Винтовой (шнековый насос): виды конструкций и принцип работы, установка в скважину, лучшие модели

Преимущество винтовых насосов

Шнековый насос для скважины имеет ряд достоинств перед перекачивающими устройствами других типов. Сила напора воды в винтовом агрегате пропорциональна скорости вращения вала. Подача жидкости в основную магистраль осуществляется ровным, без пульсаций, потоком.

Конструкция рабочего вала с саморегулируемым зазором позволяет получить высокое давление ресурса при небольших размерах самого агрегата. При увеличении напора промежуток между шнеком и обоймой остается неизменным. Кроме того, винтовой погружной насос имеет максимально сбалансированный механизм с низким уровнем шума.

Преимущества:

• способность самовсасывания;
• давление на выходе 4-25 бар;
• равномерная подача жидкости;
• простота конструкции;
• удобство эксплуатации;
• плавный пуск;
• шнек не касается кожуха насоса;
• межремонтный промежуток до 5 лет;
• энергопотребление в 2 раза меньше в сравнении с другими аналогами;
• долговечность.

В целях обеспечения безопасности установки оборудуются специальными предохранительными клапанами. Если сила напора превысит максимально установленное давление, сработает защита, и лишняя жидкость через байпас будет перенаправлена в камеру всасывания.

Преимущества и недостатки техники

Преимущества скважинных насосов винтового типа:

• повышенная производительность;
• отсутствие в конструкции сложных узлов упрощает регламентное обслуживание;
• при работе оборудования нет повышенного шума;
• небольшие геометрические размеры;
• допускается перекачка жидкостей с различным химическим составом.

К недостаткам погружного насоса для скважины шнекового типа относят повышенную стоимость и отсутствие возможности регулировать подачу воды. При установке изделия следует учитывать, что устройство не допускает работы без подачи жидкости.

Средняя цена помпы импортного производства составляет 8-10 тыс. руб. Отечественное оборудование обойдется несколько дешевле. Приобрести в Москве погружные насосы можно в специализированных магазинах, занимающихся поставкой компонентов для систем водоснабжения.

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.

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, принцип работы и устройство

Чтобы из водопроводного крана не бежала вода с примесями песка, ила и водорослей, на входных патрубках дополнительно устанавливают фильтр грубой очистки.

В отличие от центробежных конструкций, винтовые имеют компактные размеры, но при этом создают высокое давление. Диаметр корпуса уменьшен, поскольку конструкция представляет из себя, грубо говоря, один вал.

Ротор представляет собой вращающийся винт, статор – внутренняя поверхность корпуса. Как правило, винт изготавливают из высококачественного металла, а рабочую поверхность статора из пластичных материалов. При осуществлении ротором оборотов, вода всасывается во входящие патрубки и по спирали перемещается к выходящему.

Правила эксплуатации шнекового насоса

Надежность работы приобретенного оборудования гарантируется в случае точного соблюдения норм и правил эксплуатации, отраженных в паспорте прибора:

1. Параметры сети электропитания: 220 В ± 5-8%, 50 Гц. При перепадах значений, превышающих рекомендуемый интервал, установка должна подсоединяться к источнику только через регулятор напряжения.
2. Температура перекачиваемой жидкости: +35…+40°С.
3. Допустимое содержание твердых включений: 150 г/м³. Превышение нормы приведет к преждевременному износу оборудования или заклиниванию рабочего механизма.
4. Глубина погружения, в зависимости от производителя, 50-80 м.
5. Скорость охлаждающей жидкости, обтекающей корпус двигателя, не должна быть ниже 0,08 м/с.
6. Не допускается работа агрегата без воды.
7. Расстояние от дна скважины — не выше 1,0 м.
8. Не разрешается эксплуатация трубопровода с диаметром ниже 25 мм.
9. Количество рабочих пусков установки — не более 15 раз в час.
10. Для уменьшения частоты включения агрегата рекомендуется добавить в комплект оборудования накопительную емкость и реле давления.
11. Запрещается подвешивать насос на электрическом кабеле.
12. Нельзя эксплуатировать установку при закрытом запорном кране, т. к. в этот момент не будет происходить охлаждение двигателя. В результате чего обмотка статора перегреется и оборудование выйдет из строя.
13. Ремонт прибора и замену запчастей осуществлять только в специализированном сервисном центре.

Подробности

Основные требования к эксплуатации

В паспорте к насосу содержатся требования к эксплуатации шнековых насосов. В этом случае обеспечивается гарантия надежной работы прибора:

1.электросеть должна выдерживать 220 вольт, допускается погрешность до 8 процентов в меньшую или большую сторону. При больших перепадах электроэнергии насосы подключают к питанию с помощью регулятора напряжения.

2.перекачиваемая жидкость должна иметь температуру до сорока градусов по цельсию.

3.объем взвесей в воде твердого характера не может быть более ста пятидесяти грамм на кубометр. Иначе насос выйдет из строя раньше заявленного срока годности.

4.насосы можно погружать до восьмидесяти метров в глубину.

5.охлаждающая жидкость для двигателя не должна иметь скорость менее 0.08 метров в секунду.

6.нельзя насосам работать без воды.

7.удаленность от скважинного дна не должна превышать 1 метр.

8.трубопровод не должен иметь сечение менее двадцати пяти миллиметров.

9.рабочие пуски в час не должны превышать пятнадцати раз.

10.чтобы насос включался реже, к устройству устанавливают накопительный резервуар с реле для давления.

11.нельзя вешать насос с помощью кабеля для электричества.

12.если запорный кран закрыт, то нельзя включать насос, потому что жидкость для охлаждения не будет поступать к двигателю. Может перегреться статор, тогда насос сломается.

13.ремонтировать оборудование можно только специальном сервисе.

Отрицательные стороны насоса

Недостатки и достоинства зависит от разновидности насоса, условий применений.

Существуют недостатки, которые относят ко всем моделям:

1.насосы не работают при холостом ходе.

2.низкий уровень полезного действия. Для разных моделей значение КПД находится в районе от пятидесяти до семидесяти процентов.

3.невозможно регулировать подачу воды.

4.цены на устройства располагают в большом диапазоне. Недорогие приборы быстро изнашиваются, перегреваются.

Монтаж

При установке в скважину оборудования следует придерживаться основных правил безопасности:

1.насосы можно устанавливать, если полностью завершена сварка при укладке основного трубопровода.

2.следует проверить дебит скважины на соответствии с производительностью насоса.

3.проверить качество соединения выходного патрубка с арматурой трубопровода.

4.проверить все стыки в магистральной сети.

5.следует опускать насос в скважину, применяя цепь, стальной трос.

6.электрокабель закрепляют к трубе подачи посредством хомутов на расстоянии два-три метра друг от друга по всему трубопроводу.

7.следует установить насос на расстоянии 1 метр от дна.

8.двигатель насоса располагают выше, чем механизм фильтрации.

9.подводить электричество можно, как только трос будет прикреплен к оголовку источника.

10.из трубопроводов удаляют воздух, чтобы не было перепадов давления, когда запустят насос.

Недостатки насосов с винтами

Выполняя анализ винтовых насосов, нужно подходить дифференцированно к этому вопросу, т. к. некоторые достоинства и недостатки зависят от выбранной модели и условий эксплуатации.

Винтовой насос для скважины.

По совокупности для всех шнековых конструкций необходимо отметить следующие замечания:

1. Невозможность работы в режиме холостого хода. Эта проблема появляется только при снижении бюджета скважины.
2. Невысокий КПД. Показатели для разных моделей колеблются в пределах 50-70%.
3. Нерегулируемый объем подачи ресурса.
4. Высокая или низкая цена. Однозначно отнестись к этим показателям сложно. Бюджетные устройства отличаются повышенным износом соприкасающихся поверхностей, перегревом и коротким сроком эксплуатации. Мощное оборудование хорошего качества будет стоить сравнительно дороже.

Разновидности и основные технические характеристики

Среди насосов шнековых выделяют две категории. Основополагающим параметром такого разделения выступает рабочая глубина, на которой способны работать данные гидромашины. Так, в зависимости от этой характеристики различают:

• стандартные винтовые насосы;
• устройства глубинной категории.

Шнековый насос, относящийся к стандартной категории, используется для откачивания воды из колодцев или скважин, глубина которых не превышает 20–25 метров. Такие помпы часто применяются для обслуживания скважин с небольшим дебитом, бурение которых выполнено на водоносных слоях почв песчаного типа (скважины на песок). Поскольку с помощью винтового насоса можно откачивать жидкую среду с различной производительностью, сохраняя при этом стабильное давление создаваемого потока и не обращая внимания на содержание в составе воды песчаных включений, данное оборудование оптимально подходит для обслуживания скважин указанного типа.

Винтовой моноблочный насос с верхним расположением водозаборной части

Винтовой скважинный насос глубинной категории оснащается удлиненным шнеком, что определяет впечатляющие технические возможности такой гидромашины. Обладая высокой мощностью и надежностью, она может успешно обслуживать артезианские скважины, вода в которых располагается на глубине, доходящей до ста метров. Конечно, цена таких моделей значительно выше стоимости устройств стандартной категории, но во многих случаях, когда требуется обеспечить подачу воды из скважин значительной глубины, без подобного оборудования просто не обойтись.

• производительность, показывающая, какой объем жидкой среды насос способен перекачать в единицу времени, – 1500–2000 л/час;
• напор создаваемого потока жидкости – 40–60 метров водяного столба;
• температура, которой может обладать перекачиваемая жидкая среда, – от +5 до +40°С;
• размер частичек нерастворимых твердых включений, которые могут содержаться в перекачиваемой воде, – 2–2,5 мм;
• мощность электродвигателя, приводящего во вращение ротор и шнек, – 1–1,5 кВт.

Линейка винтовых насосов Sprut

Большинство моделей шнековых насосов средней ценовой категории, которые часто применяются для оснащения бытовых автономных систем водоснабжения, могут работать от электрической сети с напряжением 220 В.

Шнековые помпы промышленного назначения отличаются более впечатляющими техническими характеристиками. В частности, такие устройства без ущерба для своего технического состояния могут успешно перекачивать жидкие среды, температура которых значительно превышает вышеуказанные значения. Кроме того, промышленные насосы винтового типа в состоянии работать с жидкими средами, содержащими в своем составе нерастворимые твердые включения, размер частиц которых превышает 2–2,5 мм.

Скважинный шнековый насос для артезианских водозаборов

Основная часть корпусных деталей насосов скважинных винтового типа изготавливается из нержавеющей стали, отдельные элементы – из прочного пластика. Для герметизации элементов внутренней конструкции таких гидромашин используются прокладки, изготовленные из резины и силикона.

Поскольку движущиеся элементы внутренней конструкции шнековых насосов постоянно контактируют с перекачиваемой жидкой средой, они не нуждаются в обеспечении дополнительного охлаждения.

» data-lazy-type=»iframe» src=»data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″>

Установка в скважину

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

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

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.

Краткий обзор производителей винтовых насосов

Выбор шнековых перекачивающих установок зависит от глубины скважины, объема потребления, необходимой продуктивности и материальных возможностей.

Verti Line 173 M Sea-Land — насос от итальянских производителей, отличается мощным приводом (1990 Вт) и самой высокой пропускной способностью (6 м³/ч). Механизм неприхотлив к характеру перекачиваемой жидкости, важно, чтобы в ее составе не было абразивных и волокнистых включений. Корпус прибора изготовлен из нержавеющей стали. Электродвигатель снабжен защитой от перегрева. В этой модели удачно сочетаются производительность и невысокий уровень шума. Недостаток — сравнительно высокая цена.

Китайский насос БЦПЭ-ГВ-0,5-75 Vodotok проигрывает предыдущему экземпляру мощностью, производительностью, качеством материалов и культурой сборки. Привлекает оборудование доступной ценой. Механизм работает на глубине 120 м, давление — 110 м. Детали агрегата не боятся песка и волокнистых включений.

Хорошим вариантом для дачи может стать приобретение российского винтового насоса НПС-1,5/50-0,55 КАМА. Производительность помпы — 1,5 м³/час, глубина погружения — 5 м, максимальная сила напора не превышает 50 м. Отличается низким энергопотреблением и бесшумной работой.

Неплохой вариант — Водомет 55/90 Джилекс: потребляемая мощность — 1,10 кВт, продуктивность — 3,5 м³/ч, глубина — 30 м, давление — 90 м. Установка поставляется в комплекте с гидроаккумулятором емкостью 25-50 л. Система не требует вмешательства пользователя. Весь процесс работы насосного оборудования протекает в автоматическом режиме.

Конструктивные особенности

Насосы шнекового типа подразделяются на изделия стандартного типа и узлы для глубинной установки. Стандартные устройства используются для установки в колодцы или в скважины, пробуренные до водоносных слоев из песчаного грунта. Помпы отличаются уменьшенными габаритами и весом (диаметр корпуса не превышает 250 мм); конструкция предусматривает подачу воды с глубины 20-25 м.

Если на участке имеется артезианская скважина, то в нее устанавливается устройство глубинного типа. Изделие имеет удлиненный шнек, способный создавать повышенное давление. Оборудование отличается увеличенной производительностью, но усложнение конструкции негативно влияет на стоимость насоса. Глубинные помпы позволяют подавать воду из скважин глубиной 150-200 м и более.

При выборе типа изделия владелец учитывает параметры имеющегося или строящегося гидротехнического сооружения. При подборе учитывается глубина залегания и объем воды, необходимый для снабжения объекта. Дополнительными критериями выбора являются мощность и тип электрического двигателя, используемого для привода шнека. Поскольку подача воды осуществляется только при работающем моторе, то предусматривается резервный источник питания (например, генератор с приводом от двигателя внутреннего сгорания).

Стандартные насосы для бытового применения оснащаются двигателями переменного тока, рассчитанными на подключение к бытовой сети напряжением 220 В. Потребление энергии не превышает 1,5 кВт/ч, но для обеспечения безопасной эксплуатации для питания помпы выделяется отдельная линия. В цепи предусматриваются автоматические предохранители, отключающие мотор при коротком замыкании либо заклинивании ротора или шнека.

Испытания

Основным критерием испытания на все виды насосов является объем перекачиваемой жидкости под заданным давлением за единицу времени. Учитывая специфику конструкции при изменении заданной величины давления можно определить не верно выдержанный зазор между ротором и обоймой, или не правильно установленный угол наклона зубьев, или число оборотов в минуту ротора.

Так же немаловажным фактором испытаний данного вида насоса считается его сбалансированность (отсутствие свободных колебаний во время вращения вала). Своевременно устраненный дисбаланс масс по оси ротора может продлить ему жизнь, и соответственно сэкономить средства на его дальнейшем обслуживании.

При оценке нового оборудования проводится анализ конструкции на рентабельность (окупаемость). Это означает, что вновь изготовленный насос должен при одинаковых с аналогом характеристиках пропускаемой способности перекачиваемой жидкости (газа) должен обладать пониженным расходом электроэнергии (учитывая ряд возможных допущений с углами наклона вала это вполне допустимо, применив, допустим, изменяемый по оси вала угол наклона зубьев), так же немаловажен материал, из которого изготавливается насос. Его цена и механические характеристики (устойчивость к агрессивным средам, теплопроводность) играют важную роль в стоимости оборудования и его надежности.

Где применяется

Винтовые насосы способны перекачивать не только воду, а также газ, пар, жидкости с содержанием вязких примесей.

Вода, откачиваемая из глубинной скважины, служит для разных целей:

• как питьевая или для технических нужд по дому;
• наполнение фонтана или бассейна;
• для наполнения емкости накопительного бака;
• для капельной или оросительной поливной системы участка.

Основными направлениями работы шнекового насоса являются:

• Водоснабжение всего загородного участка;
• Функционирование в качестве системы очистки воды;
• Обеспечение водой из колодца. Винтовые насосы используются в качестве генератора напора для систем автономного отопления, они работают даже в засоренных песком колодцах. Подача воды осуществляется как с метровой, так и с глубокой скважины;
• Использование в системе перекачки жидкой среды при строительстве, к примеру, грунтовых или промышленных вод. Сюда же относится дозирование трудно перекачиваемых взвесей или жидкостей, таких как силиконы, краски, антикоррозийные средства.

Винтовые шнековые насосы для воды популярны за счет многопрофильной направленности использования, долгого срока службы и безотказности в работе. Помимо того, что ими откачивают воду из водоемов и рек, они служат для транспортировки деминерализованной воды в промышленных цехах или для перекачки меда или жиров в пищевой отрасли.