Tipy

Ponorné čerpadlo – zařízení, konstrukční prvky

Ponorná čerpadla jsou čerpací jednotky, které jsou během provozu zcela pod hladinou kapaliny. Takové provozní podmínky kladou na výrobce čerpadla nutnost zajistit těsnost pouzdra a zohlednit řadu dalších bodů. Taková zařízení se používají pro zásobování vodou, zavlažování a kanalizační systémy.

V tomto článku se budeme zabývat obecnou strukturou ponorných čerpadel a konstrukčními vlastnostmi modelů určených pro použití v obtížných podmínkách.

Výstavba

Uvažujme konstrukci ponorného čerpadla na příkladu modelu poháněného elektromotorem. V tomto provedení se vyrábí převážná většina čerpacích zařízení provozovaných pod hladinou kapaliny. Výjimkou jsou dieselová a benzínová motorová čerpadla. Jsou vybavena motorovou jednotkou umístěnou nad hladinou vody a utěsněným čerpadlem spojeným pružnou odnímatelnou hřídelí.

Uspořádání prvků ponorného čerpadla může být:

Vertikální. Takové modely mají úzké protáhlé tělo. Tento přístup se široce používá u studní. Výrobci také používají vertikální uspořádání u drenážních modelů. Kompaktní velikost umožňuje jejich umístění do úzkých studní a šachet. Například k jejich odvodnění.
Horizontální. Oběžné kolo je v tomto uspořádání umístěno kolmo ke dnu studny nebo skladovací nádrže. Tyto modely mohou být vícedílné. To umožňuje výrobci zvýšit produktivitu a tlak jednotky.

Ponorné čerpadlo se skládá z následujících prvků:

Utěsněné pouzdro. Materiál výroby závisí na oblasti použití. Lehké modely jsou vyrobeny ze slitiny hliníku. Odolné kanalizační modely jsou vyrobeny z litiny. Průtoková část může být také vyrobena z nerezové oceli. Pro snadnou instalaci a vyjmutí čerpadla ze studny je v horní části pouzdra pevná rukojeť/smyčka.
Elektrárna. V domácích a nízkoenergetických modelech jsou instalovány elektromotory, které vyžadují jednofázový proud 220 V. V průmyslových jednotkách se používají třífázové asynchronní elektromotory.
Spodní difuzor. Slouží k zachycení vody z nádrže a studny. Chráněn sítí, jejíž velikost buněk odpovídá maximálnímu průměru pevných částic čerpaných čerpadlem.
Průtoková část s oběžným kolem. Tvar oběžného kola závisí na rozsahu použití jednotky. U modelů s hlubokými vrty má oběžné kolo úzké drážky, které umožňují efektivní zrychlení vody. Proto mají tyto modely tlak až 200 m nebo více.
Vývod. Pro snadné připojení k potrubí nebo hadici lze vývod nastavit. Při instalaci si můžete zvolit úhel 90 a 180°.

Struktura a princip činnosti ponorného odstředivého čerpadla

Uvažujme strukturu ponorného čerpadla a jeho princip činnosti na základě běžného modelu odstředivé konstrukce s vertikálním uspořádáním prvků.

Oběžné kolo je připojeno k hřídeli elektromotoru. Pro zajištění těsnosti komory motoru se používají speciální těsnění a ucpávky. Průmyslové modely mohou být vybaveny senzory. Ty automaticky detekují průnik kapaliny skrz těsnění a vyšlou varovný signál na ovládací panel.

Spodní difuzor zajišťuje volný přístup vody k oběžnému kolu čerpadla, i když je jednotka instalována zespodu. Zároveň je vybaven ochrannou síťkou. Ta nedovoluje, aby se k oběžnému kolu dostaly velké pevné částice a ulpívající látky.

Když je do elektromotoru přivedeno napájení, oběžné kolo se začne pohybovat. Speciálně tvarované drážky zachycují vodu a urychlují ji. Kinetická energie se přeměňuje na odstředivé zrychlení média. Uprostřed se vytvoří zóna nízkého tlaku. Do ní je gravitací nasávána nová voda. Na vnějším průměru kola, kde se nachází výstupní potrubí, se vytvoří zóna vysokého tlaku.

Voda pod vysokým tlakem je přiváděna do potrubí připojeného k výstupní větvi a směřována na povrch. Existují modely ponorných odstředivých čerpadel s výtlakem až 200 metrů nebo více. Mohou být instalovány v artézských vrtech.

Konstrukce ponorné jednotky s jedním oběžným kolem je popsána výše. U průmyslových jednotek může být několik sekcí s podobným výkonem. Všechny jsou spojeny jednou hřídelí a otáčejí se stejnou rychlostí. Vícesekční konstrukce umožňuje současné zvýšení přívodu a tlaku.

Vlastnosti instalace ponorných čerpadel

Existují dva hlavní způsoby instalace ponorných čerpadel:

Na zavěšení. Jednotka je zavěšena uvnitř pažnice vrtu v hloubce, která zajišťuje dostatečnou čistotu vody a stálou přítomnost tělesa v kapalině. Jako zavěšení se doporučuje použít polymerové šňůry a lana. Umožňují minimalizovat přenos vibrací tělesa jednotky na zavěšení.
Na tlapkách. V tomto provedení se vyrábějí masivní drenážní, kalové a kanalizační modely. Tlapky umístěné ve spodní části tělesa zajišťují stabilitu tělesa jednotky na rovném povrchu dna akumulační nádrže, nádrže, studny. Zvedání na povrch se provádí pomocí ocelových řetězů. V případě masivních modelů se používají ruční kladkostroje a elektrické zvedací mechanismy.

Upozorňujeme, že při vytahování čerpadla z hluboké studny působí síla pouze na zavěšení. Je vhodné jej zvedat ve dvou pracovnících. První zvedá jednotku. Druhý sleduje stav kabelu a hadice. Tím se zabrání ohnutí nebo zlomení těchto prvků a zajistí se jejich trvanlivost.

Zavěšování ponorných čerpadel na ocelové řetězy a lana se nedoporučuje. Takové závěsy přenášejí vibrace a mohou během provozu vytvářet dodatečný hluk. Řetězy se proto používají pouze ke spouštění a zvedání jednotky.

V případě stacionární instalace ponorného čerpadla, například jako součásti čističky odpadních vod, jsou k dispozici vodítka. Umožňují přesnou instalaci pouzdra na dno a zabraňují zkosení masivní jednotky při spouštění/zvedání.

Připojení a správa

Hlavním rysem připojení ponorných čerpadel je nutnost zajistit těsnost kabelového vstupu do pouzdra. To se provádí ve výrobě. Při servisu ponorného čerpadla obvykle není nutná demontáž jednotky. Proto jsou ponorné jednotky dodávány z výroby s kabelovým úsekem. Délku lze specifikovat při objednávce.

Při připojování průmyslových jednotek se používají speciální rozvaděče. Jsou speciálně navrženy tak, aby poskytovaly čerpacím jednotkám chráněné napájení a plnily následující doplňkové funkce:

Plynulý start jednotky. Zařízení pro plynulý start umožňují postupné zvyšování výkonu dodávaného do elektromotoru. To vede k postupnému roztáčení oběžného kola jednotky, čímž se snižuje špičkové zatížení napájecího systému. Tlak vody v potrubí připojeném k čerpadlu se také rovnoměrně zvyšuje. To zajišťuje trvanlivost potrubí a jeho spojů.
Automatické ovládání. Používají se účinné a levné plovákové spínače. Umožňují automatické zapnutí ponorného čerpadla, když hladina kapaliny v akumulační nádrži vodovodního systému kriticky klesne. Tím je zajištěna úspora energie a nepřetržitá dodávka vody. Plovák také vypne napájení, když hladina vody ve studni nebezpečně klesne. Tím se zabrání přehřátí elektromotoru čerpadla.
Přenos dat o provozním režimu připojených zařízení do centrální řídicí místnosti. Funkce je žádaná ve velkých a distribuovaných systémech zásobování vodou, průmyslových hydraulických okruzích.
Přepnutí na záložní zdroj napájení. Používá se v systémech, které vyžadují vysokou úroveň spolehlivosti. Jednotka ATS automaticky přepne zařízení čerpací stanice na záložní vedení. Zároveň čerpadla připojená k řídicí jednotce nepřestanou pracovat.

Za zmínku stojí, že některé modely ponorných čerpadel mohou být vybaveny vlastním plovákem. Takové řešení je například běžné u odvodňovacích jednotek. Při instalaci čerpadla se pro něj vytvoří mělká šachta, která se nachází v nejnižším bodě podlahy místnosti nebo sklepa. V ní se postupně hromadí voda.

Když hladina kapaliny v šachtě stoupne, plovák se zvedne. Zapne elektromotor a čerpadlo čerpá vodu, čímž vysušuje místnost. Jakmile hladina kapaliny klesne, plovák vypne motor. V tomto režimu provozu není nutná účast obsluhy.

Podobný systém využívající plovákové spínače se používá i v čerpacích stanicích. Počet použitých senzorů závisí na počtu instalovaných jednotek.

V čističce odpadních vod se dvěma ponornými čerpadly se tak osvědčil systém se čtyřmi plováky. Ty jsou umístěny na různých úrovních akumulační nádrže.

Nejnižší plovák zcela odpojí jednotky od napájení. Druhý zapne jedno z čerpadel. Rozvaděč se snaží rovnoměrně rozložit provozní dobu mezi jednotky. Proto může podle svého algoritmu zapnout první nebo druhé čerpadlo. Třetí plovák zapojuje obě jednotky do současného provozu. Čtvrtý je signální. Informuje obsluhu o nouzové situaci.

Závod Vzlet vyrábí speciální rozvaděče pro ponorná čerpadla. Jejich použití výrazně snižuje složitost připojení zařízení v zařízení.

Speciální ponorná čerpadla

Tato kategorie zahrnuje zařízení s uzavřeným pouzdrem, používaná v obtížných podmínkách. Nejoblíbenější typy jsou:

Ponorná drenážní čerpadla. Používají se k odvodňování dolů a lomů. Výhodou oproti modelům pro čerpání čisté vody je schopnost pracovat s kontaminovanými kapalnými médii. Včetně pevných příměsí. Konstrukce modelu umožňuje průchod písku a kamenů o průměru maximálně 1 mm bez poškození mechanismu. Účinná při dodávání vody pro zavlažování ze zanesených nádrží.
Fekální. Používá se k čerpání odpadních vod. Čerpané médium může obsahovat pevné, ale ne abrazivní částice.
Kal. Používá se v těžebním průmyslu a řadě dalších oblastí. Konstrukčním prvkem těchto ponorných čerpadel je spolehlivé tělo vyrobené z litiny nebo jiného odolného kovu, odolné oběžné kolo, schopné odolat nárazům poměrně velkých abrazivních částic – až do průměru 12 mm.
Důl. Konstrukčním prvkem těchto ponorných čerpadel je úzké vertikální těleso. Lze je spustit do dolu nebo studny.
Písek — PP. Tato ponorná čerpadla jsou konstrukčně podobná drenážním a kalovým čerpadlům. Jejich hlavním účelem je těžba písku ze dna nádrží. Jsou také žádaná v lomech. Obsah písku v čerpaném médiu může dosáhnout 2,8 g/cm³. Za nejodolnější jsou považovány modely s hydraulickou částí z litiny. Tento kov dobře odolává abrazivním účinkům čerpaného písku.

Vezměte v úvahu specializaci modelu při výběru, abyste zajistili účinnost a trvanlivost jednotky. Například použití ponorného drenážního čerpadla pro zásobování studnou s čistou vodou s nízkým obsahem pevných nečistot je možné. Bude však fungovat méně efektivně než modely do studny. Ve studni s vysokým obsahem písku a nízkým průtokem je však použití drenážního modelu opodstatněné.

Autor článku Alexander Shikhov