Вибрационные насосы относятся к агрегатам объемного действия, то есть к таким, у которых в обязательном порядке имеется перепускной клапан, а объем рабочей камеры в процессе эксплуатации постоянно изменяется.
Особенности конструкции
В упрощенном виде такое насосное оборудование состоит из корпуса, в котором размещены электропривод и вибратор.
Корпус
Поскольку такие насосы подразделяются на агрегаты с нижним и верхним забором воды, конструктивное исполнение корпусов имеет некоторые различия.
У насосов первой подгруппы отверстие для водозабора располагается в нижней части корпуса, а напорный патрубок, по которому отводится вода – в верхней. У моделей с верхним забором жидкости впускное отверстие и отводной патрубок размещены рядом в верхней части корпуса. Чтобы обеспечить обратный отток перекачиваемой среды, во впускном отверстии устанавливается специальный клапан.
Электропривод
«Двигателем» вибрационных насосов является электромагнит, состоящий из сердечника, имеющего П-образную форму, на выступы которого надеты две катушки с обмоточным проводом, подключаемые кабелем к электросети.
Сердечник набирается из пластин, выполненных из специальной стали и покрытых изоляционным лаком. Чтобы защитить электропривод от перегрева и обеспечить отвод тепла, все его элементы заливаются компаундом, в состав которого входят эпоксидная смола и кварцевый песок.
Вибратор
В состав этого конструктивного элемента входят:
- якорь;
- поршень;
- шток;
- амортизатор;
- муфта;
- упор.
Металлический шток с резьбой напрессовывается на якорь, собранный из пластин электротехнической стали. Сверху штока на резьбовом соединении прикрепляется резиновый поршень.
Диафрагма и амортизатор установлены внутри корпуса насоса на определенном расстоянии относительно друг друга. Эти элементы предназначены для гашения вибрации штока, удержания его в вертикальном состоянии и создания препятствия для проникновения жидкости к электроприводу.
Принцип работы
Принцип работы вибрационного насосного оборудования основывается на цикличном изменении давления внутри рабочей камеры, вызванном возвратно-поступательными движениями штока с поршнем. Более подробно работа насоса выглядит так.
Электрический ток, протекающий по виткам катушек, создает в них переменное магнитное поле. При частоте тока 50 Гц направление силовых линий магнитного поля происходит с такой же периодичностью.
Под воздействием намагниченности, возникающей в сердечнике, якорь насоса начинает притягиваться к нему. Во время перехода «нулевой точки» при смене полярности намагниченность исчезает, и диафрагма с амортизатором возвращают якорь с прикрепленным к нему штоком в состояние покоя. После этого полярность магнитного поля меняется, и якорь вновь притягивается к сердечнику. Таким образом, частота колебаний вибратора составляет сто колебаний в секунду.
Прикрепленный к штоку поршень совершает возвратно-поступательные движения в рабочей камере. При перемещении вниз (якорь притягивается к сердечнику) объем рабочей камеры увеличивается, создавая в ней разряженное пространство, которое приводит к всасыванию воды через открывающийся перепускной клапан. После чего поршень, возвращаемый под воздействием амортизатора в положение покоя, выталкивает набранную жидкость в напорную магистраль. Одновременно поток перекачиваемой среды закрывает клапан, препятствуя ее возвращению в откачиваемый источник.
Основные технические характеристики
Правильный выбор вибрационного насоса должен осуществляться с учетом его технических характеристик к которым относятся:
- производительность;
- напор;
- глубина погружения;
- мощность электропривода.
Производительность
Показатель, показывающий объем жидкости, перекачиваемый за определенный отрезок времени. Измеряется в л/ч(литр/час) или м³/ч (метр кубический в час). В зависимости от модели производительность насоса, колеблется от 0,43 м³/ч до 1,9 м³/ч. Необходимо помнить, что при водозаборе из колодцев производительность агрегата должна быть меньше их фактического дебета. В противном случае насос может уйти в режим «сухого хода», а колодцы временно выйти из эксплуатации.
Напор
По величине напора, указываемой в метрах водяного столба (м), можно определить высоту подъема жидкости из резервуара, водоема, колодца, а также рассчитать максимальную длину водопровода. При подсчете длины горизонтальной прокладки применяется коэффициент 0,1 от указанного в паспорте напора. Величина напора также зависит от модели и может быть от 8 до 100 метров.
Глубина погружения
Немаловажной характеристикой является глубина погружения насоса под поверхность воды. Для оптимальной работы агрегата не следует превышать указанные в паспорте значения.
Мощность электропривода
На основе этого показателя подбирается не только входящий в комплектацию кабель питания, но и сечение магистральной линии, к которой будет подключаться насос при стационарной установке. В зависимости от модели потребляемая мощность может составлять от 0,18 до 1,1 кВт.
Преимущества и область применения
Насосное оборудование вибрационного типа обладает следующими достоинствами:
- простота конструкции, в которой практически отсутствуют трущиеся элементы и нет подшипников;
- способность перекачивать воду, в которой в большом количестве присутствуют мелковолокнистые неабразивные включения или песок;
- низкая цена по сравнению с насосами другого типа;
- возможность эксплуатации при низких и высоких температурах воздуха и перекачиваемой среды;
- наличие моделей с верхним и нижним водозабором.
Вибрационные насосы оптимально подходят для использования в бытовых целях в загородных и частных домах, а также на небольших животноводческих фермах, не подключенных к центральному водоснабжению. Такое оборудование применяется для:
- откачки загрязненной воды из новых колодцев и скважин перед вводом их в эксплуатацию;
- водоснабжения из уже существующих колодцев для технического и питьевого использования;
- подачи воды из естественных и искусственных водоемов, а также резервуаров наземной или подземной установки;
- ликвидации последствий затопления или проникновения почвенных вод из подвальных помещений, погребов, строительных котлованов и траншей.
Недостатки
К сожалению, такие насосы не лишены и слабых мест, к которым относятся:
- работа в режиме «сухого хода» приводит к поломке агрегата из-за отсутствия охлаждения агрегата и, как следствие, повышения его температуры;
- в процессе эксплуатации резьбовые соединения могут ослабляться из-за существующей вибрации;
- быстрый износ деталей, в случае перекачивания сильно загрязненных сред;
- невозможность использования для длительной работы в артезианских скважинах;
- перепады питающего напряжения оказывают негативное влияние на технические характеристики.
Правила установки
Вибрационные насосы подразумевают вертикальную подвеску на грузонесущем тросе (4), который крепится за специальную проушину или кольцо на корпусе. Чтобы защитить насос от возможных ударов в процессе эксплуатации об стенки колодца или обсадную трубу промываемой скважины, рекомендуется самостоятельно изготовить из листовой резины предохранительное кольцо (2) и надеть на корпус (1).
Шланг (6), выполняющий функции напорной магистрали, с помощью червячного хомута (3) фиксируется на выводном патрубке. Питающий кабель (7) и напорный шланг прикрепляются к грузонесущему тросу стяжкой (5) из изоляционной ленты или стяжными хомутами с промежутками длиной от одного до двух метров.
Для гашения вибраций, которые будут возникать во время работы насоса, к грузонесущему тросу необходимо прикрепить резиновый амортизатор и зафиксировать его на перекладине (9), проложенный поперек ствола скважины или колодца.
Для забора воды из водоемов, котлованов или других емкостей сооружается конструкция из металла или подручных материалов.
Подписка на рассылку
Подписавшись, Вы будете оперативно получать новости Электротехнической отрасли, кабельных заводов, наличие на складе, спецпредложения.
Вибрационные насосы
Выбор насоса для водозабора определяется такими требованиями, как глубина уровня воды, производительность и, что немаловажно, стоимость. Наименьшей стоимостью обладают погружные вибрационные насосы. Их существенным недостатком является низкая надежность, которая, впрочем сглаживается высокой ремонтопригодностью данного типа насосов.
Принцип действия вибрационных насосов
По принципу действия вибрационный насос представляет собой систему из неподвижного электромагнита и подвижного якоря, который через систему резинового подвеса передает колебания резиновому же поршню. Поршень установлен на границе двух камер – всасывающей и нагнетающей. Всасывающая камера сообщается с наружной водой через обратный клапан.
Вода из нагнетающей камеры полается в трубопровод. Частота колебаний поршня составляет 100 Гц (сто раз в секунду), а не 50, как думают многие. Как известно, частота колебаний напряжения сети составляет 50 Гц, но в течение одного колебания переменный ток имеет два максимума – положительный и отрицательный. В обоих случаях якорь притягивается к электромагниту, а становится в нейтральное положение только при переходе напряжения через 0. Таким образом и имеем частоту 100 Гц.
Рис. 2. Устройство вибрационного насоса.
Причины поломок
Низкая надежность обусловлена влиянием вибраций в первую очередь на саму электромагнитную систему. Катушка электромагнита, хотя и выполнена из изолированного провода, но при воздействии колебаний изоляция довольно легко разрушается и происходит замыкание некоторых витков между собой. Поэтому главнейшим требованием при изготовлении насоса является тщательное проклеивание обмотки электромагнита специальными составами и последующая герметизация катушки в корпусе насоса. Замена катушки является самым трудоемким видом ремонта вибрационного насоса, однако при некотором навыке его вполне возможно осуществить самостоятельно.
Более часто встречаются повреждения резиновых частей подвижной системы и, в первую очередь, поршня. Наиболее часто поршень выходит из строя при наличии в воде твердых частиц или при работе без воды в случае насоса с верхним расположением клапана. Заменить порванный поршень в насосе совсем не трудно. Главное, выполнить регулировку положения поршня на оси якоря по высоте с помощью регулировочных шайб. Даже не зная точных данных по положению поршня, после нескольких попыток нужное положение наверняка будет найдено.Замена обратного клапана никаких регулировок не требует.
Кроме всего прочего, под действием вибрации ослабляется надежность резьбовых соединений корпуса насоса и его подвижных частей, поэтому совсем не лишней будет регулярная проверка и затяжка болтов и гаек корпуса и поршня.
Вибрационные насосы бывают двух видов – с верхним и нижним расположением всасывающих отверстий. Первый тип предпочтителен во многих отношениях. В первую очередь, поршневая система гораздо меньше страдает от воздействия твердых взвешенных частиц, а, во-вторых, при снижении уровня воды, полностью устраняется риск перегрева насоса и, как следствие, перегорания обмоток электромагнита. Возможен только выход из строя резинового поршня, однако, как было сказано выше, его замена существенных трудностей не представляет.
Рис. 3. Насосы с нижним и верхним расположением клапанов.
Бытует мнение, что вибрационные насосы оснащены термодатчиком, устраняющим возникновение перегрева, однако это справедливо только для надежных производителей оборудования. Как свидетельствует практика ремонтов, в большинстве недорогих вибрационных насосов защита от перегрева отсутствует.
Области применения
Вибрационный насос способен поднимать воду с глубины порядка 40 – 60 м. При отсутствии необходимости в большой производительности их применение является самым оптимальным вариантом, поскольку центробежные погружные насосы имеют гораздо большую стоимость. Наиболее часто такие насосы применяют для подачи питьевой воды из колодцев в дом, для забора воды из водоемов, для выкачки из воды из затопленных помещений.
Отдельным пунктом стоит вопрос использования вибронасосов для подачи воды из скважин. Здесь точки зрения абсолютно противоположны, хотя противники такого применения насосов, в большинстве случаев все-таки правы. Объяснение этому довольно простое. Скважина в нормальном своем состоянии имеет в нижней части естественный фильтр из твердых частиц грунта.
При воздействии вибраций, частицы перемещаются, более мелкие заполняют промежутки между крупными и пропускная способность фильтра падает, вплоть до полного прекращения пропускания воды. Происходит заиливание скважины. Даже если насос расположен высоко над нижней границей скважины, вибрации туда доходят без помех, поскольку вода практически не сжимаемая среда.
Единственный вариант применения вибронасоса в скважине – это выкачка воды после бурения или ремонта, когда в ней очень много взвешенных частиц. В таком случае, промывку скважины выполняют появления чистой воды вибрационным насосом и немедленно меняют его на центробежный для дальнейшего пользования скважиной. Изначально применять дорогой центробежный насос для промывки не целесообразно ввиду его высокой стоимости и большой вероятностью поломки.
Опасность и причины «сухого хода»
Еще на один момент следует обратить внимание. Как уже было сказано, работа без воды приводит к перегреву электромагнита и насосы с верхним расположением всасывающей системы свободны от этого недостатка. Однако, отсутствие воды в камерах насоса приводит также к так называемому сухому ходу.
Не испытывая противодействия со стороны жидкости, подвижная система насоса резко увеличивает амплитуду (размах) колебаний, что приводит к ударам якоря о неподвижный электромагнит. Это проявляется возникновением резкого звенящего звука со стороны насоса. К такому же явлению может привести отсутствие нагрузки на выходе, например, при коротком шланге и расположении насоса близко к уровню земли.