Эжектор для насосной установки: устройство, принцип работы, установка

Часто возможностей насоса не хватает, чтобы поднять воду с глубинных водоносов. Можно, конечно, попытаться установить погружной агрегат, но есть гораздо более простое решение — установка эжектора для насосной станции.

Что такое эжектор для насосной установки

Конструктивно это достаточно простое гидравлическое устройство, способное создавать дополнительное давление воды на входе в трубу. Причем все виды эжекторов, неважно, промышленного изготовления или самоделки, работают по одному и тому же принципу, представляют собой просто пару трубок и не имеют движущихся частей.

Это большое преимущество любого устройства, работающего в паре с насосной станцией. Потому что такая конструкция делает эжектор невероятно надежным в работе и долговечным.

Что дает установка эжектора на насосную станцию:

• выравнивает нагрузку на электродвигатель насоса;
• позволяет поднимать воду с большей глубины, чем указано в паспорте на насосную станцию;
• обеспечивает забор воды независимо от высоты водяного столба в скважине.

Мало того, многие компании-производители насосных станций устанавливают эжекторный преднасос прямо в конструкцию агрегата. С одной стороны, это улучшает подъемную характеристику центробежного насоса, но с другой, делает его более уязвимым к засорению. Приходится чаще поднимать фильтр с заборной трубой из скважины или разбирать улитку насоса, чтобы почистить эжектор от грязи.

Важно! Засорение эжекторной трубки считается одной из наиболее распространенных причин остановки насосных станций.

Принцип действия и составляющие элементы

Эжектор — это общее название системы струйного насоса. Это простое, но по-своему уникальное устройство, в котором можно увеличить давление и расход водяного потока за счет энергии подмешиваемой дополнительной водяной струи, обладающей большей скоростью и энергией.

Общая схема эжектора представлена на рисунке ниже.

Все эжекторные (струйные) насосы состоят из трех основных частей:

• конус или раструб эжектора, внутри него происходит перемешивание двух потоков и выравнивание характеристик скорости и давления;
• форсунка для потока с высоким давлением, но небольшим расходом воды;
• коллектор, через который засасывается основной объем воды.

Существует несколько различных вариантов компоновки эжектора, но все они имеют перечисленные части устройства. Мало того, многие умельцы делают самодельные конструкции собственной разработки, в которых можно использовать не только воду, но и воздух высокого давления.

Большинство самоделок имеет невысокий КПД, но расширенный функционал и диапазон эффективной работы.

Читаем:

• Почему насосная станция часто включается
• Почему не отключается насосная станция

Как работает эжекторная схема в насосной станции

Основа любого центробежного насоса — это электродвигатель, насаженное на вал рабочее колесо и улитка с входным и выходным патрубком. В рабочем режиме колесо с лопатками под действием силы тяжести отбрасывает воду из центра (входа) к периферии. Тем самым создается избыточное давление на выходе из улитки и разрежение на входном патрубке.

Величина разрежения и ограничивает максимальную глубину, с которой насосная станция способна поднять воду. То есть формально воду выдавливает из скважины в трубу и далее в приемный патрубок (зона разряжения) насосной станции атмосферное давление воздуха.

Теоретически, если использовать очень мощный насос, можно создать разрежение, близкое к вакууму, буквально несколько десятых процента. Известно, что водяной столб высотой 13 м как раз создает давление в нижней части, равное одной атмосфере или 1 бар.

На практике разрежение, создаваемое рабочим колесом насосной станции, гораздо меньше из-за потерь. Поэтому независимо от того, как работает насос, глубина подъема воды из пласта будет равна не 13 м, а всего лишь 7-8 м.

На выходе из улитки насосной станции давление может достигать 10-15 бар. Если часть потока высокого давления отправить по трубе на дно скважины к фильтру и подавать на вход основной всасывающей магистрали, то общая скорость потока увеличится. Значит, воду с помощью эжектора можно будет забирать уже с глубины до 15 м.

Но при этом уменьшится общий расход воды на выходе из насосной станции, так как часть потока придется закачивать обратно.

Виды эжекторов по принципу действия

Для насосных станций используются два типа эжекторов. Принцип работы их одинаков, основное отличие в способе подвода воды низкого давления из водяного пласта скважины внутрь эжекторного насоса.

Эжектор с боковым подводом

Первый вариант чаще всего применяется на самодельных устройствах. Например, довольно просто можно собрать собственными руками эжектор из сантехнической арматуры: тройников, уголков и переходников.

Поток воды высокого давления (от насосной станции) подключается к самодельному эжектору снизу, а водозабор из скважины — к боковому штуцеру. Это важно, чтобы струя воды высокого давления двигалась параллельно главной оси. При такой компоновке можно частично уменьшить гидравлические потери, возникающие из-за бокового подвода основного потока.

Часто владельцы насосных станций делают эжекторы с боковым несимметричным подводом воды высокого давления.

В этом случае можно подключать дополнительный насос, например, тот же вибрационный «Малыш». КПД такой конструкции ниже, но у нее есть свои преимущества. Например, удобно промывать скважину, не забивая насосную станцию грязью и илом.

Классический вариант эжекторного насоса

В классическом варианте эжекторное устройство проектируется с соосным подводом обоих потоков воды, как на чертеже.

Это обеспечивает высокую эффективность работы эжектора на всех режимах при любой производительности насосной станции.

Данная схема спроектирована по рекомендациям для струйных насосов, работающих с водой давлением не более 15 бар и расходом воды не более 2 м3/ч. Если требуется увеличение расхода, то можно пересчитать параметры эжектора или купить готовую модель для насосной станции с конкретными характеристиками.

Разновидности насосных станций

Номенклатуру электронасосов-станций бытового назначения можно разделить на три большие группы:

1. Стационарные насосы, обычно поливные, работающие непрерывно по 10-15 ч в сутки.
2. Насосные станции универсального типа, компактные, с небольшой массой. Универсальные, потому что их можно использовать для водоснабжения дома, но чаще всего это поливные устройства небольшой мощности.
3. Насосные станции для снабжения водой частных домовладений. Могут работать в разных режимах, но обычно включаются кратковременно, на небольшой период времени, для закачки воды в бак или бойлер.

Из приведенного в перечне эжекторами оборудованы только последние два типа насосных станций. Причем можно использовать как наружный, так и внешний эжекторы.

Насосные станции старого типа и самодельные эжекторы

В продаже можно отыскать немало моделей, у которых нет эжекторного устройства. Как правило, это тяжелые насосные агрегаты с увеличенным рабочим колесом и электродвигателем увеличенной мощности. Они предназначены для работы из скважин, но чаще всего из открытых резервуаров или водоемов. Основное назначение — перекачка водяных запасов из поверхностных водяных пластов, циркуляция воды для поливочных систем.

Все, что требуется от станции, — это поднять воду с глубины в три-четыре метра. Это полностью стационарные устройства, работающие по много часов подряд.

При этом многие владельцы домовладений часто переделывают насосный агрегат под водоснабжение частного дома. Нужно всего лишь установить дополнительный бак, а также подключить эжектор к трубе скважины.

Причина такого решения объясняется довольно просто. Поливной насос обладает более высокой надежностью, ресурс работы по основным деталям (рабочему колесу, уплотнениям, подшипникам, электродвигателю) в 4-5 раз выше, чем у насосных станций, специально разработанных для водоснабжения частных домов.

Устройство классического водяного насоса старого типа приведено на схеме ниже.

Улитка с корпусом, крыльчаткой и патрубком фактически отделены от электродвигателя и соединяются с ним через компенсирующую муфту. Такие станции могут оснащаться только наружным насосом. Так как на корпусе нет дополнительного патрубка для отбора части потока высокого давления, то штуцер часто приходилось делать самостоятельно.

Поливную станцию легко отличить от насосов водоснабжения. Во-первых, у агрегата почти никогда нет дополнительного бака, поддерживающего избыточное давление в водопроводе. Во-вторых, между электромотором и корпусом насосной группы всегда имеется промежуточная опора. В процессе работы через нее сливается (дренируется) небольшое количество воды, 20-50 мл/мин. Это необходимо для того, чтобы охлаждать подшипники.

Тот же тип насоса можно использовать для забора воды из скважины. Мощность и производительность насоса достаточно большая, поэтому хозяева вручную или с помощью автомата один раз в сутки закачивают из источника необходимое количество воды в бак объемом 2-3 м3. Этого хватает для обеспечения потребностей жильцов в течение одного дня.

Причем запуск поливной станции обеспечивается заливкой воды в улитку насоса непосредственно перед запуском. В этом случае можно обойтись без эжектора.

Но такая схема работы насосной станции без эжектора возможна лишь для неглубоких скважин со стабильным дебетом. За сутки в разрыве водоносного пласта должно скапливаться до 3-4 кубов.

Если же уровень падает, например в жаркое засушливое лето, то приходится устанавливать эжектор и поднимать (выкачивать) воду небольшими партиями по 150-200 л воды. Еще одной причиной может быть засорение пласта или общее снижение уровня грунтовых вод.

Эжектор для поливной насосной станции можно купить готовый или сделать своими руками. Самодельные эжекторы часто делают по схемам промышленных устройств. Многие умельцы переделывали уже существующие модели, добавляли свои идеи с целью повысить эффективность эжектора и снизить гидравлические потери.

Часто приходилось переделывать или делать свой вариант эжектора, так как промышленный просто не проходит из-за небольшого диаметра ствола скважины.

При этом нужно правильно подобрать диаметр устройства, чтобы его вместе с двумя трубами (нагнетающей и поднимающей) можно было протолкнуть через узкий ствол водяной скважины, и одновременно придерживаться основных пропорций, чтобы эжектор работал с минимальными потерями.

Кроме того, в стареющей скважине всегда скапливается много глины и ила. Если воду отбирают один-два раза в сутки, то глинистая взвесь часто забивает фильтры и попадает в водяной бак. Поэтому в некоторых случаях эжектор используется как инструмент для промывки.

На скважинах с большим дебетом модель насосной станции и эжектора не имеет особого значения, но для слабых пластов воду отбирать лучше современными насосными станциями. Они выкачивают небольшие объемы, не поднимая грязь и илистые отложения.

Универсальные насосные станции

Более современные насосы в своей конструкции уже имеют дополнительный штуцер для подключения внешнего эжектора. Универсальная насосная станция может работать без эжектора и даже с меньшими потерями, если скважина чистая, фильтр и клапан в исправном состоянии.

Эжектор можно не ставить на насосную станцию, пока условия работы или уровень воды в скважине позволяет закачивать ее без эжекторной насадки. Или если в планах использовать насосную станцию для полива грядок.

Универсальная насосная станции отличается по внешнему виду от более простого безэжекторного насоса. Электромотор и корпус насосной части собраны в один блок. Рабочее колесо с лопатками уже не просто закрыто в улитке с выходным и входным патрубком.

Теперь для насосной части сделан целый отсек с емкостью для воды и тремя выводами:

• в верхней части — выходной патрубок для подключения к водопроводу;
• центральный с торца — всасывающий патрубок низкого давления для трубы из скважины;
• нижний — высокого давления для трубы, подключаемой к внешнему эжектору внутри скважины.

Единственный недостаток такой системы — внутрь скважины требуется завести две трубы, и к обеим подключить эжектор. Если ствол ремонтировался или использовалась тонкая стальная обсадная труба (60-70 мм), то протолкнуть внутрь всю систему плюс эжектор может не получиться.

Для небольших по диаметру скважин можно использовать коаксиальную систему подключения. Для этого потребуется специальный переходник, устанавливаемый на всасывающий и нагнетающий выход насосной станции, а также тонкий коаксиальный эжектор и две пластиковые трубы: 50 (или 70 мм) мм и 25 мм.

Переходник требуется для того, чтобы переориентировать выходы с двух параллельных линий на коаксиальный вариант — труба в трубе. Нагнетающая будет расположена внутри общей поднимающей.

Далее вставляют трубу в трубу, присоединяют эжектор, фильтр, клапан и опускают систему внутрь скважины.

Станции со встроенным эжектором

Во всех специализированных насосных станциях, используемых для постоянного водоснабжения домовладения, есть опция подключения наружного эжекторного устройства.

При этом все они обязательно оборудуются внутренним эжектором. Схема такой станции приведена ниже.

Обычно компания-производитель намеренно закладывает в конструкцию эжектор, но не с целью увеличить глубину забора воды, а для того, чтобы обеспечить запуск насоса и одновременно избежать появления ситуации «сухого» хода.

Это важно, так как режим работы насосной станции периодический и нерегулярный. Электромотор включается, как только давление в гидроаккумуляторе падает ниже 1,1 бар. За день таких включений может быть больше десятка, в зависимости от количества жильцов в доме и общего расхода воды.

Проблема в том, что каждый раз после запуска вода начинает медленно уходить из накопительной емкости с эжектором. Чтобы лопатки насоса «схватили поток», необходима подача хотя бы небольшого количества воды на вход рабочего колеса. Иначе возникает «сухой ход», из-за которого возможна авария.

После выхода на рабочий режим эжектор создает дополнительный подпор на входе, тем самым обеспечивает стабильный подъем водяного потока с большей глубины, чем при его отсутствии.

Единственный недостаток такой схемы в том, что перепускное отверстие из напорного патрубка в эжектор достаточно маленькое. Оно регулярно забивается и блокирует работу эжекторного устройства. Станция вроде бы работает, но поднять водяной поток из скважины не может. Приходится разбирать и чистить отверстие.

Рекомендации по выбору

Все довольно просто. Если в доме молодая, чистая скважина со стабильным дебетом, то лучше всего выбирать обычный насос с автоматом и водяным баком на 2-3 куба воды. Такая станция требует минимального ухода, нечувствительна к засорениям и длительной нагрузке, например, при поливе.

Если же скважина отдает воду не слишком хорошо, требует периодической промывки, то оптимальным вариантом будет универсальная станция с внешним эжектором. Причем зимой-весной он не потребуется, можно отключать. А летом, в период падения уровня в водяном пласте, можно подключить эжектор до выравнивания ситуации.

Насосные станции с внутренним эжектором рекомендуется устанавливать на скважины или колодцы с чистой водой. Иначе внутренние отверстия будут регулярно засоряться. Кроме того, эжекторное устройство обычно изготавливается из пластика типа эбонита или текстолита. Поэтому насос не переносит гидравлических ударов, корпус диффузора может треснуть, и обнаружить трещину можно лишь случайно.

Если есть возможность выбирать между двумя моделями внешних эжекторов (коаксиальным и двухтрубным), то лучше выбрать последний. Коаксиальные эжекторы хорошо работают только на идеально чистой воде. Более того, иногда из-за избыточного давления в подающей трубе коаксиальную систему распирает, и поднять ее на поверхность из скважины становится просто невозможно.

Подключение эжектора своими руками

Для подключения эжекторного устройства потребуются:

1. Обратный клапан.
2. Фильтр.
3. Хомуты стальные.
4. Стальной и медный сгон с трубной двухсторонней резьбой.
5. Сам эжектор с двумя штуцерами. У штуцера наружная резьба с одной стороны и елочка под горячую посадку ПП-трубы с другого конца.
6. Колено (уголок) пластиковое соединительное для стыковки труб под углом в 90о.
7. Две трубы — для напорной и подъемной линии.

Кроме материалов, потребуются ножницы для резки ПП-труб, строительный фен и пара копчиковых ключей.

Прежде всего нужно собрать эжектор. В нижнее отверстие вкручивается клапан, затем фильтр.

В верхние пару отверстий заворачивают медный сгон со штуцером-елочкой. Во второе отверстие — стальной сгон, большей длины. Сюда будет подключаться напорная магистраль от станции.

На стальной сгон ПП-трубу прикручиваем муфтой, на штуцер-елочку одевают пластик с одновременным разогревом феном. Хомуты затягивают сразу, пока полипропилен не остыл.

На станции в центральное отверстие заворачивают штуцер-елочку и надевают отрезок ПП-трубы с поворотным уголком коленом. Полипропилен также греют феном и затягивают хомутом на горячую.

В нижнее отверстие на корпусе вворачивают длинный стальной сгон, на конце также накручивают поворотное колено-уголок.

Перед закладкой эжектора в скважину его привязывают петлей на стальном тросике. Это поможет правильно (медленно) опустить систему и в случае необходимости поднять ее на поверхность.

После закладки эжектора внутрь скважины нужно установить насосную станцию и подключить трубы к уголкам на выводе из корпуса насоса.

Итоги

Выбрать и самостоятельно установить эжектор для насосной станции не составляет особого труда для всех, кому хотя бы раз в жизни приходилось скручивать несколько стальных сгонов трубными ключами.

Расскажите о своем опыте установки эжекторов. В чем основная сложность их установки, какие проблемы возникали в процессе эксплуатации устройств? Также делитесь статьей в соцсетях и добавляйте ее в закладки.