Принцип работы и конструктивные особенности дренажного насоса

Общий принцип действия дренажного насоса

Насосное оборудование этого вида используется в напорных системах открытого типа. С их помощью вода из нижнего резервуара подается выше и выводится из системы. Насос нагнетает давление и перемещает воду на нужную высоту. Для определения его рабочих параметров недостаточно знать производительность, требуется еще рассчитать достаточный напор с учетом трения на участках трубопровода. А для оптимизации процесса перекачивания нужна специальная автоматика, контролирующая уровень поступающей воды и предотвращающей холостую работу или перелив.

Работа дренажного насоса

Насос используется для перемещения жидкости и преодоления сопротивления трубопроводной системы., разности высот. Использующиеся конструкции представляют собой гидравлический двигатель. Электродвигатель приводит в движение вал с насосным механизмом. Вода поступает через всасывающее отверстие и входной патрубок, а затем перемещается под воздействием сообщающихся колесом сил. За счет контакта с механизмом у потока возрастают скорость и давление.

Чтобы детально разобраться, как работает дренажный насос, нужно учитывать тип конструкции рабочего колеса. Она может быть лопастной или вихревой.

Особенности вихревого насоса

Вихревые насосы (трения) поддерживают интенсивное перемещение жидкости за счет вращающихся радиальных или продольных лопаток, закрепленных на рабочем колесе. Такое движение приводит к всасыванию жидкости во внутренний центральный канал и нагнетанию продольного вихря. Движение рабочего потока происходит за счет интенсивного перемешивания, однако вихреобразование увеличивает потери на трение. Колесо вращается в цилиндрическом корпусе с малыми торцевыми зазорами.

Преимущества насосов:

• рабочее колесо устанавливается без уплотнения;
• могут работать в смешанной среде жидкостей и газов;
• простая недорогая конструкция;
• плавный ход;
• возможность самовсасывания;
• высокая надежность.

Если в рабочей области появляется воздух, механизм перестает перекачивать воду. Благодаря самовсасыванию в систему перед работой не нужно заполнять водой полностью. Для работы достаточно небольшого количества жидкости в канале насоса. Насосы этого типа нагнетают давление в 3-7 раз выше, чем аналоги с другим видом конструкции, но имеют низкий КПД — максимум 50 %.

Особенности лопастного насоса

Лопастное рабочее колесо поддерживает динамическое взаимодействие с жидкостью. По типу конструкции различают центробежные и осевые модели.

В центробежных насосах вода подается к центральной части рабочего колеса, захватывается лопастями, отбрасывается к периферии за счет воздействия центробежных сил и выходит по периметру. Поток сбрасывается в улитку корпуса. Спиральный отвод тормозит поток и повышает давление. Такой тип насосов используется в системах с большим напором при относительно небольшом расходе.

Преимущества центробежных конструкций:

• компактность и простота механизма;
• высокий КПД за счет прямого привода;
• возможность регулировки рабочих параметров;
• плавная работа и равномерный поток;
• широкий спектр применения.

Недостаток конструкции такого типа состоит в необходимости заливки воды в систему перед запуском, поскольку самовсасывание отсутствует. Однако КПД таких установок достигает 95 %. Бытовые модели обычно имеют КПД около 80 %.

Осевые насосы оснащены крыльчаткой аналогичной пропеллеру. Нагнетание давление невысоко (в 4 раза ниже, чем у центробежных соответствующей мощности), но за счет увеличения рабочей площади сечения значительно возрастает расход жидкости. Такие насосы используются, когда нужен большой расход при небольшом напоре.

Общая конструкция насосов

Конструкция включает:

• электродвигатель;
• рабочее колесо, установленное на вал;
• корпус с направляющим контуром для оптимальной подачи воды к колесу;
• торцевое уплотнение вала (при необходимости).

Насосы оснащаются двигателями большого диапазона мощности от 1 до 500 кВт и успешно решают задачи различной сложности.

Классификация по типу конструкции

Конструкции характеризуются:

• числом колес, что соответствует количеству ступеней - одноступенчатый механизм оснащен одним рабочим колесом, многоступенчатый — несколькими с последовательной или параллельной установкой;
• способом подвода воды — односторонним или двусторонним;
• горизонтальным или вертикальным расположением вала;
• приводным или муфтовым присоединением к двигателю.

Дренажный насос представляет собой единый блок. Внутри корпуса размещен электродвигатель и насосный механизм. Возможна горизонтальная или вертикальная компоновка на валу двигателя. Моноблочная компактная конструкция удобна для стационарной установки в приемном резервуаре колодца и переносного использования. Производители предлагают комплектующие для монтажа любого типа.

Принципы выбора рабочего колеса

Тип рабочего колеса зависит не только от необходимых характеристик напора и расхода, а также и от качества перекачиваемой жидкости:

• закрытые многолопастные центробежные колеса используются с загрязненными жидкостями с долей твердых включений — 5 %;
• свободновихревые колеса — для поддержания высокого давления при малой подаче, подходят для газонасыщенной среды без абразивных частиц;
• осевые колеса - для работы с большими объемами жидкости.

Производители проектируют лопастные колеса с трехмерной конструкцией, стараясь объединить достоинства центробежных и осевых моделей.

От геометрии и материала рабочего колеса зависит диаметр свободного прохода и способность механизма пропускать твердые включения без образования засоров. Многоканальные колеса борются с засорами за счет большого числа лопаток. У вихревого насоса риск минимизирован благодаря поддержанию сильного направленного потока, проходящего вне колеса.

Дренажные насосы для чистой воды пропускают твердые частицы диаметром не более 4 мм, для слабозагрязненных грунтовых вод - до 8 мм. Для работы с грязной водой выпускается фекальная и профессиональная техника. Она справляется с канализационными стоками, откачкой воды из строительных котлованов или водоемов с большим содержанием ила и песка. Обычные бытовые насосы подходят для перекачивания воды из скважин для дренажа и колодцев, бассейнов, подвалов.

Вид установки

Размещение дренажного насоса зависит от исполнения электродвигателя. Погружные модели имеют абсолютно герметичную конструкцию, поэтому их можно размещать под водой. Они компактны, долговечны, изготовлены из коррозионностойких материалов. Работа дренажного погружного насоса абсолютно бесшумна, его можно опускать под воду на глубину до 7 м.

Такая техника:

• не перегревается, поскольку окружающая двигатель жидкость эффективно и быстро отводит тепло;
• не подвержена воздействию низких температур, так как находится ниже точки промерзания грунта;
• подходит для стационарной и переносной эксплуатации;
• выпускается для бытового и профессионального применения.

Для предотвращения протечек все соединения тщательно подгоняются и уплотняются современными долговечными материалами. Погружные агрегаты просты в монтаже, не требуют обслуживания, поскольку в состав уплотнения вала входит контур со смазкой, не требующей замены.

Поверхностные насосы размещаются над уровнем жидкости. При периодической эксплуатации их размещают под открытым небом, а для работы в непрерывном режиме устанавливают в приямке колодца. В этом случае нужно учесть, что для овода тепла от двигателя может не хватать естественного воздушного охлаждения. Кроме того, такая техника больше шумит. Для непрерывной эксплуатации при сухой установке дополнительно используют кожухи с внешним водяным охлаждением. Выпускают поверхностные модели с внутренним гликолевым охлаждением. Для перекачивания гликоля используется отдельное колесо, но из-за сложности такой конструкции внешнее охлаждение применяется чаще.

Принцип работы дренажного насоса с поплавком

Переносные модели могут эксплуатироваться только в ручном режиме, но стационарный погружной дренажный насос оборудуется поплавковым выключателем и работает как в ручном, так и в автоматическом режиме. Для этого встроенный контроль уровня оснащается переключателем, и у пользователя всегда есть выбор, как управлять техникой.

Насос погружается на глубину, подсоединяется к трубопроводу, включается в электросеть. В автоматическом режиме он будет включаться и останавливаться системой контроля уровня жидкости. Поплавок следит за работой дренажного насоса в зависимости от выбранных настроек: включение, выключение, авария. Он размещается на кабеле или специальном стержне. Когда вода поднимается до его уровня, электроды системы контроля заливаются водой. Электрическая цепь замыкается, двигатель запускается. При снижении уровня воды поплавок опускается, электроцепь размыкается, и работа прекращается. Поплавковый датчик надежен, долговечен и прост в установке.

Рабочие характеристики дренажных насосов и их регулирование

Частота вращения вала определяется по характеристикам производительности и напора насоса. Для выбора этих параметров используется характеристическая кривая насоса. Универсальные рабочие характеристики берутся при лучшем КПД для фиксированной частоты вращения.

Если дренажный насос работает с максимальным КПД, то затраты на эксплуатацию оптимальны. Но если оборудование используется для разных задач, рекомендуется производить регулирование настроек для оптимизации энергозатрат.

Для этого применяются следующие способы:

• дроссельный;
• байпасный;
• изменением скорости.

При необходимости ограничения расхода или максимального напора в системе устанавливают дроссельные задвижки и байпасы.

При дроссельном регулировании задвижки используются для уменьшения диаметра трубы и устанавливаются до или после насоса. При размещении задвижки на выходе снижается пропускная способность и увеличивается рабочее давление. Недостаток такой регулировки — падение КПД. Энергетические потери возникают из-за затрат на преодоление созданного препятствия. При уменьшении диаметра всасывающей трубы падает подача и давление на входе. В этом случае существует риск кавитации.

При работе с байпасом часть воды подается обратно на вход. Такой метод подходит при наличии избыточного давления.

На работу дренажного насоса влияют различные факторы. Наши специалисты определят наилучшую конструкцию и комплектацию для решения ваших задач.