1. Що таке свердловинний насос і які типи бувають

Свердловинний (глибинний насос) є спеціальним обладнанням для забору води з глибини більше 8 метрів, а саме такі свердловини зазвичай і бурять. Він виглядає як подовжений металевий циліндр, який встановлюється всередині обсадної труби, повністю занурюється у воду і працює у вертикальному положенні. Конструкція складається з вузького корпусу (зазвичай діаметром 3 – 4 дюйми або 75 – 100 мм), електродвигуна, робочих коліс (крильчаток), які створюють центробіжну силу і відкачують воду на поверхню, зворотного клапана, що утримує воду в трубопроводі після зупинки насоса, та фільтра, що захищає робочі колеса та інші елементи від потрапляння великих часток і поломок.

1 – Різьбовий вихідний патрубок; 2 – Зворотний клапан; 3 – Вал насоса; 4 – Проточний канал;
5 – Компенсаційне кільце; 6 – Підшипник робочого колеса; 7 – Ущільнювальне кільце;
8 – Робоче колесо; 9 – Всмоктувальна камера; 10 – Захисна сітка;
11 – Муфта, що з'єднує вал двигуна та насоса; 12 – Вал двигуна.

За принципом роботи існує декілька типів свердловинних насосів:

  1. Центробіжний. У цьому випадку робочим елементом виступають шестерні (їх кількість відрізняється в залежності від моделі), закріплені на валу і обертанням завдяки двигуну. Таким чином, за рахунок центробіжної сили вода закручується у робочому колесі і під тиском викидається назовні. Це найбільш поширений тип насосів, адже вони надійні, довговічні, мають високу продуктивність і ККД (близько 95%), не ламаються за наявності у воді невеликих твердих домішок, не створюють багато шуму і вібрацій. Така техніка компактна (деякі моделі підходять навіть для свердловин діаметром до 8 см) і може відкачати воду з великої глибини — до 100 метрів або навіть більше.
  2. Шнековий. Головним елементом таких насосів є шнек, або гвинт, який обертається при включенні мотора і таким чином здійснює забір води. Конструкція проста і зводить до мінімуму ризик поломок, а в експлуатації пристрої зручні, не шумлять і не вібрують. Крім того, цей тип насосів легко справляється з брудною водою з містом ілу і глини, тому може постачати воду не тільки зі свердловини, але й з водойм. Водночас за продуктивністю шнекові насоси поступаються центробіжним — за однакової потужності мотора ККД буде на 20 – 30% нижче.
  3. Вихровий. Конструкція включає в себе робочі колеса з лопатками, які обертанням створюють певний вихор і тим самим піднімають воду на поверхню. Головною перевагою таких насосів є високий натиск, але при цьому ККД у них досить низький — до 45%. Тому їх обирають, якщо потрібно доставити воду на велику висоту, але обсяг споживання незначний.
Популярні центробіжні насоси для свердловин

2. Ключові параметри

Зазвичай при бурінні свердловини фахівці видають паспорт об'єкта з зазначенням всіх параметрів водозабору і іноді навіть рекомендаціями по вибору підходящого насоса. Але часто користувачам доводиться самостійно робити вибір, і для цього необхідно враховувати безліч нюансів.

В першу чергу необхідно дізнатися параметри свердловини:

  • Глибина свердловини — загальна довжина від поверхні землі до дна
  • Статичний рівень води — відстань до дзеркала води в спокійному стані, без роботи насоса. Цей параметр можна визначити самостійно за допомогою грузика, ліски і рулетки: прив'яжіть груз до ліски і опускайте, поки не почуєте сплеск — це означає, що він досяг поверхні води.
  • Динамічний рівень води — рівень води при працюючому насосі. Показує, на яку глибину потрібно занурити насос, щоб він завжди знаходився у воді.
  • Внутрішній діаметр свердловини. Діаметр насоса повинен бути на 2 – 3 см менший за обсадну трубу, щоб він міг вільно опускатися у свердловину. Крім того, відстань має бути достатньою, щоб вода могла повноцінно охолоджувати внутрішні компоненти насоса. У більшості випадків свердловини для приватного водопостачання бурять діаметром від 10 до 12.5 см, а найбільш популярними є насоси діаметром 10 см. Наприклад, для свердловини діаметром 11 см підійде насос діаметром близько 7.5 – 8 см або навіть менше (6.5 см).

Важливо! Статичний і динамічний рівні води відрізняються в залежності від пори року: влітку води менше, взимку — більше. Тому краще враховувати найменший рівень води у свердловині за весь рік.
1 - Статичний рівень води; 2 – Динамічний рівень води.

Параметри свердловини можна дізнатися у паспорті об'єкта, у компанії, яка її бурила, або ж розрахувати самостійно. Так, глибина свердловини визначається тим самим способом, що й статичний рівень води, тільки у цьому випадку груз потрібно опустити до самого дна свердловини, поки ліска не почне провисати.

Ще однією важливою характеристикою є дебіт свердловини, або продуктивність — кількість води, яку вона може дати за певний час. Вимірюється у літрах на хвилину (л/хв) або кубометрах на годину (м³/год), рідше — у літрах на добу. При бурінні свердловини фахівці випробовують свердловину на водовіддачу і вимірюють її продуктивність. Дізнатися показник можна й самостійно: включити насос і виміряти обсяг води за 1 хвилину, при цьому стежачи, чи не знижується рівень води.

Важливо! Якщо свердловині більше 5 років, вимірювання потрібно проводити знову, оскільки замулювання та інші фактори можуть значно вплинути на продуктивність.

Після цього переходимо до характеристик самого насоса. Ключовим параметром є продуктивність — кількість води, яку він здатний подавати за одиницю часу — літри за хвилину або кубометри на годину. Щоб обрати насос з оптимальною продуктивністю, треба враховувати потребу у воді для всіх користувачів. Наводимо середні показники витрати води:

  • мийка та умивальник — 0.5 куб м/год;
  • унітаз — 0.5 куб м/год;
  • ванна та душ — 1 куб м/год;
  • пральна машина — 0.55 куб м/год;
  • посудомийна машина — 0.25 куб м/год;
  • крапельний полив, зрошення — понад 1 куб м/год.

Продуктивність насоса повинна бути достатньою, щоб забезпечити потреби у воді всіх домочадців.

Порахуйте приблизний витрат води для кожної точки у будинку, складіть ці показники та помножте на 0.5 – 0.7, оскільки всі одночасно працювати вони не будуть. У середньому, для родини з 3 – 4 осіб з побутовими потребами та поливом підійде насос з продуктивністю від 2 до 4 м³/год (або 35 – 70 л/хв). Продуктивність краще обирати з запасом, але без надмірностей — зайва потужність призведе до частих включень і прискореного зносу. Окрім цього, продуктивність насоса не повинна перевищувати дебіт свердловини — інакше він відкачає всю воду, що призведе до перегріву та поломок. За дуже маленького дебіту свердловини можна додатково встановити накопичувальний бак — таким чином ви забезпечите собі воду у будь-який час.

Крім продуктивності, важливо правильно підібрати напір — висоту, на яку обладнання може підняти воду. Необхідний напір розраховується за формулою:

H geo + H dyn + H dom + H тр + H запас, де:

  • H geo — глибина занурення насоса;
  • H dyn — відстань від поверхні землі до найвищої точки водорозбору (наприклад, душ на другому поверсі);
  • H dom — мінімальний тиск, необхідний у точці використання води, наприклад, для роботи побутової техніки (зазвичай 1.5 – 2.5 атмосфери = 15 – 25 м водяного стовпа);
  • H тр — втрати напору у трубах через тертя, повороти, клапани (приблизно 10 – 20% від загальної довжини трубопровода);
  • H запас — запас на випадок коливань рівня води, зносу, перепадів тиску (рекомендується +10 – 20%);

В якості прикладу наведемо такі розрахунки: динамічний рівень води 35 м, найвища точка споживання 6 м (2 поверх), мінімальний тиск у системі 2 атмосфери = 20 м. Сюди ж додаємо 5 м (втрати) і 10% на запас — в результаті насос повинен мати напір не менше ніж 72 – 75 метрів.

Популярні шнекові насоси для свердловин

3. На що ще звернути увагу

3.1 Матеріали

Так як корпус і робочі деталі насоса постійно контактують з водою, вони повинні бути зроблені з якісних матеріалів:

  • Нержавіюча сталь — міцний і довговічний матеріал, який не боїться корозії, не впливає на смак води, витримує воду з піском і високий тиск.
  • Алюміній — бюджетний, легкий, але менш міцний матеріал, може піддаватися корозії.
  • Пластик — використовується для виготовлення корпусів і деяких внутрішніх деталей, стійкий до корозії, але менш міцний, ніж метали. Часто зустрічається в недорогих моделях.
  • Латунь — міцний, зносостійкий і недешевий матеріал, використовується для виготовлення деталей, що контактують з водою (в першу чергу крильчаток), має хорошу корозійну стійкість.

3.2 Захист

Системи захисту забезпечують безпеку роботи обладнання, запобігають поломкам і продовжують термін служби. Це можуть бути:

  • Захист від перегріву — зазвичай реалізується за допомогою теплового реле, яке відключає насос при досягненні критичної температури.
  • Захист від перевантаження — відключає двигун, якщо він працює понад свої можливості і може загорітися або зламатися через це.
  • Захист від сухого ходу — автоматично припиняє роботу насоса, якщо йому нічого качати, тобто за відсутності води, оскільки це може призвести до перегріву і поломки.
  • Реле тиску — вмикає і вимикає насос при досягненні певних значень тиску в системі.

3.3 Живлення

Стандартні побутові мережі розраховані на напругу 230 В, але є нечисленні моделі насосів із живленням від трифазних мереж напругою 400 В. Це вже пристрої промислового класу, розраховані на експлуатацію на спеціалізованих об'єктах. Крім того, не варто забувати про довжину мережевого кабелю. Ідеально, він повинен бути не коротшим за максимальну глибину занурення, щоб точка з'єднання кабелю з мережею була над водою або взагалі поза свердловиною. Тоді користувачеві не доведеться витрачати час і сили на ізоляцію.

3.4 Тип води в свердловині

Зазвичай вода в свердловинах чиста, але в ній все ж можуть бути присутніми мул, пісок та інші механічні домішки, що загрожує пошкодженням внутрішніх деталей. Тому якщо вода містить домішки — краще подбати про наявність системи фільтрації на насосі.

3.5 Встановлення та обслуговування

Конструкція насоса повинна передбачати можливість легкого доступу до крильчатки, двигуна і інших важливих компонентів для періодичного очищення і огляду. Насос повинен бути розрахований на робочу температуру і тиск, що відповідають умовам експлуатації. Крім того, для безпечного опускання та підйому насоса потрібен трос з нержавіючої сталі або капроновий трос, здатний витримувати вагу насоса з запасом.

При виборі насоса також потрібно враховувати матеріали, тип води в свердловині, зручність встановлення та обслуговування.
Популярні вихрові насоси для свердловин

4. Часті помилки при виборі насоса

  • Ігнорування параметрів свердловини, вибір насоса «на око». При купівлі необхідно ретельно звірити всю інформацію і зробити необхідні розрахунки.
  • Переоцінка потреб. Недосвідчені покупці беруть насос «потужніший» і вважають, що краще обирати «з запасом». Насправді якщо натиск занадто великий, це створює гідроудари в системі, а занадто висока продуктивність викликає часті увімкнення/вимкнення, знос двигуна і автоматики. Насос повинен відповідати реальним глибині свердловини, висоті подачі води і обсягу споживання.
  • Неправильна установка. Насос не можна встановлювати на дні свердловини, оскільки там містяться мул, пісок та інші забруднення. Оптимальна висота — 1 – 2 метри вище дна.
  • Відсутність захисту. Насоси, що працюють без води, дуже швидко перегріваються і виходять з ладу, тому краще не ігнорувати захист від сухого ходу. Крім того, без автоматики насос буде часто увімкненим і вимкненим, нестабільно триматиме тиск і швидше зношуватиметься.
  • Неправильні умови експлуатації: температура води вище допустимої, вода з високим містом піску, безперервна робота, якщо насос для цього не призначений.