Винтовой насос для скважины – устройство, принцип действия, назначение, виды, установка, эксплуатация

Для обеспечения стабильности и долговечности работы автономной частной скважины необходимо подбирать оборудование для перекачки воды, как можно более простое в конструкции, но при этом и надежное, и функционирующее в любых условиях. Как нельзя лучше для этого подходит винтовой насос. Разберем, каково его устройство, принцип действия и назначение, какие виды бывают и в чем их специфика, какими плюсами и минусами обладает, каковы особенности его эксплуатации и правила установки.

Винтовой насос эффективно перекачивает воду даже при большом содержании в ней песка Источник strategic-zone.ru

Область применения шнековых агрегатов

Важным моментом назовем то, что шнековый насос предназначен для перекачивания не только воды, но и пара, газа и других жидкостей. Вода, которая поднимается со скважины, служит для самых различных целей:

1. Питьевая и решения различных бытовых задач.
2. Наполнение резервуара, фонтана и бассейна.
3. Для питания оросительной и капельной системы полива.
4. Для накопления различных емкостей, к примеру, бойлеров и нагревательных котлов.

Для применения шнековых агрегатов следует учитывать все конструктивные особенности подобного устройства. Чаще всего устанавливаются шнековые насосы:

1. Водоснабжение загородного участка. Многие дачные участки расположены на большом расстоянии от центральной сети водоснабжения.
2. Некоторые модели характеризуются тем, что могут проводить полную или частичную очистку воды.
3. Подача жидкости из колодцев. Конструктивные особенности определяют то, что устройство может эксплуатироваться даже при сильном засорении емкости. Устройство шнекового насоса обеспечивает требуемое давление в трубопроводе.
4. Некоторые модели устанавливаются при проведении строительных работ для откачки грунтовых или талых вод. Примером можно назвать также перекачивание красок и других подобных веществ.

Основные эксплуатационные характеристики определяют широкое распространение шнековых агрегатов в самых различных отраслях промышленности. Шнековый насос может прослужить в течение длительного периода, однако выбор должен проводится в зависимости от эксплуатационных условий.

Классификация шнековых машин

В розничной или оптовой торговой сети имеется широкая гамма винтовых насосов, отличающихся друг от друга общей конструкцией, отдельными узлами, комплектацией, используемыми материалами и техническими характеристиками. Последние могут значительно разниться, даже если с виду агрегаты похожи или имеют габариты одного порядка. Исходя из этого, критериев для классификации можно подобрать массу, но чаще все ключевым является количество рабочих роторов: 1. Одновинтовые. В конструкции используются однозаходный ротор и эластичная обойма, внутренняя поверхность которой имеет двухзаходную винтовую форму. Они более просты по изготовлению и сборке, относительно компактны, обладают высокими КПД, всасывающей способностью. Рабочие параметры находятся на уровне до 600 м3/ч и 50 бар, при температуре среды -40…+350°С; 2. Двухвинтовые. Обойма такого шнекового насоса содержит два ротора – ведущий и ведомый – с особой двухсторонней нарезкой. Валы вращаются в обратных направлениях, обеспечивая подачу вплоть до 2200 м3/ч и напор свыше 100…110 бар. Чаще всего их используют для перекачки вязких, эмульсионных сред, например, смеси воды с нефтью, продуктов ее перегонки, лакокрасочных материалов; 3. Трехвинтовые. Обойма содержит три винта с двухзаходной нарезкой. Такая комбинация позволяет добиться подачи на уровне 800 м3/ч и напора до 320 бар. Чаще всего применяют эти машины для перемещения неабразивных жидкостей, мазута, технических масел. Обладают высокой долговечностью; 4. Мультифазные. Это агрегаты с одним, двумя или тремя роторами, которые приспособлены для перекачки жидкостно-газовых смесей с содержанием последних на уровне 97 %. Обладают пониженным энергопотреблением и высокой стойкостью к абразивным частицам.

Сами героторные пары бывают четырех типов, обеспечивая разные уровни производительности и дифференциального давления. Например, обоймы «S» и «L» видов имеют поперечное сечение винтового канала в форме скругленного прямоугольника, а роторы – круга. Отличия между ними заключаются в длине шага спирали (во втором случае он больше). Аналогичная закономерность наблюдается и для пар типа «D» и «P». У них также наблюдается разницы в шаге винта, но он имеет продолговатое, овальное сечение, а статор – треугольное, скругленное у вершин.

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.

Геометрия героторных пар

Производительность винтового насоса зависит от объёма замкнутых полостей героторной пары и числа оборотов мотор-редуктора, а создаваемый насосом напор от числа замкнутых полостей на единицу длины героторной пары и мощности электродвигателя. Так как характеристики винтового насоса, во многом, зависят от геометрии героторных пар, рассмотрим этот вопрос подробнее.

Есть несколько конструктивных геометрических факторов, непосредственно влияющих на выходные характеристики винтового насоса, а также на ограничения возможности их использования. Такими факторами можно считать: количество замкнутых полостей героторной пары, диаметр поперечного сечения ротора (и статора соответственно), объём замкнутых полостей между ротором и статором.

При равной длине героторной пары возможны различные модификации по количеству замкнутых полостей. Для примера рассмотрим два варианта исполнения винтовой пары при одинаковом диаметре и равной длине. Вариант с большим количеством замкнутых объёмов обладает плавной подачей продукта из-за относительно низкой скорости потока при увеличенном значении напора, а также высокой всасывающей способностью. Кроме этого из-за увеличенной площади входного сечения возможно перекачивание частиц большего размера. Также стоит отметить, что такая конструкция героторной пары максимально исключает возможность утечку жидкости из неё после останова насоса. Преимуществом конструкции с меньшим количеством замкнутых объёмов является высокая производительность. Это связано с тем, что объём каждой конкретной полости, в данном случае, больше, чем в первом варианте. Данная конструкция имеет высокие объёмные характеристики при длительном межремонтном периоде благодаря длинной линии контакта между ротором и статором. Поэтому при конструировании и подборе винтового насоса под ту или иную задачу потребителя, в первую очередь необходимо руководствоваться геометрией героторной пары и характеристиками мотор-редуктора.

Особенности конструкции и назначение

Современный шнековый насос для воды делится на поверхностные и погружные. При этом нужно учитывать следующее:

1. Поверхностные устанавливаются на специальной площадке в непосредственной близости от источника воды. При этом всасывающая трубка располагается в колодце, за счет чего обеспечиваются требуемые условия для работы. Устройство обладает сниженным показателем эффективности работы, поэтому устанавливается исключительно при глубине скважины не более 10 метров.
2. Погружное устройство шнекового насоса характеризуется тем, что на момент эксплуатации находится полностью в водной толще. Основная характеристика заключается в повышенной степени производительности. Некоторые модели устанавливаются при глубине скважины около 50 метров и более.

Зачастую шнековый насос относится к погружному типу оборудования. Этот момент определяет то, что устройство полностью находится в водной толще. В некоторых случаях оборудование называется винтовым, так как основной элемент представлен архимедовым винтом.

Как лучше эксплуатировать

При покупке шнекового насоса для оборудованного источника придется принимать во внимание определенные правила эксплуатации. Благодаря следованию простым рекомендациям, домовладельцу удастся значительно продлить продолжительность эксплуатационного периода устройства

Для эксплуатации шнекового насоса в колодце желательно подбирать насос, который можно хорошо закрепить на стене шахты. Устанавливать прибор желательно на оптимальной глубине, чтобы вероятность снижения уровня воды до критического показателя была минимальной. Таким образом удастся предотвратить работу устройства всухую.

Желательно соблюдать расстояние от дна хотя бы в 1 метр, чтобы по водопроводу не перекачивалась жидкость с примесью песка. При покупке шнекового агрегата можно не переживать о надежности функционирования такой техники. Конструкция изделия и основной принцип функционирования разрабатывался специально таким образом, чтобы водозаборное отверстие размещалось над самим двигателем. Рабочий узел, благодаря подобной конструкции, может охлаждаться естественным образом. Вероятность возгорания при этом практически равна нулю.

Особенности водозабора являются определяющими в вопросе подбора функциональных характеристик оборудования. Перед выбором подходящего насоса нужно обязательно учитывать все требуемые контрольные параметры.

Разновидности и основные технические характеристики

Все устройства рассматриваемого типа делятся на две основные категории. Шнеки шнековых насосов для скважин могут быть рассчитаны на работу при различной глубине скважины. Выделяют два основных типа устройства:

1. Стандартные, рассчитанные на эксплуатацию в обычных условиях.
2. Рассчитанные на эксплуатацию при расположении на большой глубине.

Представители стандартной группы рассчитаны на работу при глубине скважин до 25 метров. Подобные помпы устанавливаются при небольшой производительности, бурение скважин может проводится на дачных и загородных участках. Кроме этого, устанавливается оборудование с различным показателем производительности, при этом давление остается неизменным вне зависимости от состава воды и многих других моментов.

При необходимости можно приобрести и установить устройство глубинного типа.

Ключевая особенность заключается в наличии удлиненного шнека, за счет чего расширяется область применения устройства.

Ключевыми моментами назовем следующее:

1. Устройство обладает повышенной производительностью.
2. Может устанавливаться в артезианских скважинах.
3. Длительный эксплуатационный срок обеспечивается за счет применения износостойких материалов.

Существенно увеличение эксплуатационных качеств определяет повышение цены. Именно поэтому их установка проводится в том случае, когда нужно обеспечить повышенную производительность.

Довольно большое распространение получили модели, которые относятся к средней ценовой категории. Они обладают следующими характеристиками:

1. При выборе всегда уделяется внимание значению производительности. В большинстве случаев оно варьирует в пределе от 1500 до 2000 л/час. Этого вполне достаточно для большинства случаев установки.
2. Также важным параметром можно назвать показатель создаваемого напора. Он варьирует в пределе от 40 до 60 метров. Этот параметр позволяет эксплуатировать устройство на загородных участках.
3. Температура транспортируемой жидкости может варьировать в диапазоне от 5 до 50 градусов Цельсия. При низкой температуре происходит кристаллизация жидкости, за счет чего происходит износ конструкции и ее деформация.
4. При выборе уделяется внимание также тому, каков максимальный размер частиц. В большинстве случаев он варьирует в пределе ото 2 до 2,5 мм.
5. Мощность устанавливаемого электрического двигателя, который отвечает за вращение штока, варьирует в пределе от 1 до 1,5 кВт.

В большинстве случаев проводится установка электрического двигателя, который питается от сети 220 В. Также можно встретить более мощные варианты исполнения, питающиеся от трехфазной сети.

В специализированных магазинах можно встретить модели, которые предназначены для установки в промышленности. Они характеризуются более высокими эксплуатационными свойствами. Примером можно назвать транспортировку среды с более высокой температурой.

Также классификация проводится по типу применяемого материала при изготовлении корпуса. В большинстве случае он представлен нержавеющей сталью, в некоторых пластиком. Для повышения степени герметизации устанавливаются прокладки из резины или силикона.

Популярные производители

Для установки в скважины малого диаметра (100-120 мм) используются насосы марки «Водолей», выпускаемые на территории Украины. Оборудование отличается пониженной стоимостью, допускается перекачивание агрессивных жидкостей.

Аналогичные насосы выпускаются белорусским ; для изготовления внешних элементов там используется нержавеющая сталь. Плюсом белорусского оборудования является дополнительный датчик, отключающий питание при перегреве двигателя.

Российские насосы «Вихрь» имеют корпус из нержавеющей стали; конструкцией предусмотрены крючки для установки страховочного троса. Оборудование допускает погружение на глубину до 35 м, для привода шнека использован мотор мощностью 550 Вт.

Бюджетный сегмент импортного оборудования занят продукцией китайского производителя Unipump. Оборудование выполнено из нержавеющей стали, допускается долговременная перекачка воды, загрязненной песком или глинистыми отложениями.

Насосы Grundfos используются для подачи воды с глубины до 55 м. Производитель предлагает несколько модификаций изделий, отличающихся диаметром корпуса и производительностью. Самый маленький насос имеет корпус диаметром 75 мм.

В конструкции применяется блок плавного разгона ротора двигателя, предусмотрена защита от понижения или повышения напряжения в цепи питания. Оборудование отличается применением качественных комплектующих, что повышает конечную стоимость изделия до 40-45 тыс. руб.

Рекомендации по правильной установке

Не стоит забывать о том, что длительная эксплуатация обеспечивается исключительно при правильной установке устройства. Модель промышленного назначения должна устанавливаться исключительно профессионалами. Ключевыми особенностями назовем следующее:

1. Для начала шнековый насос размещается в обсадочной трубе, которая монтируется предварительно.
2. Фиксация устройства на требуемой глубине осуществляется при помощи металлического троса. Он выбирается в зависимости от веса изделия и многих других параметров.
3. Не стоит забывать о том, что механизм может работать исключительно при подаче электроэнергии. Именно поэтому довольно много внимания уделяется непосредственному креплению кабеля, так как его положение во время эксплуатации должно оставаться неизменным.
4. В случае установки устройства промышленного предназначения есть вероятность того, что потребуется несколько кабелей, по которым подается ток.
5. Для транспортировки жидкости, которая откачивается с резервуара устанавливается шланг. Его диаметральный размер может варьировать в достаточно большом диапазоне, все зависит от конкретного случая.

В рассматриваемом случае основным рабочим органом выступает именно винт, за счет которого создается требуемое усилие. Алгоритм установки выглядит следующим образом:

1. Шнековый насос подключается к сети электроснабжения и включается на короткий промежуток времени для проверки работоспособности.
2. Если устройства работает правильно, то оно опускается в скважину вместе с кабелем.
3. Предварительно к напорному патрубку подключается шланг, через который воды будет подниматься вверх.
4. Для увеличения эксплуатационного срока кабель и шланг связываются вместе хомутами, которые характеризуются повышенной устойчивостью к воздействию окружающей среды.
5. К насосу подсоединяется стальной страховочный трос, рассчитанный на большую нагрузку.
6. Может дополнительно устанавливаться датчик поплавкового типа, который исключает вероятность холостого года.

На момент опускания шнекового насоса следует быть осторожным, так как даже незначительный удар может стать причиной возникновения серьезного дефекта. Кроме этого, нужно предусмотреть наличие защиты конструкции от воздействия окружающей среды.

Технология установки винтовых насосов

Установка помпы в скважину выполняется вручную; к корпусу оборудования подключается кабель питания и напорный рукав. Перед началом монтажных работ высчитывается глубина, на которой будет располагаться насос. Затем на кабеле или напорном рукаве ставится метка; на части изделий применяется дополнительный монтажный трос.

Поскольку в конструкции помпы предусмотрен поплавковый выключатель (срабатывает при отсутствии воды в скважине), то следует проверить подключение предохранительного элемента (алгоритм коммутации приводится в заводской документации).

После размещения оборудования на заданной глубине производится крепление троса, который обеспечивает удержание насоса в требуемом положении. Использовать для страховки кабель питания или напорный шланг не рекомендуется, поскольку элементы не обеспечат надежного удержания корпуса помпы. Затем производится подключение питания. Корректно смонтированный насос работает без стуков и вибраций, обеспечивая постоянную подачу воды из скважины.

Преимущества и недостатки

Центробежный или винтовой насос характеризуется достаточно большим количество преимуществ и недостатков. Плюсами можно назвать:

1. Надежность. Как показывает практика, устройство может прослужить в течение многих лет при учете правильного монтажа и соответствующего обслуживания.
2. Широкая область применения. Устанавливается шнековый насос как в промышленности, так и быту.
3. Повышенная производительность. Стандартные модели могут применяться в большинстве случаев, также есть варианты исполнения, рассчитанные на более суровые эксплуатационные условия.
4. Длительная работа, отсутствие вибрации. Конструктивные особенности определяют то, что на момент работы не возникает вибрации, за счет чего надежность крепления остается на высоком уровне.

Однако есть и несколько существенных недостатков. Примером можно назвать достаточно высокую стоимость. Также особенность шнекового насоса не позволяет его применять при холостом ходу.

Двигатель насоса и редуктор

В качестве привода винтового насоса, чаще всего, используются асинхронные электрические двигатели закрытого типа. Мощность электродвигателя может достигать 15-20 кВт, а частота вращения вала варьируется от 300 до 1500 оборотов в минуту. Многие производители винтовых насосов могут предложить насос с электродвигателем, который оснащён частотным преобразователем. В случае если частотный преобразователь стандартного образца, то он, как правило, крепится на вертикальной части тележки, на которой находится сам винтовой насос. Это сделано для тех случаев, когда одним насосом необходимо перекачивать жидкость с разных емкостей. В случае когда нет необходимости в передвижении насоса его устанавливают стационарно и в таком случае используют частотные преобразователи с беспроводным блоком управления.

Как правило, все винтовые насосы в своей конструкции оснащены понижающими редукторами. Редуктор является связующим звеном между двигателем и механической частью. Он служит для изменения числа оборотов приходящих от электродвигателя к самому насосу. Понижающий редуктор уменьшает количество оборотов и увеличивает крутящий момент. Иногда встречаются редукторы, которые могут изменять направление вращения вала электродвигателя. Величина крутящего момента очень важна, когда перекачиваемая жидкость имеет большую вязкость и плотность. Конструктивно редуктор состоит из нескольких зубчатых колёс, которые находятся в последовательном зацеплении друг с другом, при том, что диаметр колеса со стороны электродвигателя всегда меньше, чем диаметр колеса со стороны насосной части. Именно поэтому редуктор на выходе всегда имеет крутящий момент больше, а угловую скорость ниже. Вместе электродвигатель и редуктор называют мотор-редуктором.

Наиболее важной характеристикой в данном случае является передаточное отношение. Она показывает, во сколько раз вырос крутящий момент и во сколько раз уменьшились обороты передаваемые электродвигателем. Производители винтовых насосов предлагают мотор-редукторы с различным передаточным отношением, которые подходят практически под любую задачу. При подборе мотор-редуктора следует придерживаться следующего правила: чем вязкость и плотность перекачиваемого продукта выше, тем выше должно быть передаточное отношение, ведь именно в этом случае будет высокий крутящий момент и ниже угловая скорость рабочего органа насоса. Насос сможет забрать вязкую жидкость из емкости в рабочую камеру, не перегружая электродвигатель. Тут также не менее важна мощность самого электродвигателя, ведь жидкость еще нужно подать на расстояние. Впрочем, необходимый напор насоса определяет не только мощность электродвигателя, а также конструктивные особенности механической части.

Кроме электрических двигателей на винтовых насосах устанавливают пневматические двигатели, работающие от сжатого воздуха. Они, как правило, встречаются у бочковых вертикальных насосов и по своей конструкции напоминают пневмодвигатели центробежных бочковых насосов.

Принцип работы

Сегодня насос скважинный шнековый весьма распространен в самых различных отраслях. При рассмотрении того, как работает погружной насос для скважины отметим следующие моменты:

1. Напор создается за счет вращения шнека.
2. Для вращения устанавливается электрический двигатель. Он может характеризоваться достаточно большим количеством различных свойств, к примеру, мощностью и энергопотребления.
3. Корпус обеспечивает требуемый уровень герметичности. Он изготавливается из металла и пластика, также есть и резиновые прокладки.

В целом можно сказать, что принцип работы устройства определяет его весьма широкое распространение.

Устройства, выполняющие высококачественную водоочистку

Комбинированные устройства DISCAM

На сегодняшний день невероятную популярность набрали комбинированные устройства DISCAM, предназначенные для обработки сточных вод в каналах и лотках, измельчения включений до перекачиваемых насосами размеров без засорения. Благодаря DISCAM можно значительно сократить объемы ручного труда по очистке насосного оборудования. Модульная конструкция устройства позволяется обрабатывать поток до 16 000 м3/час.

Дробилки Muncher

Защиту откачивающих или погружных насосов, которые подвержены проблемам блокировки, обеспечивают дробилки Muncher. Данные системы применяются как экономичные решения для работ в системах забора воды с небольшим потреблением. Мюнчеры обеспечивают качественное измельчение отбросов с фильтров. Конструкция данного оборудования выполнена в соответствии с современными требованиями по очистке сточных вод.

Как устроен погружной шнековый насос

Прибрести шнековый насос для скважины многие решают по причине простоты обслуживания и возможности ремонта своими руками. Ключевыми особенностями назовем следующее:

1. Основная деталь представлена шнеком.
2. Этот элемент соединен с при помощи карданной передачи с источников вращения.

Устанавливаемый насос шнековый погружной начинает работать с образования определенных полостей между витками. На момент эксплуатации они заполняются водой и осуществляется транспортировка.

Промышленное применение

Винтовой насос для нефтепродуктов используется для перекачки нефтяной продукции без примесей механического типа: масла, нефти, мазута, парафина, дизельного топлива и прочих жидкостей, которые обладают смазывающей способностью.

Для использования в фармацевтической, химической и пищевой промышленностях применяются санитарные одновинтовые эксцентриковые насосы. Такие модели имеют комплектацию классического типа с шарнирными герметичными узлами, обеспечивающими прочность агрегата и простоту сервисного обслуживания и эксплуатации.

Существуют также и винтовые насосы для высоковязких сред . К таким средам относятся тяжелые нефтепродукты, тесто, сгущеное молоко, уже упоминавшийся мазут, а также расплавы и растворы полимеров. Специально для работы с ними компанией Mono была разработана линейка насосов серии W. Кроме того, компания предлагает также и промышленные насосы серии Е, которые дополнительно способны перекачивать и абразивные вещества.

На сегодняшний день канализационная насосная станция (КНС) с винтовыми насосами в составе применяется в самых разных секторах, одним из которых является очистка сточных вод. Самовсасывающие и погружные насосы, которые используются для этих целей, являются максимально надёжными и легко обслуживаемыми.

Недостатки насосов с винтами

Распространение насосов с витками можно связать с достаточно большим количество достоинств конструкции. Однако, при выборе нужно учитывать и несколько существенных недостатков. Примером можно назвать следующее:

1. Высокая стоимость.
2. Нет возможности проводить регулировку количества воды, которая может транспортироваться.
3. Модель не может эксплуатироваться при холостом ходу.

Специалисты рекомендуют приобретать исключительно продукцию известных производителей, так как заявленные эксплуатационные характеристики соответствуют реальным. Допущение даже незначительной ошибки при сборке может стать причиной появления существенных дефектов.