности насоса состоят из суммарной величины манометрического напора + разность квадратов скоростей потока жидкости во всасывающем и напорном патрубках агрегата.

Проектировщики насосов рассчитывают величину напора будущего агрегата по формуле:

Н = Нг.в. + Нг.н. + hп.в. + hп.н ., где уже Нг.в и Нг.н — геометрические высоты соответственных патрубков – всасывания и нагнетания, а hп.в. и hп.н – потери напора в соответствующих трубопроводах – всасывающем и напорном (нагнетающем).

Отсюда видно, что напор, который может развить насос равняется суммарной величине геометрических высот всасывающего и нагнетающего патрубков + суммарное значение потерь напора жидкости при ее движении от приемного резервуара (емкости) до места вытекания струи из нагнетательной магистральной трубы.

Практическое использование возможности насоса по созданию определенной величины давления, напора

На практике, когда мы выбираем насос, то сразу обращаем внимание, на какую высоту он может поднять столб воды определенного давления, чтобы примерно знать, сможет агрегат доставить воду к расходным кранам на втором (примерно) этаже вашего автономного дома. Или как справится насос с поднятием воды со скважины глубиной в 100 метров.

Мы уже все давно видели такие графики в инструкциях по эксплуатации того или иного насоса и не хотели понять, что на них изображен процесс изменения напора насоса в зависимости, например, от производительности.

Оказывается, чем больше воды насос выдает в нагнетающий патрубок, тем будет меньше величина напора струи воды при открытых кранах расхода. Напор можно измерить на выходе из насоса, а с увеличением высоты подачи воды (а так же при увеличении длины горизонтальных участков), напор от насоса будет пропорционально уменьшаться на определенную величину.

Если и без особых вычислений, параметры насоса по возможности создать определенное давление на выходе (напор в метрах высоты подачи воды) не совпадают с вашими желаниями, а по иному магистраль никак не провести в вашем конкретном случае, попробуйте применить промежуточные насосы повышения давления в водной магистрали или покупайте несколько насосов разного предназначения, которые в суммарной работе помогут обеспечить ваш дом и все хозяйство живительной влагой.

Назначение и виды насосов повышающие давления воды

Все существующие модификации насосного оборудования предназначены для создания требуемого напора в магистральных трубопроводах и отопительном контуре. Добиться оптимальных параметров в магистрали можно двумя способами:

• Установкой в систему циркуляционного насоса;
• Использованием самовсасывающего агрегата высокой мощности.

Какой вариант будет наиболее приемлемым, зависит от причин пониженного давления.

Циркуляционный насос

Использование таких устройств целесообразно при пониженном давлении в магистрали. Установка одного или нескольких циркуляционных агрегатов обеспечит необходимое рабочие характеристики в отдельно взятой квартире. Количество и место расположения насосов в магистрали определяется в зависимости от расположения точек раздачи и начального давления воды в системе.

Как правило, циркуляционные насосы отличаются компактными габаритными размерами и относительно невысокой мощностью, что существенно упрощает монтаж этого оборудования. Существующие модели классифицируют по следующим параметрам:

По способу охлаждения:

• С охлаждением рабочей средой, такие установки условно называют «мокрыми». Охлаждение в таких системах осуществляется за счет постоянного непосредственного контакта теплоносителя с трущимися поверхностями. «Мокрые» насосы не отличаются высоким КПД, однако их производительности достаточно для повышения рабочего давления на 1 – 3 атм. Невысокий уровень шума позволяет использовать такие устройства в квартирах и частных домах.
• С отдельной системой охлаждения, иногда называемые «сухими». Производительность и КПД таких насосов выше, однако их применение сопряжено с большей шумностью, кроме того, такие устройства имеют большие габаритные размеры.

По типу включения:

• С ручным запуском. Такие устройства включают и выключают по мере необходимости, в зависимости от напора воды в магистрали;
• С автоматическим запуском. Включение и выключение агрегата осуществляется по сигналу, поступающему от датчика потока, контролирующего расход жидкости. При отсутствии расхода насос автоматически прекращает работу, а при открытии водозабора – включается вновь.
• Универсальные устройства. Такие повысительные насосы для воды оборудованы специальным переключателем, обеспечивающим возможность работы как в ручном, так и в автоматическом режиме.

По способу регулировки угловой скорости крыльчатки:

• Без регулировки. Такие приборы способны работать только в одном режиме, независимо от параметров подачи;
• Со ступенчато регулировкой. Такие модели имеют от 2 до 4 скоростных режимов. Необходимая частота вращения турбины выбирается исходя из напора во входном патрубке;
• С бесступенчатой регулировкой. Угловая скорость рабочего колеса может изменяться плавно, что обеспечивает оптимальную производительность устройства.

По расположению приводного вала

• С горизонтальным расположением;
• С вертикальным расположением;
• Универсальные. При монтаже таких моделей допускается как горизонтальное, так и вертикальное расположение приводного вала.

Использование циркуляционного насоса является наиболее простым способом повышения напора воды в водопроводной магистрали.

Всасывающие насосные установки

В отличие от обычного циркуляционного устройства, всасывающая насосная установка позволяет обеспечить необходимый напор жидкости не только на отдельном отрезке трубопровода, а во всем контуре. Такие повышающие насосы способны поднимать давление воды на высоту до 12 м, а их минимальная производительность составляет 2 м3/ч. Кроме этого, система укомплектована гидроаккумулятором, обеспечивающим стабильность работы насосной станции.

Различают 2 типа самовсасывающих установок:

• Центробежные. Работа таких насосов основана на принципе создания избыточного давления у наружных стенок рабочей камеры за счет вращения рабочего колеса. Одновременно с этим, в центральной части образуется зона пониженного давления, за счет чего и происходит всасывание рабочей среды.
• Вихревые. Принцип работы этих устройств основан на создании сдвоенного вихревого потока. Рабочее колесо с плоскими перегородками при вращении отбрасывает жидкость к стенкам корпуса, увеличивая ее кинетическую энергию и рабочее давление. Вихревые насосные установки не боятся попадания воздуха в рабочую зону и обеспечивают больший напор, чем центробежные аналоги. К недостаткам можно отнести низкий КПД (40 – 50 %), и чувствительность агрегата к наличию различных загрязнителей в рабочей среде.

Применение вихревых и центробежных самовсасывающих насосных модулей целесообразно для увеличения рабочего давления в многоэтажных постройках и частных коттеджах, имеющих 2 и более этажей.

Некоторые разновидности

Тип К. Насосы центробежные консольные с односторонним или двусторонним входом.

Получили распространение для циркуляции воды в схемах центрального отопления, снабжения водой общественных зданий, жилых домов, организаций и др. (Статью о центробежных насосах для воды Вы можете прочитать здесь).

Насосы этого типа обладают производительностью от 4-х до 360 м3/ч и напором от 8 до 98 м.в.с.

Тип КМ. Консольно-моноблочные.

По сравнению с насосами типа К у них отсутствует собственный вал.

Корпус насоса соединен с фланцем электродвигателя. Проточные части одинаковы.

Обладают одинаковыми параметрами с насосами типа К.

Вертикальные насосы. Патрубки всасывания и напора в них с горизонтальным расположением в линию. Двигатель с наличием вертикального вала устанавливается сверху насоса.

Такая конструкция способствует компактности и удобному расположению разводки трубопроводов.

Боковое поступление жидкости к насосу реализуется плавным подводом всасывающего канала. Он направлен к рабочему колесу снизу.

Трубы для перекачки жидкости

Трубы, расположенные после насоса, являются напорными и должны быть оборудованы защитными устройствами. Запорные задвижки или более современные шаровые краны обязательно должны быть на каждом напорном участке трубопровода. Задвижки и краны регулируют силу подачи жидкости, а при необходимости могут полностью перекрыть трубу — например, при аварийной ситуации или для ремонта.

запорные задвижки

Если напор жидкости может достичь 20 м, на трубопровод между запорной задвижкой и патрубком необходимо установить обратный клапан. Задача обратного клапана — предотвратить обратное движение жидкости в случае внезапной остановки и гидроудара в системе. Если обратный клапан сломается, поток жидкости способен провернуть вал в обратную сторону — это может привести к механической поломке. Также возможна работа на холостом ходу, что приведет к перегреву двигателя.

Напор циркуляционного насоса

Мы уже установили, что напор насоса — это давление, необходимое для того, чтобы протолкнуть жидкость на заданную высоту. Циркуляционные насосы нашли себя в системах отопления, именно с их помощью обеспечивается бесперебойная циркуляция источника тепла в системе. Конечно, к выбору циркуляционного насоса необходимо подойти более осознанно и требовательно, понимая, что от этого во многом зависит эффективность и бесперебойность его использования, что так важно для многоквартирных домов. Такие насосы надежны, эффективны и отлично показали себя даже в многоквартирных домах. Безусловно, такой насос также должен подбираться исходя из напора. Напор циркуляционного насоса не имеет никакой связи, а, соответственно, зависимости от высоты здания. Главное здесь — гидравлическое сопротивление трассы. И вот тут для расчета потребуется следующая формула:

H = (R * L + Z сумма) / ( p * g ), где:

L — протяженность трубопровода, измеряющаяся в метрах;

Z сумма — суммарное число коэффициентом запаса для конструктивных элементов трубопровода (для фитингов и арматуры эта величина равна 1,3; для термостатических вентилей — 1,7; а для смесителей — 1,2);

р — плотность воды, из школьного курса физики мы помним, что она составляет 1000 кг/м3;

g — ускорение свободного падения, величина которого берется в среднем значении — 9,8 м/с2.

Получается, зная все основные параметры определить тот напор воды, который необходим вам в конкретной ситуации, довольно просто, для этого вам не придется привлекать специалистов.

Останов насоса

Нормальная остановка насоса производится с блочного щита. На местном щите имеется только аварийная кнопка для экстренной остановки насоса. Для нормальной остановки насоса необходимо:

1. Включить электромасляный насос, проверить, что давление масла повысилось;
2. Ключ блокировки отключаемого насоса поставить в положение «ДЕБЛОКИРОВАНО»;
3. Закрыть напорную задвижку. Проверить, что она закрылась;
4. Убедиться, что при снижении расхода ниже 130 т/ч рециркуляция открылась;
5. Ключом управления отключить насос, записать время выбега. Нормальный выбег 60 сек.. Электромасляный насос работает 5 минут после отключения ПЭН;
6. Прикрыть воду на охлаждение масла и двигателя;
7. Проверить закрытие обратного клапана.
8. Если насос вводится в резерв, то открыть напорную задвижку и убедиться, что обратный клапан закрылся, т.е. ротор при полном открытии задвижки на напоре остаётся неподвижным. При обнаружении вращения ротора в обратную сторону, что свидетельствует о незакрытом или неплотности обратного клапана, немедленно включить электромасляный насос, закрыть напорную задвижку и сообщить НС ТО. Эксплуатация насоса с неисправным обратным клапаном запрещается.
9. Через 5 минут после отключения насоса автоматически отключается ЭМН.
10. При вводе насоса в. резерв с исправным обратным клапаном после отключения напорной задвижки — поставить ключ АВР в положение РЕЗЕРВ».
11. Сообщить начальнику смены об остановке насоса, записать время.
12. О всех замечаниях, дефектах по закрытию обратных клапанов немедленно сообщить руководству цеха.
13. Категорически запрещается включать эл. двигатель насоса, вращающегося в обратную сторону.
14. Случаях, когда напорная задвижка по какой-либо причине не закрывается. то насос отключить только после закрытия следующей отключающей задвижки
15. Эл. двигатель питательного насоса допускает по условиям нагрева не более 2-х пусков из холодного состояния. Последующие пуски через каждые полчаса. Исключения могут быть сделаны только в аварийных случаях.
16. При выводе питательного насоса в ремонт;

• а). остановить насос согласно инструкции;

• б). закрыть задвижки на нагнетании и рециркуляции и обжать их вручную;
• в). разобрать эл. схемы двигателя насоса и напорной задвижки;
• г). немедленно закрывая задвижку на всасе ПЭН. смотреть за давлением на всасе насоса и в случае его повышения немедленно открыть всасывающую задвижку. Определить какая задвижка пропускает;

• д). открыть дренажи для опорожнения насоса;
• е). выполнить мероприятия по подготовке к ремонту по наряду.

Как выбрать погружной насос с автоматикой для колодца

Погружные насосы работают в воде, это предъявляет к ним особые требования по прочности и безопасности.

Из статьи вы узнаете, как работают, чем отличаются друг от друга разные виды насосов и как выбрать насос для колодца.

Типы насосов

Результат применения любых типов насосов одинаков – подача воды к кранам, при этом разные типы насосов работают на различных принципах.

Чем отличаются вибрационный и центробежный насосы? В центробежном насосе давление воды создается крыльчаткой (шестеренкой). Электродвигатель насоса крутит ее в камере и вода под действием центробежной силы поднимается вверх по шлангу. В вибрационном насосе давление создается поршнем, который двигается вверх-вниз.

Катушка индуктивности, подключенная к сети 220 вольт, создает переменное магнитное поле. Когда магнитное поле увеличивается, поршень притягивается к катушке и вода заполняет рабочую камеру насоса. Когда сила магнитного поля уменьшается, упругая пластина поршня двигает его в обратную сторону. Впускной клапан закрывается, и поршень выдавливает воду из камеры.

По каким параметрам выбирают насосы

Преимущества и недостатки центробежных насосов

Мощность и производительность в 2-3 раза выше по сравнению с вибрационными. При перекачивании чистой воды (без примеси ила, слизи и грязи) средний срок службы превышает 5 лет. Растворенный в воде ил и камешки размером 1-2 мм снижают срок службы насоса в 5-10 раз. Камешки размером 3-5 мм приводят к повреждению насоса и дорогостоящему ремонту. Средняя стоимость центробежного насоса 7 тысяч рублей.

Преимущества и недостатки вибрационных насосов

Мутная и илистая вода, с камешками размером до 2 мм никак не влияет на надежность и срок службы насоса. Камешки размером 3-6 мм сокращают срок службы клапана и поршня на 10-15 процентов. Их замену несложно выполнить самостоятельно.

Средняя цена вибрационного насоса 1,5 тысячи рублей.

Как выбирать насос для колодца?

Основные параметры при выборе насоса – высота подъема воды и производительность. Они написаны на упаковке и насосе. Если колодец выкопан в 5-20 метрах от дома, вам подойдет любой насос. Если расстояние до колодца 20-50 метров, выбирайте насосы с высотой подъема не меньше 20 метров. При расстоянии до колодца 50-100 метров, приобретайте насос с заявленной высотой подъема воды не меньше 40 метров.

Если насос подает воду в бак на чердаке, прибавляйте к высоте подъема расстояние от земли до бака. Обычно это 4-10 метров. Для очищенных и отремонтированных колодцев используйте любой вид насосов. Для колодцев, которые не чистили и не ремонтировали дольше, чем пять лет, применяйте только вибрационные насосы.

Верхний или нижний забор воды? Оба вида насосов выполнены в вариантах с верхним и нижним забором. Изначально нижним забором воды оснащались более производительные дренажные насосы. Повышенная мощность сохраняла от перегрева, когда уровень воды опускался ниже двигателя или катушки индуктивности. Для постоянного водоснабжения из колодца применяйте насосы с верхним забором. При понижении уровня воды они не перегреются, не выйдут из строя, а станут работать «на сухую» и автоматика отключит их.

Автоматика для насоса

Когда вода опускается ниже критической отметки, насос перегревается, так как охлаждение электрических и механических частей насоса происходит через отдачу тепла воде, в которую погружен насос. Дальнейшее снижение воды приведет к работе «на сухую» и повреждению подшипников центробежного насоса.

Чтобы избежать этого, применяют механическую и электрическую автоматическую защиту. Автоматика регулирует включение и выключение насоса для поддержания нужного давления в водопроводе, поэтому выбор ее зависит от планировки системы водоснабжения.

К автоматике для колодцев относятся:

• датчики давления воды в водопроводе;
• датчики «сухого хода»;
• датчики уровня воды;
• блоки управления;
• комбинированные блоки, включающие несколько элементов.

Как работает электрическая защита от понижения уровня воды?

При работе в штатном режиме центробежный насос потребляет определенный ток. Сила тока зависит от плотности перекачиваемого вещества – чем оно плотней, тем больше ток. Когда вместо жидкости в рабочую камеру попадает воздух, ток уменьшается в 2-3 раза. Датчик «сухого хода» измеряет потребляемый ток и при падении потребления отключает насос.

Еще один вид электрической защиты основан на различной электропроводности воды и воздуха. В колодец опускают электроды, нижний край которых на 3-5 см выше критической отметки. Автоматика обесточивает насос до того, как он перегреется, тем самым продлевая срок его службы.

Как работает автоматика с датчиком давления воды?

Когда вода в колодце заканчивается и насос всасывает воздух, давление в шланге или водопроводе падает. Когда падение давления достигнет уровня, на который настроен датчик, он отключает питание насоса. Такие датчики применяются для защиты всех видов насосов.

Некоторые модели насосов оборудованы встроенным датчиком перегрева, который отключает питание насоса при повышении температуры выше допустимой.

Как работает механическая защита от понижения уровня воды?

Основа такой защиты – поплавок из пластмассы или пенопласта, связанный с датчиком тонким капроновым шнуром. Когда вода опустится ниже уровня, установленного длиной шнура, датчик подаст сигнал на контроллер и обесточит насос. Дальнейшее включение возможно только после подъема уровня воды. Этой системой снабжены некоторые модели центробежных погружных насосов для колодца.

Как работает автоматическое регулирование напряжения сети? Повышение или понижение напряжения на 20 вольт увеличивает износ насоса на 10-15 процентов. Отличие в 40 вольт увеличивает износ на 40-50 процентов. Чтобы избежать повреждения насоса, напряжение выравнивают стабилизатором, предназначенным для работы с индуктивной нагрузкой.

Как работает автоматическое регулирование давления в системе водоснабжения? Используя погружной насос, гидроаккумулятор и автоматику регулирования давления в водопроводе, вы сможете организовать постоянное водоснабжение с давлением 1,5-2,5 бар. Насос накачивает воду в гидроаккумулятор. При достижении давления в 2,5-2,8 бар датчик давления отключает насос. Когда вы открываете кран, вода расходуется и давление снижается. При падении давления ниже 1,5-1,7 бар датчик включает насос и восстанавливает давление воды.

Где приобрести насосы и автоматику?

Хозяйственные и строительные магазины продают такую технику. Так же можно воспользоваться услугами интернет-магазинов, которые доставляют заказанные товары в свой офис или отправляют транспортной компанией. Приобретая глубинный насос для колодца и автоматику к нему, не забывайте оформлять гарантию. Приобретайте насосы и автоматику недалеко от дома, иначе придется везти сломавшийся блок или агрегат для ремонта на другой конец города или еще дальше.

Сколько стоят насос и автоматика? Ниже перечислены средние цены на насосы и автоматику (включая гидроаккумулятор):

Сравнение погружных насосов с автоматическим управлением и других видов водяных насосов

Сравнение с насосными станциями

Готовые насосные станции в эксплуатации сложнее погружных насосов, потому что их насос расположен выше уровня воды. При неисправности обратного клапана насос будет какое-то время работать в режиме «сухого хода», чтобы создать достаточное разряжение и поднять воду до уровня крыльчатки. Избежать этого можно, установив дополнительный насос, который будет заполнять водой шланг между станцией и обратным клапаном.

Гидроаккумулятор станции имеет объем 5-10 литров, поэтому при купании, стирке или мытье посуды автоматика включает насос чаще 6 раз в минуту. Такой режим работы сокращает ресурс и срок службы насоса. Глубина воды, с которой станция поднимает воду, не превышает 9 метров. Если расположить станцию в колодце, а дополнительный гидроаккумулятор дома, то получится автоматическая система водоснабжения. Но ее цена в 1,5-2 раза дороже системы с погружным вибрационным насосом, и во столько же раз менее надежна. Стоимость системы со станцией и циркуляционным насосом одинакова, но погружной насос в 1,5-2 раза надежней.

Сравнение с полупогружными насосами

Система автоматики погружных и полупогружны насосов идентична. Погружные вибрационные дешевле вертикальных полупогружных насосов в 10-15 раз, а центробежные – в 3-5 раз. Погружные насосы легче в монтаже и ремонте. Никаких преимуществ, кроме увеличения в 1,5-3 раза объема подаваемой воды, полупогружные насосы не имеют. При потреблении воды свыше 5 кубометров такие насосы позволяют избежать дефицита воды. Применение полупогружных насосов при меньшем расходе воды экономически нецелесообразно.

Выбирайте насос и автоматику исходя из состояния колодца, уровня и предполагаемого расхода воды. Для домов с расходом воды до одного кубометра в сутки применяйте вибрационные насосы известных фирм. Они имеют невысокую цену, просты в ремонте и обслуживании. При расходе в 1-4 кубометра в сутки или при расстоянии до воды больше 50 метров используйте центробежные насосы.

Блоки автоматики стоят недорого, но сохранят насос от повреждения и обеспечат бесперебойную подачу воды и необходимое давление в водопроводе. Не экономьте на автоматике, затраты на нее меньше стоимости насоса.