Самовсасывающий насос для воды: какой выбрать и как правильно установить?

Обладает ли центробежный насос способностью самовсасываниято: что такое самовсасывающий насос?

Авторы многих сайтов ошибочно причисляют к самовсасывающим насосам поверхностные и даже циркуляционные центробежные машины, которые необходимо полностью заливать жидкостью перед запуском, эти насосы не способны обеспечить самозаполнение подводящего трубопровода без использования дополнительных устройств.

Попробуем разобраться, почему большинство лопастных гидромашин не обладают самовсасыванием, и какие типы насосов обладают этой способностью. Какие насосы являются самовсасывающими?

Согласно ГОСТ 17398-72 «Насосы. Термины и определения» самовсасывающим является насос, который способен обеспечить самозаполнение подводящего трубопровода жидкостью.

Для работы самовсасвающему насосу может потребоваться небольшое количество жидкости, например, оставшееся после предыдущего запуска.

Почему центробежные насосы не обладают способностью к самовсасванию?

Частицы жидкости в центробежном насосе перемещаются от центра к периферии, а затем по отводу за счет силы инерции. Масса частиц воздуха значительно меньше массы частиц воды, поэтому они не обладают такой инерционностью. Движение частиц воздуха под действием силы инерции при вращении рабочего колеса не создается, значит воздух из всасывающего патрубка выкачиваться не будет и он не заполнится жидкостью.

Если центробежные машины не обладают способностью к самовсасыванию, то существует ли другой динамический самовсасывающий насос?

Какие динамические насосы являются самовасывающими?

Самовсасывающими являются вихревые насосы отрытого типа с глухими каналами, для работы им необходимо небольшое количество воды, оставшееся от предыдущего запуска.

Самовсасывающий вихревой насос

Всасывающий патрубок насоса соединен с каналом, через рабочее колесо жидкость поступает в канал , освобождая объем в ячейке колеса. Свободный объем заполняется воздухом из всасывающего патрубка. При вращении колеса ячейка достигает места, где канал заканчивается жидкость из канала поступает в ячейку рабочего колеса вытесняя газ. При дальнейшем движении жидкость переместится в канал, цикл повторится, вытеснив новую порцию воздуха из всасывающего патрубка в напорный.

Получается, что вихревой насос открытого типа выкачивает воздух из всасывающего патрубка, создавая в нем разряжение, в результате чего линия всасывания насоса постепенно будет заполнятся жидкостью. Этот факт позволяет считать открытые вихревые насосы самовсасывающими.

Эти насосы способны перекачивать не только воду, но и газожидкостную смесь обладают невысоким КПД, который не превышает 30%.

Самовсасывающие вихревые насосы закрытого типа

Вихревые насосы закрытого типа, способны обеспечивать самовсасывание только при наличии напорного сепарирующего колпака.

Устройство для обеспечения самовсасывания — напорный сепарирующий колпак Колпак устанавливается в линии нагнетания насоса.

При запуске в насосе должен находиться небольшой объем жидкости, достаточно воды оставшейся поле предыдущего запуска.

При вращении рабочего колеса вода в канале насоса будет активно перемешиваться с воздухом образуя газожидкостную смесь.

Проходя через профилированный канал колпака смесь закручивается жидкость отбрасывается к периферии канала, а воздух остается в центре и через трубки отводится в напорную линию. Вода из напорного колпака вновь направляется к лопастям рабочего колеса, смешиваясь с новым объемом воздуха, поступившим из всасывания.

Таким образом обеспечивается удаление воздуха из всасывающего трубопровода и заполнение его жидкостью, то есть насос работает в режиме самовсасывания.

Объемные самовсасывающие насосы

Принцип работы объемных насосов основан на изменении объема рабочей камеры. В фазе всасывания объем рабочей камеры увеличивается, в фазе нагнетания — уменьшается. Объемные машины способны перекачивать как жидкость, так и газ, в том числе создавая разряжение в линии всасывания, что обеспечивает заполнение всасывающей линии.

Существуют несколько типов объемных насосов — поршневые, винтовые, шиберные. Большинство конструкций объемных насосов предназначены для работы с гидравлическим малом, однако существуют объемные гидронасосы, предназначенные для работы на воде или эмульсии. Объемные насосы способны работать на высоком давлении, при этом их подача (по сравнению с динамическими) не велика.

Расскажите о собственном опыте, полученном в ходе откачки воды самовсасывающим насосом, поделитесь известными только вам нюансами работы. Пишите, пожалуйста, комментарии в находящемся ниже блоке. Задавайте вопросы по теме статьи.

Вихревые импеллерные насосы

Среди самовсасывающих модификаций присутствует группа вихревых насосов, однако, в отличие от центробежных аналогов, они не подходят для перекачивания вязких сред. Наличие твердых включений в воде необходимо исключить, иначе работоспособность оборудования нарушится. Насосы вихревого типа просты в устройстве и обслуживании, но обладают меньшей производительностью и низким КПД.

Вихревой самовсасывающий насос Pedrollo PKm 60 для исключительно чистой воды: мощность – 0,37 кВт, производительность – 0,3-2,4 м³/ч, высота подъема воды – до 5 м

Схема устройства и принцип работы

Внутренние детали вихревого насоса мало отличаются от аналогов центробежного оборудования. Основной динамической деталью является рабочее дисковое колесо, оснащенное расположенными по кругу лопастями.

Лопасти вращаются внутри своеобразного канала, связанного с входящим и выводящим патрубками. Жидкость поступает по всасывающему патрубку, под воздействием вращения колеса закручивается и по винтовой траектории перемещается в сторону выхода.

Многократное нахождение жидкости в пространстве между лопастями образует дополнительную энергию и напор, поднимающий воду на необходимый уровень, на этом и основан принцип работы самовсасывающего вихревого насоса.

Всасываемый воздух смешивается с жидкостью, затем смесь вновь разделяется на два компонента: воздух выводится наружу, а жидкость продолжает циркулировать в рабочей камере. После того, как удален весь воздух, камера полностью заполняется водой и вводится в работу по принципу центробежного оборудования.

Вихревой насос Оптима (Польша) в чугунном корпусе, с мощностью 0,37 кВт и напором 35 метров. Предназначен для водоснабжения дома или садового участка, перекачивает только чистую воду

Обязательным элементом, как и у центробежного оборудования, является обратный клапан, выполняющий две функции:

• препятствует обратному попаданию воздуха;
• обеспечивает заполнение рабочей камеры водой.

Максимальная высота подъема воды, которую обеспечивает вихревое самовсасывающее оборудование, — 8 метров. От центробежных насосов вихревые отличаются двумя принципиальными качествами: они не перекачивают грязные среды, однако прекрасно справляются с перемещением смеси воздуха и жидкости.

Низкий КПД (от 25% до 45 %) объясняется тем, что много энергии тратится на процесс нагнетания жидкости. По этой причине владельцы загородных участков отдают предпочтение центробежным агрегатам. О вихревом оборудовании обычно вспоминают, когда нет возможности установить более продуктивный аналог.

Преимущества бытового использования

Достоинством данной категории самовсасывающих насосов являются компактные размеры и увеличенный напор (в 5-7 раз больше, чем у центробежных аппаратов). Таким образом, их рационально использовать при обслуживании источника воды, находящегося на далеком расстоянии от точек водоразбора, при условии, что большая производительность не нужна.

Вихревые насосы Speroni KPM выпускают в двух вариантах, различающихся габаритами, весом, объемом рабочей камеры и производительностью. Модификации используются для заполнения мембранных баков небольшого объема и систем отопления (+)

Примером может служить перекачка воды из колодца, высота подъема в котором не превышает 7-8 м, в так называемую «рабочую зону», где обычно расположены садовые посадки, грядки, теплицы. Учитывая неравномерность рельефа и огибание дачных строений, стоит рассчитывать на трубопровод до 100м длиной, а это значит, что потребуется большой напор.

Кроме использования вихревых модификаций в автономных частных водопроводах, их применяют для тушения пожаров, устройства вентиляции, в тепловых установках.

Классификация

Вихревые устройства могут отличаться по нескольким параметрам. В настоящее время существуют следующие типы вихревых насосов:

• открытой и закрыто — вихревые;
• погружные и поверхностные;
• комбинированные.

Каждый из них имеет разное назначение и строение

Открыто-вихревые и закрыто-вихревые

Открыто-вихревой насос отличается от закрыто-вихревого тем, что у него более длинные лопатки, крыльчатка по диаметру меньше отводного канала, и сам кольцевой канал соединяется только с напорным патрубком. У закрытых моделей лопасти более короткие и расположены под разными углами, диаметр колеса совпадает с диаметром внутренней камеры, а канал соединяет входное и выходное отверстие.

Отличие в работе следующее. Вода поступает через вход и попадает в рабочую камеру, где в виде вихря отправляется в соединительный канал и уже через него под давлением выходит через выходной патрубок. У закрытых устройств в силу одинакового диаметра рабочей камеры и колеса вода сразу попадает в соединительный канал, там формируется вихрь и усиливается напор.

Погружные и поверхностные модели

Отличие данных моделей понятно из названия: погружные находятся непосредственно в перекачиваемой среде,  поверхностные расположены рядом с ней. Первый вариант чаще всего используется просто для перекачивания жидкостей или не слишком вязких веществ, второй используется для циркуляции воды, например, в оросительных системах или для водоснабжения дома.

Комбинированные варианты

Свободно-вихревые модели позволяют работать с сильно загрязненными веществами. Их используют как фекальные или дренажные насосы, применяют в очистных сооружениях и в добывающей промышленности для откачивания воды из скважин при бурении.

Центробежно-вихревые насосы имеют более высокий КПД в сравнении с классическими вихревыми моделями, они способны работать с жидкостями с температурой нагрева не более 105 градусов. Отличие заключается в том, что здесь установлено и центробежное, и вихревое колесо одновременно.

Вакуумные насосы вихревого типа – это своего рода воздуходувки. С их помощью можно обеспечить распространение горячего или холодного воздуха, а также добиться небольшого вакуума. Часто применяется для сушки стеклянной тары и аэрации водоемов.

Самовсасывающие и нормально всасывающие насосы: в чём разница

По типу всасывания, насосное оборудование делится на две категории: нормально всасывающие и самовсасывающие. Дело в том, что в процессе работы насоса, в его рабочую полость может попадать воздух.

Перекачка воды, при этом, становится невозможной — то есть, агрегат работает вхолостую. Чтобы этого не произошло, система всегда должна быть заполнена водой, а воздух — удаляться.

Итак:

Насосы для воды самовсасывающие, имеют в своём корпусе специальное отверстие для заливки. Чтобы удержать жидкость в камере, на всасывающих и напорных патрубках устанавливаются обратные клапаны или отсечные заслонки. Существуют и модификации со встроенными задвижками – такие насосы способны перезаливаться самостоятельно.
Их корпуса спроектированы так, что объём воды, необходимый для заливки, сохраняется внутри насоса даже в том случае, если он отсоединяется от питающего трубопровода. Такие насосы нужно обязательно предохранять от замерзания. Чтобы внутрь корпуса не попадали твёрдые частицы, агрегаты оборудуются сетчатым фильтром.
Перезаливка насоса должна происходить быстро, чтобы вода, заполняющая рабочую камеру, не успевала испаряться. У погружных моделей таких проблем нет, а для поверхностного оборудования это очень актуально.
Чем длиннее линия всасывания, тем большее сопротивление трению возникает в трубопроводе. Именно поэтому насосы самовсасывающие для воды, имеют такую маленькую высоту подъёма – всего 8-9 метров.
Что касается воздуха, то у самовсасывающих насосов он удаляется в процессе перекачки самопроизвольно – через вантуз, расположенный в верхней части рабочей камеры. Но всё-таки, насос – это не компрессор, и чрезмерное количество воздуха в камере создаёт проблемы в его работе.
Например, увеличивается длительность заливки

Поэтому важно, чтобы все соединения и трубопроводы в системе были герметичными.

Нормально всасывающий насос заливается только при первичном запуске, и перезаливка при каждом запуске ему не требуется

Важно только, чтобы воздух не попадал в систему извне

Если это случается, насос перестаёт качать воду, и нужно произвести доливку. Оборудование такого типа чаще бывает погружным, либо используется только для повышения давления в трубопроводе.

Популярные бренды

Владельцы дачных участков и загородных домов с автономным водоснабжением из неглубокой скважины или колодца часто предпочитают поверхностные насосы погружным из-за простоты их обслуживания. Поэтому им небезынтересно будет узнать, какие самовсасывающие модели насосов заслужили хорошую репутацию своей надежностью, долговечностью и эксплуатационными характеристиками.

Начнем с отечественных марок:

Калибр НБЦ – это один из самых недорогих агрегатов в ряду самовсасывающих насосов, отличающийся при этом внушительными характеристиками: он способен давать до 80 литров воды в минуту, качая её с девятиметровой глубины. Есть модели со встроенным эжектором и без него. Но именно это оборудование подтверждает правило: скупой платит дважды. По отзывам владельцев, средний срок его службы всего три года.

Калибр НБЦ – S80

Насосы самовсасывающие ОНЦс могут использоваться как в пищевой промышленности для откачки жидкостей из цистерн, так и в системе водоснабжения загородного дома из источника с динамическим уровнем воды не более 8 метров. В зависимости от модели, могут создавать напор от 15 до 55 метров и подавать от 3 до 80 кубометров воды в час. Но мобильными их назвать трудно, так как вес самой малогабаритной модели составляет 20 кг.

ОНЦс 6,3/30К-2,2/2

Пока российские потребители, ценящие надежность, долговечность и качество водоподъемного оборудования, предпочитают покупать насосы европейских производителей. К самым популярным маркам можно отнести:

Wilo (см. Насосы Wilo: технические характеристики) – насосное оборудование известной немецкой компании. Длительный срок эксплуатации ему обеспечивает качественная сборка, использование высокопрочных и устойчивых к коррозии материалов, а также оснащенность автоматикой, защищающей насосы от перегрева и работы на холостом ходу. При этом среди большого ассортимента самовсасывающих агрегатов можно найти и весьма недорогие бытовые модели, и установки для коммунального и промышленного применения. Например, цена представленного ниже агрегата всего около 10 тысяч рублей, и прослужит он не менее 10 лет.

WILO JET WJ 202 с максимальной подачей до 4,5 м3/ч

Насосы Grundfos серии JP представлены несколькими моделями разной мощности и предназначены для обустройства поливочных и водопроводных бытовых систем. Основные рабочие детали изготавливаются из нержавейщей стали и прочных современных композитных материалов. Глубина их всасывания 8 метров, создаваемый напор достигает 50 метров, максимальная производительность 5 м3/ч. Стоимость выше, чем у аналогичных моделей Вило (18-25 тысяч рублей), но и гарантированный срок службы 15 лет.

Одноступенчатый самовсасывающий центробежный насос JP от Grundfos

Корпуса итальянских насосов Pedrollo серии JSWm изготавливаются из чугуна с антикоррозийным покрытием, а вал и крыльчатка из нержавеющей стали, хотя по заказу рабочее колесо может быть сделано и из технополимеров. Устойчивые к коррозии материалы обеспечивают долгую и надежную работу устройств этой марки, позволяя им работать в длительном режиме без технических перерывов. Высота всасывания эжекторных насосов составляет 9 метров, максимальный напор в зависимости от модели 35-48 метров, производительность до 60 м3/ч. Инструкция допускает их использование не только в источниках с чистой водой, но и в открытых водоемах. Цена оборудования довольно высока и составляет в среднем 25 тысяч рублей.

Самовсасывающий эжекторный насос Педролло

Другой итальянский бренд Calpeda известен чуть менее остальных, но и его насосы находят все больше поклонников на отечественном рынке. В первую очередь это касается агрегатов серий МХ и MG, обладающих максимальной для самовсасывающих насосов глубиной подачи, достигающей 9,5-10 метров. А устройства серии Calpeda А с открытым рабочим колесом могут перекачивать даже загрязненную воду с нерастворенными примесями диаметром до 10 мм. Они применяются для откачки воды из бассейнов, канав, затопленных помещений, используются как в быту, так и в сельском и коммунальном хозяйстве. Стоимость – от 16 тысяч рублей.

Универсальный агрегат Calpeda MXH

Как правильно выбрать насос для дома

Какую еще разницу можно отметить для самовсасывающих насосов разных типов?

1. Центробежные агрегаты превосходят вихревые по своим габаритам и массе. При этом они работают намного тише и могут перекачивать через себя без страха поломки воду с достаточно крупными инородными включениями. Например, фекальные и дренажные насосы имеют именно такое строение. Вихревые агрегаты достаточно чувствительны, поэтому перед ними обязательно ставятся фильтрующие установки, очищающие воду.
2. Центробежные насосы считаются более надежным оборудованием. Срок их службы при регулярном обслуживании может составлять 20 лет и более. В ремонте они тоже достаточно просты – деталей продается много, все при желании можно сделать самому, если есть хотя бы базовые знания строения электромоторов.
3. Про расход электричества и КПД мы уже писали, повторяться не будем.

Перед покупкой обязательно попросите паспорт изделия и ознакомьтесь с его рабочими характеристиками. Нас интересует следующее:

1. Первым делом смотрим на производительность и мощность. Этот параметр нужно сопоставить с удаленностью скважины от дома, глубиной, с которой агрегат поднимает воду, объемом всего водопровода и с максимально возможным объемом расхода воды ежемоментно. Перед походом в магазин вам нужно произвести соответствующие расчеты, чтобы не пришлось гадать – хватит или нет. Методика проведения таких расчетов не сложна, ее легко отыскать в сети. Также вы можете воспользоваться удобными онлайн калькуляторами, в которые нужно просто вбить все необходимые данные.
2. Минимальное давление, которое должно быть в системе, составляет 0,3 Бар. Оно должно быть постоянным, иначе бытовая техника, подключенная к водопроводу, может просто выйти из строя.
3. Так же стоит соотнести возможности вашего насоса с диаметром обсадной трубы скважины и ее максимальной производительностью. Такую информацию лучше получить от специалистов, выполнявших бурение на вашем участке.

Чему отдать предпочтение

Единого универсального совета для выбора насоса самовсасывающего типа не существует. Рекомендации можно свести к следующим нюансам:

Центробежные аппараты имеют крупные габариты и отличаются практически бесшумной работой. К их недостаткам относят малую производительность и возможность работы с глубиной не больше 8-10 метров. Это хороший выбор для установки в доме и подключения к неглубокому колодцу, а также в качестве сезонного варианта для полива грядок с забором воды из реки или озера.

Для работы со скважинами средней глубины лучшим выбором станет вихревой насос.

Он мощнее, работает с глубиной до 15, а при имеющемся эжекторе и до 30 метров. Такой насос можно установить внутрь скважины, погрузив его в воду (специальные погружные модели). Добавим, что думать о выборе насоса нужно уже на этапе бурения скважины.

Строение и принцип действия

По способу действия самовсасывающий насос может быть вихревым и центробежным. В обоих ключевым звеном является крыльчатка только имеет она разное строение и установлена в корпусе разной форы. От этого меняется принцип работы.

Центробежные

Центробежные самовсасывающие насосы имеют интересное строение рабочей камеры — в виде улитки. В центре корпуса закреплены рабочие колеса. Колесо может быть одно, тогда помпа называется одноступенчатой, может быть несколько — многоступенчатая конструкция. Одноступенчатые всегда работают на одной мощности, многоступенчатые могут в зависимости от условий изменять производительность, соответственно, являются более экономичными (меньше расходую электроэнергии).

Устройство самовсасываюшего центробежного насоса

Основной рабочий элемент в данной конструкции — колесо с лопастями. Лопасти загнуты в обратном направлении по отношению к движению колеса. При движении они как-бы расталкивают воду, отжимая ее к стенкам корпуса. Такое явление называется центробежной силой, а зону между лопастями и стенкой называют «дифузор». Итак, рабочее колесо движется, создавая на периферии область повышенного давления и подталкивая воду в сторону выходного патрубка.

Схема движения воды в центробежном насосе

Одновременно в центре рабочего колеса образуется зона пониженного давления. В нее засасывается вода из подающего трубопровода (всасывающей магистрали). На рисунке выше поступающая вода обозначена желтыми стрелками.  Далее она крыльчаткой проталкивается к стенкам и за счет центробежной силы поднимается наверх. Этот процесс постоянный и бесконечный, повторяется до тех пор, пока крутится вал.

С принципом действия центробежных насосов связан их недостаток: создавать центробежную силу из воздуха крыльчатка не может, потому перед работой корпус заполняют водой. Так как часто работают помпы в прерывистом режиме, чтобы вода не вытекала из корпуса при останове, на всасывающем патрубке ставят обратный клапан. Вот такие особенности работы центробежных самовсасывающих насосов. Если обратный клапан (он должен быть обязательно) на подающем трубопроводе стоит внизу, заполнять приходится и весь трубопровод, а для этого понадобится не один литр.

https://youtube.com/watch?v=Rn-qkLkFS3s

Название	Мощность	Напор	Максимальная глубина всасывания	Производительность	Материал корпуса	Подсоединительные размеры	Цена
Калибр НБЦ-380	380 Вт	25 м	9 м	28 л/мин	чугун	1 дюйм	32$
Metabo P 3300 G	900 Вт	45 м	8 м	55 л/мин	чугун (приводной вал из нержавеющей стали)	1 дюйм	87$
ЗУБР ЗНС-600	600 Вт	35 м	8 м	50 л/мин	пластик	1 дюйм	71$
Elitech НС 400В	400Вт	35 м	8 м	40 л/мин	чугун	25 мм	42$
PATRIOT QB70	750 Вт	65 м	8 м	60 л/мин	пластик	1 дюйм	58$
Джилекс Джамбо 70/50 Ч 3700	1100 Вт	50 м	9 м (втроенный эжектор)	70 л/мин	чугун	1 дюйм	122$
БЕЛАМОС XI 13	1200 Вт	50 м	8 м	65 л/мин	нержавеющая сталь	1 дюйм	125$
БЕЛАМОС XA 06	600 Вт	33 м	8 м	47 л/мин	чугун	1 дюйм	75$

Вихревые

Вихревой самовсасывающий насос отличается строением корпуса и рабочего колеса. Рабочее колесо — диск с короткими радиальными перегородками, располагающиеся по краям. Называется он импеллер.

Строение вихревого насоса

Корпус сделан так, что он довольно плотно охватывает «плоскую» часть рабочего колеса, а в районе перегородок остается значительный боковой зазор. При вращении импеллера вода увлекается перемычками. За счет действия центробежной силы она отжимается к стенкам, но через какое-то расстояние снова попадает в зону действия перегородок, получая дополнительную порцию энергии. Таким образом в зазорах она еще и закручивается в вихри. Получается сдвоенный вихревой поток, что и дало название оборудованию.

Благодаря особенностям работы вихревые насосы могут создавать давление в 3-7 раз больше, чем центробежные (при одинаковых размерах колес и скорости вращения). Они идеальны, когда необходим малый расход и высокое давление. Еще один плюс — они могут качать смесь воды и воздуха, иногда даже создают разрежение если заполнены только воздухом. Это делает проще его запуск в работу — не надо заполнять камеру водой или достаточно ее небольшого количества. Недостаток вихревых насосов — низкий КПД. Он не может быть выше 45-50%.

Название	Мощность	Напор (высота подъема)	Производительность	Глубина всасывания	Материал корпуса	Цена
LEO XKSm 60-1	370 Вт	40 м	40 л/мин	9 м	чугун	24$
LEO XKSm 80-1	750 Вт	70 м	60 л/мин	9 м	чугун	89$
AKO QB 60	370 Вт	30 м	28 л/мин	8 м	чугун	47$
AKO QB 70	550 Вт	45 м	40 л/мин	8 м	чугун	68 $
Pedrollo РКm 60	370 Вт	40 м	40 л/мин	8 м	чугун	77$
Pedrollo РК 65	500 Вт	55 м	50 л/мин	8 м	чугун	124$