Винтовой насос: устройство, принцип работы и пошаговая инструкция по установке

Винтовой насос получил широкое распространение в различных отраслях промышленности и в частном водоснабжении благодаря способности перекачивать широкий спектр сред. Он эффективно работает даже в тех случаях, когда жидкость содержит включения твердых частиц, обладает высокой вязкостью или недостаточной смазывающей способностью.

Каждый владелец дома знает: после приобретения недвижимости необходимо позаботиться об автономном водоснабжении, ведь отсутствие воды может существенно снизить комфорт проживания. На производстве же бесперебойная подача сырья, реагентов или обводненной продукции напрямую влияет на стабильность технологического процесса и рентабельность предприятия.

Правильный выбор насосного оборудования — будь то погружной насос для скважины или промышленный агрегат для перекачки химических реагентов, нефтепродуктов или пищевых жидкостей — является гарантией длительной и бесперебойной работы системы.

Винтовые насосы заслуженно пользуются популярностью как у владельцев коттеджей и загородных домов за простоту эксплуатации и легкость монтажа, так и у инженеров промышленных предприятий за дозирующую способность, бережное отношение к перекачиваемой среде и стабильность выходных параметров. К тому же, в отличие от центробежных аналогов, винтовые насосы обладают самовсасывающей способностью и универсальностью: они одинаково эффективно поднимают воду с большой глубины и перекачивают вязкие, абразивные или многофазные (жидкость + газ + твердые частицы) среды на промышленных объектах.

Принцип работы винтового насоса

Оборудование этого типа выпускается как с одним винтом — для бытового применения в скважине, так и с несколькими винтами — для эксплуатации на промышленных объектах.

Независимо от типа конструкции, работа винтовых насосов основана на понятии винта Архимеда.

Принцип работы винтового насоса основан на создании специального профиля, в котором линия зацепления между винтом и корпусом насоса обеспечивает полную герметизацию области нагнетания от области всасывания. При вращении винта эта линия перемещается вдоль оси. Длина винта для обеспечения герметичности при всех положениях должна быть несколько больше шага расположения винтов.

Жидкость, расположенная во впадинах винта и ограниченная корпусом, при вращении винтов вытесняется в область нагнетания. В большинстве случаев винтовые насосы выполняются с одним винтом, но для промышленных целей выпускают варианты с тремя винтами: средний — ведущий и два боковых — ведомые. В трехвинтовых конструкциях вращение роторов синхронизируется с помощью шестерен, что обеспечивает более равномерную подачу и высокое давление на выходе .

Подбирая винтовые скважинные насосы, определяют основные технические характеристики, главными из которых являются подача и напор. Особенностью такого оборудования является постоянное значение напора, которое не меняется при изменении производительности.

Подача определяется по формуле:

Q = 0.0691 × n × d³

где:

• *n* — число оборотов винта в минуту;
• *d* — диаметр начальной окружности винтов.

На практике производительность насоса зависит от размеров рабочей пары (ротора и статора) и частоты вращения. Например, промышленные винтовые насосы могут обеспечивать подачу от 0,5 до 680 м³/ч при давлении от 4 до 48 бар .

Устройство винтового насоса

В общем случае в устройство винтового насоса входят:

1. МОТОР-РЕДУКТОР; Поскольку мотор-редуктор напрямую подключен к корпусу насоса, насос требует минимального технического обслуживания. Прост в обслуживании и экономичен. 2. МУФТА; Благодаря своей гибкости при кручении муфты могут отводить критические крутильные колебания за пределы рабочей зоны. Таким образом, поэтому не следует ожидать каких-либо негативных последствий для трансмиссии. 3. ШАРИКОВЫЕ ПОДШИПНИКИ; Требования к применению и условия эксплуатации насоса чрезвычайно разнообразны. Чтобы добиться наилучшей производительности для вашего применения, необходимо учитывать множество различных параметров. Размеры, частоты вращения, номинальные нагрузки, уплотнение и смазка и т.д. 4. УПЛОТНЕНИЕ; В стандартную комплектацию входит одинарное механическое уплотнение с твердой поверхностью. Уплотнительный сальник, доступный в качестве опции, зависит от рабочей температуры или продукта. 5. ВАЛ; Привод и соединительный вал с соединительной тягой и двумя универсальными шарнирами обеспечивают передачу мощности от привода к ротору. 6. ВСАСЫВАЮЩИЙ, НАПОРНЫЙ ФЛАНЕЦ; Гидродинамическая конструкция с фланцевыми или резьбовыми соединениями в соответствии с DIN и международными стандартами. 7. РОТОР; От износостойких и коррозионностойких металлических конструкций до ротора 304 SS, 316 SS и т.д. 8. СТАТОР; Мы производим статоры в соответствии с самыми современными стандартами. 9. ВЫПУСКНОЙ ФЛАНЕЦ; Выпускной фланец - это стандартное соединение, соответствующее индивидуальному давлению нагнетания насоса. 10. ШАССИ; Мы производим шасси из нержавеющей стали с регулируемыми ножками.

Принцип перекачки

- Основными компонентами насоса являются: вращающаяся часть, называемая ротором; и неподвижная часть, называемая статором.
- Ротор имеет форму одинарной спирали и изготовлен из металлического материала. Статор выполнен в виде двойной спирали с шагом, в два раза превышающим шаг ротора, и обычно представляет собой эластомер. Взаимодействие (сжатие) между ротором и статором создает ряд герметичных камер, называемых полостями.
- Когда ротор вращается внутри статора, продукты непрерывно перемещаются от входа к выходу из полостей, так что продукты перемещаются по полостям из-за движения ротора.

Типы винтовых насосов

Начиная описывать погружные винтовые насосы, следует заметить, что модельный ряд их довольно скромен. Это следует из того, что сами по себе винтовые глубинные насосы являются разновидностью погружного оборудования.

Глубинные винтовые насосы

Такое оборудование отличается удлиненным шнеком, за счет чего достигаются достаточно высокие рабочие характеристики. Глубинные винтовые насосы используются для поднятия воды из артезианских скважин, где расстояние до воды может равняться нескольким сотням метров. Это самые мощные образцы линейки погружных винтовых насосов, что прямым образом сказывается на стоимости оборудования. Промышленные установки типа УВЭН (установка винтовая электронасосная) могут развивать напор до 1000 метров при подаче 25 м³/сут .

Погружные насосы - центробежные и винтовые насосы, устанавливаемые в емкость, используются для подачи смазочных, антикоррозийных материалов к различным механизмам. Установки созданы для долгой и безотказной службы без необходимости в техническом обслуживании, что дает низкие эксплуатационные расходы.

Насос для колодца

При выборе насоса для колодца зачастую приоритет получают модели с креплением к стенке колодца. Такие насосы незаметны, а при работе издают только чуть заметный шум. При установке насоса в колодец следует учитывать уровень воды. Желательно, чтобы уровень воды в колодце оставался постоянным. В противном случае нет возможности гарантировать надежную работу насоса. Насос для колодца необходимо устанавливать не ниже одного метра от дна, иначе в процессе работы он будет засоряться грунтом и мусором.

Винтовой насос для скважины

На насосе глубинном винтовом имеется специальная проушина для крепления троса. Затем оборудование погружается непосредственно в воду. Питание подается по электрическому кабелю, с помощью которого осуществляется управление — включение и выключение. Такой винтовой скважинный насос способен работать в очень жестких условиях. На работу агрегата не влияет наличие механических примесей в воде (хотя высокое содержание песка снижает ресурс из-за истирания резинового статора) . Он способен обеспечить ваш дом водой с достаточно большой глубины.

Винтовой вакуумный насос

Супер-вакуумный насос GN для твердых фаз широко используется для сгущения ила, туннеля и TBM, очистки канализационных колодцев и колодцев, очистки хвостов и золоотвала, очистки биогазовых резервуаров и прудов, извлечения и переноса масла, переработки при разливе, извлечения опасных отходов, транспортировки бурового раствора и шлама, транспортировки горных растворов и отходов, перевозки крупнотоннажных угольных шлаков и шламов.

Винтовой вакуумный насос представляет собой вариант оборудования с двумя винтами, которые вращаются во взаимно противоположных направлениях. Благодаря такому размещению перекачиваемая среда вначале оказывается между корпусом и камерами винтов, а затем перемещается в напорный патрубок. Такие агрегаты широко используются в промышленной сфере:

• для вакуумной упаковки;
• при сушке продукции;
• для дегазации;
• в штамповке, прессовке, ламинировании и др.

Винтовые штанговые насосы (ШВН)

Такие агрегаты широко используются в сфере добычи нефти. Конструктивно это агрегаты с однозаходным винтом. ШВН широко применяются при скважин, особенно для добычи высоковязкой нефти .

В отличие от своих прямых конкурентов — станков-качалок и УЭЦН, винтовые штанговые насосы:

• имеют простую и надежную конструкцию;
• отличаются малыми массогабаритными параметрами;
• легко монтируются на скважину (не требуют фундамента);
• отличаются простотой при обслуживании;
• эффективнее при перекачке жидкостей с высоким содержанием газа и песка, чем центробежные насосы .

Как выбрать винтовой насос?

Для того чтобы приобрести лучший винтовой насос, уделите внимание их техническим характеристикам:

1. Подача (производительность) — показывает количество воды, подаваемое насосом в единицу времени (литр в секунду или м³/час). Для бытовых нужд достаточно моделей с расходом 35–50 л/мин .
2. Напор — показывает, на сколько метров насос способен поднять воду из скважины. При выборе этот параметр должен быть не меньше суммы глубины, на которой расположен насос, и высоты наивысшей точки водоразбора в доме. Для глубоких скважин могут потребоваться насосы с напором 80–110 метров и более .
3. Мощность насоса — показывает нагрузку, которую он будет потреблять от электросети вашего дома. Мощность современных насосов может доходить до 5 кВт и более. Если электросеть дома рассчитана на меньшую нагрузку, чем требует насос, это приведет к поломке. Для бытовых нужд обычно достаточно 750–1200 Вт .
4. Материал корпуса — от материала корпуса насоса зависит, в какой среде его можно использовать. Грунтовая вода содержит в большом количестве соли, поэтому при выборе следует учитывать, из чего изготовлен корпус. Зачастую корпуса погружных насосов изготавливают из нержавеющих сталей.
5. Диаметр насоса — важнейший параметр для установки в скважину. Большинство бытовых винтовых насосов имеют диаметр 76 мм и могут использоваться в скважинах с внутренним диаметром от 90 мм . Для промышленных скважин требуется диаметр не менее 130 мм .

Установка в скважину

Установка винтовых насосов в скважине практически не отличается от монтажа центробежных агрегатов. Хотя эти два типа оборудования отличаются конструкцией и принципом работы, назначение у них общее — подача воды по трубопроводу.

Необходимые материалы для установки:

• трос (стальной в пластиковой оплетке, из нержавейки или полимерный, выдерживающий нагрузку в 5 раз больше массы насоса);
• электрокабель;
• хомуты для крепления кабеля к напорной трубе;
• обратный клапан;
• манометр;
• ФУМ-лента для герметизации резьбовых соединений .

Порядок установки:

Шаг 1 — распаковываем насос, проверяем на наличие повреждений и работоспособность. Убеждаемся, что все части, соприкасающиеся с водой, изготовлены из разрешенных материалов .

Шаг 2 — закрепляем напорный шланг (или трубу) на верхней крышке насоса. Рекомендуется использовать трубу из нержавеющей стали или качественного пластика.

Шаг 3 — подключаем электрокабель к кабелю насоса и стягиваем его хомутами с напорным шлангом с интервалом не более 3 метров .

Шаг 4 — крепим трос к специальной проушине на корпусе насоса. Важно: никогда не используйте для подъема или спуска насоса электрический кабель — только трос . Устанавливаем поплавковый выключатель при наличии.

Шаг 5 — опускаем винтовой насос на тросе на необходимую глубину. Динамический уровень воды всегда должен оставаться выше насоса . Минимальная глубина погружения под динамический уровень — не менее 0,5–1 метра. Насос не должен касаться дна скважины (рекомендуемое расстояние от дна — не менее 1 метра). Фиксируем трос на оголовке скважины.

Шаг 6 — подключаем питание через блок автоматики и реле давления. Убеждаемся, что напряжение и частота сети соответствуют требованиям насоса .

Первый пуск:
Рекомендуется выполнять кратковременным (на 2–3 секунды), чтобы проверить направление вращения (хотя у однофазных насосов оно фиксированное). При запуске напорную задвижку следует приоткрыть примерно на одну треть для плавного выхода на режим . Проверяем напор и подачу, а также общую работоспособность системы. После заполнения системы водой открываем задвижку полностью и проверяем герметичность всех соединений.

Важные правила безопасности:

• Никогда не подключайте насос к электросети в процессе установки .
• Не касайтесь отверстия оборудования руками, если оно включено в сеть.
• Не используйте вместо специального троса силовой кабель .
• Убедитесь, что насос полностью погружен в воду перед запуском — работа без воды (всухую) приведет к выходу из строя резинового статора .

Преимущества и недостатки винтовых насосов (краткое резюме):

Преимущества:

• Простота и надежность конструкции (всего две основные детали) .
• Способность перекачивать жидкости с механическими примесями .
• Высокий напор при компактных размерах.
• Невысокая стоимость и хорошая ремонтопригодность .
• Самовсасывающая способность.

Недостатки:

• Более низкий КПД (до 60% против 90% у центробежных) .
• Повышенный уровень шума по сравнению с центробежными .
• Ограниченный ресурс резинового статора при работе с абразивными частицами (песком) .
• Меньшая максимальная производительность по сравнению с центробежными насосами того же диаметра.