Юлия Захаренко-Березянская
Редакция выражает благодарность за
помощь в написании данной статьи
компаниям: ООО «Вило Украина»,
ООО «ТОВ Грундфос Украина»,
ТМ «Техномаш», МП «Контакт»,
ЧП «Термодистилляция», ООО «Истоки»,
«Арна Групп», ООО «Тепловые системы»

Решать подобные задачи удобнее всего с помощью малогабаритных дренажных насосов. Их не следует путать с канализационными насосами. Это не одно и то же. У них много сходства, более того, они могут работать в комплексе, однако задачи выполняют разные. Сходство между данными типами насосов заключается в том, что как дренажные, так и канализационные насосы предусматривают возможность работы с жидкостями, содержащими твердые или волокнистые включения. Однако дело дренажных насосов — нормализовать влажность участка, сделать площадку оптимальной как для строительства, так и для посадок, откачать воду из затапливаемых подвалов, бассейнов и других площадок. Канализационные же насосы отвечают за отведение бытовых стоков от ванн, туалетов, бытовой техники и т.д и рассчитаны на самую загрязненную и агрессивную среду с крупными фракциями. Предназначены для постоянного использования в системах канализации. Традиционно выполняются из нержавейки либо чугуна. Так как конструкция этих насосов предусматривает работу с мягкими и вязкими субстанциями, входные отверстия агрегатов увеличены (по сравнению с дренажными насосами) и могут снабжаться специальными режущими механизмами, способными перемалывать твердые фракции: SEG (Grundfos), ТР 40S (Wilo), Grinder (DAB). Также характерным отличием канализационных насосов является наличие своеобразных форм их рабочих колес (полуоткрытые, одноканальные, свободновихревые).

Однако на современном рынке также представлено большое разнообразие универсальных насосов, способных «взять на себя» как дренаж, так и проблему канализации «серых стоков». Это так называемые универсальные насосы, предназначенные для отведения дренажных, канализационных и грязевых стоков, а также для промышленного применения.

В настоящей статье рассмотрим более детально лишь первую группу насосов. На сегодняшний день на украинском рынке представлено большое количество зарубежных марок дренажных насосов на любой вкус и разных ценовых категорий, способных удовлетворить потребности как массового, так и элитного потребителя. Такие насосы представляют около десятка зарубежных производителей,наиболее популярными из которых являются международный концерн Grundfos (Дания), а также транснациональная корпорация Wilo (Германия). Многочисленную группу насосного оборудования на нашем рынке представляет ряд итальянских (Calpeda, Speroni, Nocchi, Pedrollo, Lowara, Zenit, Caprari), немецких (DAB, Deutsche Vortex), а также французских (Salmson) и испанских производителей (Espa). Все эти компании производят качественные насосы в добротном исполнении, однако разной степени конструкционной сложности, что традиционно определяет экономичность, долговечность, удобство эксплуатации, а значит и стоимость оборудования.

Так как в настоящее время их выбор очень велик, подбор и установка дренажного оборудования имеет свои особенности. В зависимости от условий эксплуатации рекомендуют применять насосы разного типа. Наиболее простые — насосы, используемые для бытовых нужд. Они применяются в случаях, когда возникает необходимость откачать избыток относительно чистой воды, например из приямка в подвале, или осушить бассейн, пруд. Подобные бытовые насосы должны соответствовать ряду критериев — они должны быть легкими и компактными, просто подключаться, легко обслуживаться и, конечно, быть достаточно прочными.

Диаметр твердых включений в перекачиваемой жидкости для всех этих насосов не должен превышать 10 мм — GM10 (Calpeda,) TS, SL (Speroni), TM, TMW, TS (Wilo), Nova (DAB), TOP (Pedrollo), DR blue (Zenit). Насосы AP (Grundfos) позволяют перекачивать жидкости с размером твердых включений от 12 до 50 мм. От попадания более крупных частиц насос защищен сетчатым фильтром. Все эти насосы имеют небольшой вес (от 4 кг) и потребляют мало электроэнергии: от 0,2 кВт — Vip 100/6 (Nocchi). Они не слишком мощные, но этого вполне достаточно для эпизодического использования. Такой мощности хватает, чтобы справиться с довольно большими массами воды. Традиционно изготавливаются из нержавеющей стали (TS (Wilo), KP, AP (Grundfos), Best Zero, Best One (Ebara), RX (Pedrollo), Drenag (DAB)), но также есть модели из высокопрочного пластика (Grundfos — KC, Wilo — TM, TMW, Pedrollo — TOP1-5).

Главное преимущество насосов из высококачественного пластика — их относительно небольшой вес и цена. Кроме того, пластиковые насосы обладают низким уровнем шума. Они перекачиваю воду с температурой от 4 до 40 °С, поэтому откачивать горячие стоки с их помощью нельзя.

Более дорогие — насосы из нержевеющей стали. Эти модели тяжелее, но зато обладают большей производительностью и работают в более широком диапазоне температур — от 0 до 50 °С (Drenag, KP, AP), а некоторые модели (Grundfos АР12) способны кратковременно выдержать горячую (до 70 °С) воду. Температуру до 90 °С способны выдержать Wilo TM, Calpeda A. Это обстоятельство позволяет использовать их для ликвидации аварий в системах отопления и ГВС, а также в системе канализации, в частности для отвода «серых» (нефекальных) стоков.

Насосы можно эксплуатировать в течение многих лет без какого-либо технического обслуживания. Необходимо лишь очищать их от скопившейся внутри грязи. В насосах КР, КС, АР 12, АР 35, АР 50 (Grundfos) для очистки предусмотрена возможность съема части кожуха основания.

Среди указанных выше насосов наиболее дешевыми являются пластиковые модели, с «мокрым» ротором и ручным регулированием работы насоса. В этих агрегатах надежная изоляция электрической части насоса достигается за счет размещения двигателя в герметичном внутреннем корпусе, из которого выходит только вращающийся вал с размещенной на нем крыльчаткой. Во время работы прибора вода заполняет пространство между внутренним и наружным корпусами, образуя «рубашку» охлаждения. Благодаря этому насос не перегревается.

В более дорогих моделях используется «сухой» мотор — вращение ротора происходит в специальной масляной среде, которая создает малый коэффициент трения, а следовательно, и малый нагрев. Наряду с этим используется ряд конструкционных приемов, обеспечивающих высокую герметичность двигателя. Это достигается за счет многоуровневых прокладок и промежуточной масляной камеры. Повышенная износоустойчивость обеспечивается применением графитной смазки и специальных высокотехнологичных материалов и сплавов. А удобство, простота и безопасность эксплуатации реализуется благодаря использованию ряда функций для автоматического регулирования работы насоса. Это такие «полезные» опции, как поплавковый выключатель, датчики, термореле и др.

Поплавковый выключатель позволяет автоматически включать и выключать насос в зависимости от уровня перекачеваемой воды. Внутри поплавкового выключателя имеются 2 контакта и металлический шарик. Если воды нет, поплавок находится в горизонтальном положении или опущен вниз, контакты разомкнуты. Как только вода достигает установленного уровня, поплавок поднимается вертикально вверх, шарик опадает вниз и замыкает контакты, насос включается. Когда уровень жидкости в емкости упадет ниже установленного, контакты разомкнутся и насос выключится. Наличие этой функции также обеспечивает защиту от сухого хода насоса в тех случаях, когда отсутствует вода в корпусе насоса.

При необходимости можно установить два насоса, один из которых является резервным и включается в том случае, когда первый не успевает откачивать поступающую воду. В этом случае три поплавка подсоединены к шкафу управления, который осуществляет поочередное включение, выключение насосов, а в случае аварийного переполнения — подачу сигнала тревоги. Термореле обеспечивает защиту двигателя от перегрева. Конструктивно насос устроен так, что вода, проходя его насквозь, омывает внутренний корпус, в который заключен двигатель, и играет роль «рубашки» охлаждения.

Но на практике бывает, что и этого мало, поскольку чаще всего насос применяют в экстренных ситуациях, когда о времени забывают. В экстремальном режиме перегрев двигателя, выгорание смазки и заклинивание насоса вполне реальны. Поэтому безопаснее иметь термореле, автоматически отключающее двигатель в случае перегрева при отклонении показателя тока от номинального значения.

Также нельзя недооценивать важность автоматической защиты двигателя насоса от падения напряжения. Для любых насосов (и немецких, и итальянских) напряжение при падении его в сети не должно быть менее 200 В, измерять его лучше всего в часы пиковых нагрузок (например, в субботу вечером), параллельно включив другие электроприборы.

Если напряжение окажется ниже, то придется покупать трансформатор (стабилизатор). На некоторых насосах обычно стоит защита от падения напряжения, и они выключаются, если же такой защиты нет, то они просто за месяц-два выходят из строя, причем претензии по гарантии не принимаются ввиду неправильной эксплуатации насоса.

Интересное техническое решение реализуется в дренажных насосах ТМW (Wilo) и Subson (Salmson), позволяющее кроме откачивания воды осуществлять еще очистку дна затопленного помещения от скопившейся грязи или ила. Работа такого насоса построена следующим образом. Часть откачиваемой насосом жидкости выбрасывается под давлением обратно в воду. В результате возникающего воздействия происходит отслоение и отделение осадка от дна, за счет чего обеспечивается его удаление вместе с жидкостью. Дно резервуара остается чистым, не заиливается, неприятные запахи не образуются. Образовавшаяся смесь воды и грязи вновь засасывается насосом и удаляется из помещения.

Все это, наряду с долговечностью и надежностью, обеспечивает повышенную производительность системы. Так, в зависимости от конструктивных особенностей, скорость подачи у насосов разных производителей одинаковой мощности разная. Например, при равной мощности 0,37 кВт производительность насоса ТОР-2 (Pedrollo) составляет 15 м3/ч, DR blue (Zenit) — 13,2 м3/ч, ТМ от Wilo — 10 м3/ч и КР от Grundfos — 12 м3/ч, при потребляемой мощности 0,35 кВт, Nova-300 (DAB) — 12 м3/ч при потребляемой мощности 0,22 кВт. Обладая этими паспортными данными, можно рассчитать приблизительное время откачки воды при определенном ее объеме. Однако необходимо учесть, что в паспорте указаны предельные значения, в реальности время откачки может увеличиться.

Несмотря на все вышеуказанные технические преимущества, важную роль в обеспечении долговечности и надежной работы насоса играет грамотная эксплуатация агрегата. Практика показывает, что потребители с одинаковым успехом могут вывести из строя как простые, так и сложные насосы. Это происходит в основном из-за неправильного их применения. С другой стороны, использование дренажных насосов «в хозяйстве» весьма кратковременно, что позволяет годами эксплуатировать прибор без смазки и техобслуживания.

Для перекачивания жидкостей с высоким содержанием твердых включений (до 30-60 мм) применяются насосы в металлическом исполнении и с соответствующим внутренним диаметром патрубка. Так, максимальный диаметр фракций для насосов EF — до 30 мм, AP, SE1 — до 50 мм (Grundfos), TC, TS — до 35 мм, TP — до 44 мм (Wilo), FEKA-900 — до 50 мм (DAB), GXV — до 35 мм, GMV — до 45 мм (Calpeda), Right — до 35 мм, DW/DW VOX — до 50 мм (Ebara), RX — до 40 мм, VX, MC — до 50 мм (Pedrollo), DGІ — до 56 мм (Zenit). Работают приборы в автоматическом режиме, отличаются повышенной мощностью, снабжены термозащитой. Эти насосы выполняются из нержавеющей стали или чугуна.

Насосы АР Grundfos могут откачивать воду с большим количеством твердых включений и даже применяться в канализационных системах. Корпуса из нержавеющей стали выполнены методом выдавливания, без сварного шва, и потому более стойки к коррозии.

Некоторые насосы фирм Grundfos, Wilo, DAB, Lowara, Speroni, Nocchi, Pedrollo, Calpeda полностью изготовлены из нержавеющей стали. Самые мощные модели этого класса имеют сделанную из чугуна или композиционного материала нижнюю часть со специальным выступом и отверстием для вертикальной выпускной трубы. Такие выступы есть, в частности, у моделей Pedrollo и Wilo. При монтаже этих изделий не потребуется установка дополнительных фасонных элементов. Нужно просто вынуть заглушку и вкрутить отводящую трубу с соответствующей резьбой.

Насосы с диаметром патрубка 50-65 мм способны выкачать все, что угодно, включая навозную жижу и речной ил. Могут использоваться в канализационных системах. Наиболее частое применение находят при откачивании воды из строительных котлованов, осушении прудов (Speroni Cutty, Zenit, DAB Grinder).

Насосы ТР 40S (Wilo), SEG (Grundfos), Grinder (DAB) оснащены специальными запатентованными устройствами — режущими насадками, способными перемалывать все, даже куски ткани. Поэтому насос может применяться где угодно, даже в канализационных системах. Учитывая, что такое оборудование часто устанавливается в заглубленных сооружениях, где скапливается взрывоопасный газ метан, рекомендуется обратить внимание на наличие такого свойства насоса, как взрывозащищенность.

Большое влияние на цену оказывают конструктивные особенности насосов, повышающие их эксплуатационные качества. Имеeтся в виду повышенная герметичность, применение износостойких материалов для трущихся деталей, а также способ смазки и качество смазочного материала (графит, масляные ванны, в которые помещается ротор двигателя). Этим в значительной степени уменьшается сила трения и нагрев прибора, достигается плавный ход и высокий КПД, увеличивается ресурс двигателя.

Недавним достижением в области дренажного насосотроения стала разработка и выпуск компанией Grundfos принципиально новых рабочих колес SuperVortex, сочетающих в себе преимущества как вихревых, так и канальных рабочих колес, сохраняя высокий КПД. Как известно, традиционно в больших насосах производители используют полуоткрытые, одноканальные, свободновихревые рабочие колеса, которые позволяют оптимизировать прохождения абразивных и волокнистых включений через насос, и тем самым предотвратить его повреждение и блокировку. Лучше всего справляются с этой проблемой вихревые рабочие колеса, позволяющие минимизировать контакт рабочего колеса с основным потоком жидкости. Однако общим недостатком таких колес являлся относительно низкий, по сравнению с канальными колесами, КПД, что создавало препятствия при использовании насосов с вихревыми колесами для перекачки больших объемов стоков. Особенностью новых рабочих колес SuperVortex (серия SEV) стала конструкция, сочетающая в себе преимущества как вихревых, так и канальных рабочих колес, сохраняя высокий КПД. Специфическая форма лопаток SuperVortex является форма лопаток, не только обеспечивающая эффективную работу, но и способствующая деаэрации перекачиваемой среды. Оптимально рассчитанное вихреобразование с внутренней поверхностью насоса позволяет длинным волокнам, остаткам ткани и иным включениям беспрепятственно проходить сквозь насос, не вызывая его заклинивания. Это снижает время простоев до минимума и значительно уменьшает эксплуатационные расходы.

Помимо всего, в отличие от обычных вихревых колес, SuperVortex способствует ламинаризации потока, что приводит к повышению напора насоса и увеличению КПД, который вплотную приближается к КПД канальных рабочих колес.

Можно сказать, что применение этой технологии делает оптимальным выбор вихревых рабочих колес новой конструкции для перекачки неоднородных вязких сред с примесями размером до 65 мм и расходом до 30 л/мин.

Также принципиально новым подходом к решению проблемы охлаждения двигателя стала разработка новой системы безжидкостного охлаждения, что позволило обойтись без охлаждающего кожуха. Как известно, специальные кожухи охлаждения, традиционно используемые производителями, существенно усложняют конструкцию, делают ее более тяжелой и громоздкой, требующей регулярного обслуживания, что усложняет эксплуатацию и делает ее более затратной. Так, в новых системах безжидкостного охлаждения отвод тепла производится с помощью алюминиевых «тепловых мостов», которые эффективно отводят тепло к перекачиваемой жидкости через чугунный охлаждающий фланец.

Еще одной существенной проблемой обычных погружных канализационных насосов является ввод электрокабеля. Обычно такие вводы представляют собой неразборный узел, залитый специальным герметиком, часто — эпоксидной смолой. Даже при незначительных нарушениях герметичности узла жидкость может попадать в электродвигатель, вызывая его поломку. В современных насосах этот вопрос решается, например, при помощи герметичного штекерного кабельного ввода. Он позволяет полностью защитить электродвигатель от проникновения воды и короткого замыкания. Кроме того, такой ввод облегчает замену поврежденного кабеля, что также снижает эксплуатационные расходы.

Практика показала, что при эксплуатации насосов еще одной проблемой является высокий уровень шума и вибрации, причем вибрационные нагрузки отрицательно влияют на срок службы оборудования. Большей частью эти вибрации были вызваны необходимостью использования длинных валов электродвигателя. Эта необходимость в предыдущих моделях насосов была продиктована сложной системой уплотнений. Сейчас же в новых насосах для уплотнения вала применяются специальные картриджевые системы, представляющие собой единый узел. При необходимости уплотнение быстро меняется без демонтажа насоса. Это, в свою очередь, позволяет применять короткий вал электродвигателя, что значительно снижает вибрации и способствует увеличению срока службы уплотнений вала.

Еще одной немаловажной проблемой являются потери напора из-за негерметичности напорного соединения. Это ведет к перерасходу энергии и снижению эффективности работы насоса. Способом решения этой проблемы может стать применение фланцевого соединения Smart-Seal. Это «умное» фланцевое уплотнение реагирует на давление на напорном патрубке. Чем выше давление, тем больше разжимается прокладка, герметизируя напорное соединение.

Все вышеуказанные технические преимущества, конечно, увеличивают стоимость насоса, однако позволяют значительно экономить на эксплуатационных затратах, продлевают срок службы оборудования, а значит, и его рентабельность, что является одним из неотъемлемых критериев, на которые следует обращать внимание при выборе инженерного оборудования.