Мытый песок и промытый щебень ценятся выше рядовых: из них вымыты глина, пыль и мелкие частицы, которые портят бетон и асфальт. Мойка песка и промывка щебня требуют много воды, а вода после мойки превращается в пульпу с песком и глиной. Поэтому на любом моечном участке насосы работают в двух режимах: подают чистую или осветлённую воду и откачивают грязную. Условия у них противоположные, и насосы для них нужны разные.

Где на мойке работают насосы

Мойочное оборудование — пескомойки, барабанные и вибрационные мойки, гидроциклоны — проектирует его производитель, и насосную часть подбирают под его требования к подаче и давлению воды. Ниже — что важно учесть при выборе насосов вокруг этого оборудования.

Подача воды на мойку

Мойке нужен большой и стабильный расход воды под давлением, достаточным для форсунок или подачи в барабан. Источник — пруд-отстойник оборотной системы, обводнённый карьер или скважина. Здесь работает дренажный погружной насос большой подачи: Master N, Matador N, Maxi N. Насос ставят так, чтобы он брал воду из верхнего, осветлённого слоя, а не со дна отстойника — на подставку или на понтон. См. статью о плавучей насосной станции.

Если вода с остатками мути, дренажный насос с закрытым колесом изнашивается быстрее. Поэтому качество осветления в отстойнике напрямую влияет на ресурс насоса подачи.

Откачка пульпы и шлама

Вода после мойки уносит глину и мелкий песок и собирается в зумпфе под мойкой. Это абразивная пульпа, и её откачивают шламовыми насосами — например, серии Grindex Bravo — с пониженными оборотами и износостойкой проточной частью. На дне зумпфа песок слёживается, поэтому полезен насос с агитатором, который взмучивает осадок. Подробнее — в статьях о насосе для откачки пульпы и о насосе с агитатором.

• напорную линию считают так, чтобы скорость пульпы не падала ниже критической, иначе песок осядет в трубе;
• после остановки линию промывают водой;
• износ контролируют по подаче — на абразиве он идёт быстро.

Про плотность пульпы и её влияние на подбор — статья о плотности пульпы.

Оборотное водоснабжение и отстойники

Воды на мойку уходит много, поэтому её почти всегда используют повторно. Пульпа идёт в отстойник или каскад отстойников, глина и мелкий песок оседают, осветлённая вода возвращается на мойку. Отстойник со временем заполняется шламом, и его чистят — земснарядом, экскаватором или шламовым насосом. О том, как устроены такие накопители, рассказывает статья о шламонакопителе, а об обезвоживании шлама — статья об обезвоживании осадка.

Водоотлив на песчаном карьере

Карьеры, где добывают песок и гравий для мойки, часто обводнены: работы идут ниже уровня грунтовых вод, а дождь и талый снег стекают на дно. Без водоотлива забой заливает, и техника не может работать. Воду собирают в зумпф в нижней точке карьера и откачивают на рельеф, в канаву или в оборотную систему мойки — там она становится источником воды для промывки.

Вода в карьерном зумпфе несёт песок, поэтому дренажный насос ставят на подставку и подбирают с запасом по износу, а при большом количестве взвеси берут грязевой насос. Зумпф периодически чистят, иначе он заносится и насос начинает работать в песке. Подробнее о карьерном водоотливе — в статьях о карьерном насосе и о насосе для зумпфа.

Почему здесь быстро изнашиваются насосы

Песок и щебень — это кварц и гранит, самые абразивные материалы, с которыми работают насосы. Основные причины преждевременного износа:

• дренажный насос поставлен там, где нужна шламовая машина;
• насос подачи берёт воду со дна отстойника вместе со шламом;
• насос работает далеко от своей рабочей точки;
• нет запаса износных деталей, и насос работает до полного износа колеса.

Как снизить износ, объясняет статья об абразивном износе, а как отличить грязевой насос от шламового — статья о грязевом и шламовом насосе.

Частые вопросы

Какой насос нужен для мойки песка? Для подачи воды — дренажный большой подачи из отстойника, для откачки пульпы из-под мойки — шламовый или грязевой.

Можно ли откачивать пульпу после мойки дренажным насосом? Нет, он быстро изнашивается. Для пульпы нужен шламовый насос.

Откуда брать воду для мойки? Чаще всего из пруда-отстойника оборотной системы, забирая её из верхнего осветлённого слоя.

Зачем насос с агитатором? Чтобы поднимать слежавшийся песок и шлам со дна зумпфа и откачивать их, а не обходить.

Вывод: на мойке песка и щебня насосы работают в двух противоположных режимах: подают осветлённую воду и откачивают абразивную пульпу. Для подачи — дренажные машины большой подачи на верхнем слое отстойника, для пульпы — шламовые с пониженными оборотами и агитатором. Производитель оборудования — шведская компания Grindex.

Насос может выйти из строя, ни разу не поработав, — от неправильной перевозки и хранения. Повреждённый в кузове кабель, треснувший при падении корпус, прикипевшее после долгого простоя уплотнение — всё это обнаруживается уже на объекте. Особенно это касается насосов, которые постоянно ездят: аренда, аварийные службы, подрядчики по водопонижению. Ниже — правила, которые сохраняют насос между работами.

Транспортировка

• Крепление. Насос фиксируют в кузове ремнями так, чтобы он не катался и не падал. Тяжёлые машины перевозят на поддоне или в раме.
• Не за кабель. Поднимать и тянуть насос за кабель нельзя ни при погрузке, ни при выгрузке — только за ручку, проушину или строповочные точки. См. статью о тросе для насоса.
• Кабель. Сматывают в бухту без перегибов и закрепляют, чтобы его не прижало грузом и не перетёрло о борт. Конец кабеля с вилкой или выводами защищают от влаги и грязи.
• Патрубок и сетка. Закрывают от попадания мусора и защищают от ударов.
• Положение. Короткие перевозки допустимы в том положении, в каком насос устойчив и закреплён; при этом его не ставят на сетку и патрубок. Для длительной перевозки и хранения ориентируются на указания руководства по эксплуатации.

Тяжёлые насосы грузят краном или погрузчиком за предусмотренные точки. Вес моделей указан в статье о весе дренажного насоса.

Перед постановкой на хранение

1. Промыть. Прокачать насос чистой водой, чтобы внутри не осталось песка, ила и агрессивной среды.
2. Слить воду из корпуса и рукавов, особенно перед морозом.
3. Осмотреть колесо, сетку, кабель, проверить масло в камере уплотнений.
4. Измерить изоляцию и записать результат — с ним сравнивают перед выдачей.
5. Отметить неисправности и отправить насос в ремонт сразу, а не перед следующим выездом.

Порядок после работы с грязной водой — в статье о чистке насоса от ила и песка.

Условия хранения

• сухое помещение, без прямого солнца и источников тепла — резина кабеля и уплотнений стареет от ультрафиолета и жары;
• диапазон температур — по руководству; например, в руководстве Grindex Maxi для насоса в заводском состоянии указан диапазон хранения от −50 до +60 °C;
• насос стоит устойчиво, на поддоне, не на кабеле;
• кабель смотан свободно, без острых перегибов и тяжести сверху;
• открытые патрубки закрыты от грязи и грызунов.

Если насос простаивал во влажном помещении или с водой внутри и замёрз, перед пуском его проверяют особенно тщательно. О зимнем хранении — статья о хранении насоса зимой.

Длительный простой

При простое в несколько месяцев главная опасность — прикипание уплотнений и колеса. Торцевые пары могут «склеиться», а осадок, оставшийся внутри, — схватиться. Поэтому насос на длительном хранении время от времени проворачивают рукой за колесо — при отключённом питании. Если колесо не проворачивается или идёт туго, насос не запускают под током: при пуске на заклинившем колесе можно повредить уплотнение или двигатель.

Учёт парка насосов между объектами

Когда насосы постоянно перемещаются между объектами, полезно вести простую карточку на каждый: модель, серийный номер, где работал, сколько часов, что меняли, результаты последних замеров. Карточку обновляют при возврате насоса на склад. По ней видно, какой насос пора отправить на плановое обслуживание, а какой можно выдавать сразу.

Насос, вернувшийся с объекта с замечаниями, помечают и не выдают, пока его не проверят. Иначе неисправный насос уедет на следующий объект, а там выяснится, что он не качает. Вместе с насосом учитывают и комплект: кабель нужной длины, трос, рукава, поплавок, щит — без любого из этих элементов насос на объекте не запустить. Как организовать регулярное обслуживание, объясняет статья о ППР насосов.

Проверка перед выдачей на объект

1. Колесо проворачивается рукой свободно.
2. Кабель без повреждений по всей длине, вилка или выводы в порядке.
3. Сопротивление изоляции не ниже, чем при постановке на хранение.
4. Масло в камере уплотнений чистое и на уровне.
5. Пробный пуск в баке с водой, у трёхфазного насоса — проверка направления вращения.

Подробно — в статье о проверке насоса перед запуском.

Частые вопросы

Как перевозить погружной насос? Закрепив ремнями так, чтобы он не катался и не падал, не за кабель, с защищённым кабелем и патрубком.

Можно ли хранить насос на морозе? Сухой насос без воды внутри — в пределах температур из руководства. С водой внутри — нет: замёрзшая вода повреждает корпус и уплотнения.

Что делать с насосом после долгого хранения? Провернуть колесо рукой, проверить кабель, изоляцию и масло, затем сделать пробный пуск в воде.

Нужно ли сливать масло перед хранением? Нет, масло остаётся в камере и защищает уплотнения. Его проверяют, а при необходимости меняют.

Вывод: насос портят при перевозке и хранении так же часто, как в работе. Крепить, не таскать за кабель, промывать и сушить перед хранением, хранить в сухом месте, проворачивать колесо при долгом простое и проверять перед выдачей — этого достаточно, чтобы насос приезжал на объект исправным. Производитель оборудования — шведская компания Grindex.

Любой насос рано или поздно подходит к точке, где мелкий ремонт уже не помогает: подача упала, ток вырос, уплотнения меняют всё чаще. Дальше два пути — капитальный ремонт с полной разборкой или списание и покупка нового. Решение зависит не от возраста насоса, а от его состояния, стоимости работ и того, насколько важен этот насос на объекте.

Что входит в капитальный ремонт насоса

• полная разборка и дефектовка всех узлов;
• замена подшипников, торцевых уплотнений, колец и прокладок;
• замена или восстановление колеса и износных деталей проточной части;
• проверка обмотки статора, при необходимости — перемотка;
• проверка вала, посадок, кабельного ввода, замена кабеля;
• сборка, испытание на стенде или пробный пуск, замеры.

После капремонта насос должен вернуть паспортные характеристики. Как принять его из ремонта, объясняет статья о приёмке насоса после ремонта, что чинится в погружном насосе — статья о ремонте погружного насоса.

Когда ремонт выгоднее

• корпус, вал и обмотка в порядке, изношены только сменные детали;
• насос крупный и дорогой, а запчасти доступны;
• новый насос долго ждать, а объект не может остановиться;
• модель хорошо подходит задаче и менять её нет смысла.

Профессиональные погружные насосы, к которым относится и Grindex, проектируются ремонтопригодными: изнашиваемые детали сменные, и ресурс насоса продлевается заменой узлов, а не всей машины.

Когда лучше списать и заменить

• стоимость капремонта приближается к цене нового насоса;
• трещины или промоины в корпусе, изношенные посадочные места подшипников;
• обмотка горела повторно, а причину на объекте устранить не удалось;
• модель снята с производства, и запчастей больше нет;
• насос был подобран неверно и всё время работал не в своей зоне — ремонт вернёт ту же проблему.

Последний пункт важен: если насос постоянно выходил из строя из-за неправильного подбора, капремонт его не спасёт. Правильнее заменить его на модель, подходящую по подаче, напору и среде. Как подобрать замену по параметрам, объясняет статья об аналоге импортного насоса.

Как сравнить стоимость

Сравнивают не только цену ремонта и нового насоса, но и всё, что с ними связано:

При круглосуточной работе разница в энергопотреблении между правильно и неправильно подобранным насосом за год может оказаться больше стоимости ремонта. См. статью об энергоэффективности насосов.

Дефектовка: на чём основано решение

Решение «ремонтировать или списывать» принимают после дефектовки — разборки насоса и оценки каждого узла. Хорошая дефектовка даёт не общий вывод, а перечень: какие детали изношены и в какой степени, что можно восстановить, что нужно заменить и сколько это стоит. Отдельно оценивают обмотку — сопротивлением изоляции и осмотром — и корпус: трещины, промоины, состояние посадочных мест.

По этому перечню и считают стоимость капитального ремонта. Если основная сумма приходится на сменные детали — колесо, уплотнения, подшипники, — ремонт обычно оправдан. Если в перечне корпус, вал и обмотка одновременно, это повод серьёзно рассмотреть замену. Важно также выяснить причину износа: если её не устранить, отремонтированный насос повторит судьбу прежнего. Какие отказы бывают у погружных насосов, разобрано в статье о частых поломках.

Списание и утилизация

На предприятии списание насоса оформляют актом списания основного средства. Обычно комиссия фиксирует состояние, причину непригодности и заключение о нецелесообразности ремонта. Основанием служит дефектная ведомость или заключение сервиса — поэтому полезно получить от сервиса письменное заключение о том, что ремонт невозможен или экономически нецелесообразен. Конкретную форму и порядок определяет учётная политика организации.

Списанный насос разбирают: металл — медь обмотки, сталь, чугун, нержавейку — сдают в переработку, масло из камеры уплотнений сливают и утилизируют как отработанное масло, а не выливают. Часто перед утилизацией с насоса снимают годные детали — их можно использовать как запас для таких же машин.

Частые вопросы

Когда нужен капитальный ремонт насоса? Если подача и напор упали, ток вырос, а мелкие ремонты уже не помогают, но корпус и обмотка ещё пригодны.

Когда насос выгоднее списать? Если ремонт приближается по цене к новому, корпус повреждён, обмотка горела повторно или запчастей нет.

Что нужно для акта списания? Как правило, заключение комиссии и дефектная ведомость или заключение сервиса о нецелесообразности ремонта.

Что делать с маслом из списанного насоса? Слить и сдать как отработанное масло.

Вывод: капитальный ремонт оправдан, когда корпус, вал и обмотка в порядке, а изношены сменные детали. Если ремонт стоит почти как новый насос или насос изначально подобран неверно, его списывают и заменяют подходящей моделью. Решение принимают по дефектовке и полной стоимости владения, а списание оформляют заключением сервиса и актом. Производитель оборудования — шведская компания Grindex.

Насос на удалённом объекте часто питается по длинной воздушной линии, а его кабель уходит в воду, то есть почти в землю. Это идеальные условия для неприятностей в грозу. Удар молнии даже в сотне метров от линии наводит в ней импульс напряжения, который приходит в щит насоса и бьёт по изоляции двигателя, по электронике шкафа, по частотному преобразователю и GSM-модулю. Иногда последствия видны сразу, иногда изоляция пробивается не до конца и отказывает через недели.

Откуда берутся перенапряжения

• Прямой удар молнии в линию, мачту, здание станции — самое тяжёлое, но редкое событие.
• Удар рядом — наводка на воздушную линию и кабели. Случается гораздо чаще.
• Коммутационные перенапряжения — включение и отключение мощной нагрузки в сети, работа сварки, переключения в сетях энергокомпании.

Для насоса опаснее всего именно наведённые импульсы: они приходят по питанию и кабелю, а не через корпус.

Что делает УЗИП

Устройство защиты от импульсных перенапряжений — УЗИП — ставят в щит. В обычном режиме оно не проводит ток, а при импульсе за доли микросекунды открывается и отводит его в землю, ограничивая напряжение до безопасного для оборудования уровня. Защиту строят ступенями:

Классы, номиналы и схему подключения УЗИП выбирает проектировщик или электрик по типу сети и условиям объекта. Важно, чтобы защищены были все линии, которые приходят на станцию: питание, кабели датчиков уровня, линии связи.

Без заземления УЗИП не работает

УЗИП отводит импульс в землю, и если заземление плохое — высокое сопротивление, длинный тонкий проводник, — импульс не уйдёт, а распределится по оборудованию. Поэтому защита от перенапряжений начинается с заземляющего устройства станции и правильного подключения к нему щита, корпуса насоса и экранов кабелей. Как заземлить насос, в том числе на генераторе, объясняет статья о заземлении насоса.

Что ещё защитить

• Частотный преобразователь. Его силовая электроника чувствительна к импульсам. См. статью о частотном преобразователе.
• Датчики уровня и их кабели. Длинный кабель датчика от приямка до щита — такая же антенна, как силовой.
• GSM-модуль и диспетчеризация. Если связь сгорит, авария останется незамеченной. См. статью о диспетчеризации.
• Изоляция двигателя. После сильной грозы на станции полезно измерить сопротивление изоляции насоса: частичное повреждение видно по нему раньше, чем по отказу. См. статью о сопротивлении изоляции.

Проверка после грозы

Если на объекте прошла сильная гроза, а насосы работают без присмотра, после неё полезно провести короткую проверку. Осмотреть щит: не сработали ли автоматы и УЗИП — у многих моделей есть индикатор срабатывания или сменный картридж, который после сильного импульса надо заменить. Проверить, отвечает ли GSM-модуль и передаются ли сигналы. Измерить сопротивление изоляции насосов и сравнить с предыдущими замерами.

Если изоляция заметно упала по сравнению с прошлым разом, насос лучше вывести на проверку до того, как он откажет в работе. А если УЗИП отработал и требует замены картриджа, его меняют сразу: следующая гроза застанет станцию без защиты. Записи таких проверок полезно хранить вместе с журналом обслуживания насосов.

Где это особенно важно

Защита от перенапряжений окупается там, где насос стоит далеко от людей и сетей, а его отказ дорог: водозаборы на реках и озёрах, мелиоративные станции, карьерный водоотлив, удалённые КНС, насосы на понтонах. На таких объектах после грозы часто некому проверить оборудование, и отказ обнаруживают по последствиям. Подробнее об этих объектах — в статьях о заборе воды из реки и о мелиоративной насосной станции.

Частые вопросы

Нужна ли насосу молниезащита? На открытых объектах с воздушными линиями питания — да, хотя бы в виде УЗИП в щите и правильного заземления.

Что такое УЗИП? Устройство защиты от импульсных перенапряжений: при импульсе оно отводит его в землю и ограничивает напряжение на оборудовании.

Поможет ли просто отключать насос в грозу? Отчасти: отключённый автоматом насос защищён лучше, но импульс всё равно может прийти по линиям датчиков и связи, а на удалённых объектах отключать насос в грозу часто некому.

Защитит ли УЗИП без заземления? Нет. Без хорошего заземления импульсу некуда уйти.

Как понять, что насос пострадал от грозы? Измерить сопротивление изоляции и проверить работу электроники. Частичный пробой изоляции виден по замеру раньше, чем по отказу.

Вывод: насосы на открытых объектах страдают в основном от наведённых перенапряжений, которые приходят по питанию и кабелям. Защита — УЗИП в щите, защищённые линии датчиков и связи и, главное, надёжное заземление. После сильной грозы стоит проверить изоляцию насоса. Производитель оборудования — шведская компания Grindex.

Подшипники держат вал насоса и воспринимают все нагрузки ротора. Чтобы они работали долго, между телами качения и кольцами должна быть смазка. Вопрос «как смазывать подшипники насоса» звучит по-разному для разных насосов: у одних есть маслёнка и регламент добавления смазки, у других подшипники закрытые и смазаны на весь срок службы, а у погружных насосов к ним вообще нет доступа снаружи.

Подшипники погружного насоса

В погружных насосах обычно стоят закрытые подшипники качения с заводской смазкой. Например, у Grindex Sandy Inox по паспорту — шарикоподшипники с увеличенным радиальным зазором C3: такой зазор оставляют для работы при нагреве, когда кольца подшипника расширяются. Смазку в такие подшипники не добавляют: они герметичны и рассчитаны работать на заводской смазке до замены.

• добавить смазку в подшипники погружного насоса без разборки нельзя и не нужно;
• масло в масляной камере — это не смазка подшипников, а смазка и охлаждение торцевых уплотнений; путать их не стоит;
• подшипники меняют при ремонте или по наработке, если они начали шуметь или греться.

Про масло в камере уплотнений — статья о масле для погружного насоса, про замену подшипников — статья о замене подшипников насоса.

Подшипники поверхностных насосов

У горизонтальных и консольных насосов подшипниковый узел вынесен наружу и обслуживается. Встречаются три варианта:

Интервал и количество смазки задаёт руководство по эксплуатации конкретного насоса: они зависят от размера подшипника, частоты вращения и температуры.

Чем опасен избыток смазки

Распространённая ошибка — «смазать с запасом». Подшипник, набитый смазкой полностью, перемешивает её, греется, смазка разжижается и вытекает, а уплотнения подшипникового узла выдавливает. В итоге подшипник перегревается быстрее, чем при нехватке смазки. Поэтому смазку добавляют порциями, указанными в руководстве, а не до упора.

Нельзя смешивать смазки

Консистентные смазки различаются загустителем — литиевые, кальциевые, комплексные, полимочевинные. Некоторые из них несовместимы: при смешивании смесь разжижается или, наоборот, твердеет и теряет смазывающие свойства. Если неизвестно, какая смазка заложена, старую удаляют, а не доливают новую поверх. Масло в масляной ванне тоже заливают того типа, что указан в руководстве.

Признаки проблем с подшипниками

• Шум — гул, свист или скрежет, который меняется с оборотами.
• Нагрев корпуса подшипникового узла у поверхностного насоса выше обычного.
• Вибрация — особенно растущая со временем.
• Тугое или неравномерное вращение вала при проворачивании рукой на обесточенном насосе.
• Рост тока двигателя при той же работе.

У погружного насоса шум подшипников слышен хуже, поэтому основные признаки — вибрация, ток и состояние вала при плановом осмотре. Как различать причины вибрации, объясняет статья о вибрации насоса, а что нагружает подшипники — статья об осевой и радиальной силе.

Как продлить жизнь подшипников

Подшипник редко выходит из строя сам по себе — чаще его добивают внешние причины. Первая — нагрузки на ротор: дисбаланс колеса, работа вдали от рабочей зоны, изношенный зазор колеса. Вторая — вода: если торцевое уплотнение пропускает, вода через масляную камеру добирается до подшипника, смывает смазку и вызывает коррозию. Третья — перегрев двигателя: смазка при высокой температуре теряет свойства быстрее.

Поэтому лучшая забота о подшипниках погружного насоса — это не смазка, а вовремя заменённое уплотнение, насос в своей рабочей зоне и защита от сухого хода и перегрева. Проверка масла в камере уплотнений по регламенту заодно показывает, не грозит ли подшипникам вода. Регламент проверок — в статье об обслуживании дренажного насоса, а о защите от перегрева — в статье о защите двигателя.

Частые вопросы

Нужно ли смазывать подшипники погружного насоса? Нет. В них заводская смазка на весь срок, а доступа к ним снаружи нет. Их меняют при ремонте.

Чем смазывать подшипники поверхностного насоса? Смазкой того типа, что указан в руководстве, в указанном количестве и с указанной периодичностью.

Масло в масляной камере смазывает подшипники? Нет, оно смазывает и охлаждает торцевые уплотнения и служит индикатором протечки.

Почему подшипник греется после смазки? Чаще всего смазки положили слишком много — её избыток перемешивается и разогревает подшипник.

Вывод: подшипники погружного насоса смазаны на весь срок и не обслуживаются снаружи — их меняют при ремонте. У поверхностных насосов смазку добавляют по руководству, без избытка и без смешивания разных типов. Признаки проблем — шум, нагрев, вибрация и рост тока. Производитель оборудования — шведская компания Grindex.

Вал насоса выходит из корпуса, где находится перекачиваемая вода, в зону двигателя или подшипников. Это место нужно уплотнить так, чтобы вал свободно вращался, а вода не выходила наружу. Для этого есть три основных решения: сальниковая набивка, манжета и торцевое уплотнение. Они устроены по-разному и подходят для разных насосов.

Сальниковая набивка

Сальниковая набивка — это плетёный шнур, кольца которого укладывают в сальниковую камеру вокруг вала и поджимают нажимной втулкой. Шнур делают из графитированных, фторопластовых, арамидных и других волокон, часто с пропиткой.

• Сальник должен немного капать. Небольшая протечка смазывает и охлаждает набивку. Если затянуть сальник «насухо», набивка перегреется, начнёт стирать вал и выйдет из строя быстрее.
• Обслуживание. По мере износа набивку подтягивают, затем добавляют или меняют кольца.
• Износ вала. Набивка постоянно трётся о вал или защитную втулку, поэтому втулку делают сменной.
• Промывка. В насосах для пульпы в сальник подают чистую воду под давлением, чтобы абразив не попадал в набивку.

Сальниковую набивку применяют в поверхностных насосах — горизонтальных и вертикальных, — где протечку можно отвести и где удобно подтягивать сальник. В погружном насосе её не ставят: под водой капающий сальник означает воду в двигателе, и обслуживать его там невозможно.

Манжета

Манжета — резиновое кольцо с рабочей кромкой, которую к валу прижимает пружина. Она хорошо держит масло и низкое давление, проста и дешева. Манжеты применяют для защиты подшипниковых узлов, в небольших бытовых насосах и как дополнительный барьер. Высокое давление, абразив и горячую воду манжета держит плохо: кромка стирается, и уплотнение начинает течь.

Торцевое уплотнение

Торцевое уплотнение работает иначе: герметичность обеспечивают две плоские кольцевые поверхности, одна вращается вместе с валом, другая неподвижна, а пружина прижимает их друг к другу. Поверхности отполированы, между ними тончайшая плёнка жидкости. Материалы пар — карбид кремния, карбид вольфрама, графит, керамика.

В погружных насосах стоят торцевые уплотнения, чаще всего двойные, с масляной камерой между ними. Например, у Grindex Sandy Inox по паспорту — двойное торцевое уплотнение в масляной камере: нижняя пара карбид кремния по карбиду кремния, верхняя — графит по карбиду кремния. Нижнее уплотнение работает в перекачиваемой воде, верхнее — в масле, и масляная камера служит индикатором: когда нижнее начинает пропускать воду, масло мутнеет. Подробнее — в статье о замене сальника и уплотнений и в статье о масле для погружного насоса.

Почему в обиходе всё называют «сальником»

Словом «сальник» в разговоре часто называют любое уплотнение вала — и манжету, и торцевое уплотнение. Отсюда путаница при заказе запчастей: просят «сальник», а нужен узел торцевого уплотнения определённой конструкции. Для погружного насоса правильно искать «торцевое уплотнение» и сверять его по модели и серийному номеру насоса. Неоригинальное уплотнение «похожих размеров» с другими материалами пар может не выдержать абразив или химию. О выборе запчастей — статья о запчастях для насосов.

Что убивает уплотнение вала

• Сухой ход. Торцевое уплотнение без воды перегревается за минуты, пары трения трескаются. См. статью о сухом ходе.
• Абразив. Песок между парами трения изнашивает мягкие материалы. Поэтому для грязной воды ставят твёрдые пары.
• Вибрация и биение вала. Дисбаланс колеса или изношенные подшипники раскачивают уплотнение. См. статью о балансировке рабочего колеса.
• Химия и температура вне пределов, на которые рассчитаны материалы.

Частые вопросы

Что такое сальниковая набивка? Плетёный шнур, кольца которого уплотняют вал в сальниковой камере поверхностного насоса.

Должен ли сальник насоса капать? Сальниковая набивка — да, немного: протечка смазывает и охлаждает её. Торцевое уплотнение капать не должно.

Есть ли сальниковая набивка в погружном насосе? Нет. В погружных насосах ставят торцевые уплотнения, обычно двойные в масляной камере.

Чем манжета отличается от торцевого уплотнения? Манжета уплотняет кромкой по валу и рассчитана на низкое давление, торцевое уплотнение — двумя плоскими кольцами и держит давление, абразив и долгую работу.

Вывод: сальниковая набивка — решение для поверхностных насосов, она требует подтяжки и небольшой протечки. Манжета подходит для низкого давления и масла. В погружных насосах вал уплотняют торцевыми уплотнениями, обычно двойными в масляной камере, — их и заказывают по модели насоса. Производитель оборудования — шведская компания Grindex.

Между вращающимся колесом и неподвижным корпусом обязательно есть зазор — иначе колесо задевало бы корпус. Через этот зазор часть воды из зоны высокого давления за колесом перетекает обратно на вход и снова проходит через колесо. Это внутренняя утечка: насос тратит на неё энергию, а в напорную линию она не попадает. Чтобы утечка была маленькой, зазор делают узким — получается щелевое уплотнение. Пока оно узкое, насос даёт паспортную подачу. Когда оно разрабатывается, подача падает.

Как устроено щелевое уплотнение

• У закрытого колеса щель образуется между передним диском колеса у входа и корпусом. Чтобы не менять весь корпус при износе, в корпус ставят сменное износное кольцо, а иногда и на колесо — ответное кольцо.
• У открытого и полуоткрытого колеса щель — между торцами лопаток и стенкой корпуса или износной пластиной. Пластину делают сменной, а зазор у многих конструкций можно регулировать.

Чем уже щель и длиннее канал, тем меньше утечка. Но слишком узкий зазор опасен: при попадании песка или небольшом биении колесо начнёт задевать. Поэтому зазор задаёт производитель для каждой модели. Виды колёс разобраны в статье о рабочих колёсах насоса.

Что происходит при износе

На воде с песком щелевое уплотнение изнашивается первым: в узкой щели вода с абразивом течёт быстро и стачивает стенки. Зазор растёт, внутренняя утечка увеличивается, и насос:

• даёт меньше подачи при том же напоре;
• не дотягивает до прежнего максимального напора;
• тратит ту же мощность на меньшую полезную работу — КПД падает;
• может начать сильнее нагружать подшипники — меняется баланс давлений и осевая сила, см. статью об осевой силе.

Снаружи это выглядит как «насос стал хуже качать», хотя колесо может быть ещё вполне целым. Отличать такой износ от других причин помогает статья о падении подачи насоса.

Регулировка зазора или замена кольца

Сменные износные детали и сделаны для того, чтобы восстанавливать зазор дёшево. Прежде чем менять колесо, проверяют, не хватит ли замены кольца или пластины. Подробнее — в статьях о восстановлении рабочего колеса и о замене колеса.

Насколько падает подача при износе зазора

Внутренняя утечка через щель растёт быстрее, чем сам зазор: при удвоении зазора перетечки увеличиваются больше чем вдвое, потому что сопротивление узкой щели падает резко. Поэтому первые доли миллиметра износа почти незаметны, а потом подача начинает падать всё быстрее. Особенно чувствительны к этому насосы с высоким напором: чем больше разница давлений по сторонам щели, тем сильнее вода стремится перетечь обратно.

Отсюда практический вывод. Насос на абразиве разумно обслуживать по наработке, не дожидаясь, пока подача упадёт заметно, — восстановить зазор заменой кольца или регулировкой проще и дешевле, чем потом менять сильно изношенные колесо и корпус. Про продление ресурса проточной части рассказывает статья о продлении ресурса насоса.

Как понять, что зазор вырос, без разборки

1. Сравнить подачу с прежней. Время откачки того же объёма на той же трассе выросло — первый признак.
2. Сравнить напор. Манометр на напорной линии при закрытой на короткое время задвижке показывает напор у нулевой подачи. Если он заметно ниже паспортного, растёт внутренняя утечка.
3. Посмотреть на ток. Ток при той же работе остаётся примерно прежним, а полезной работы меньше — КПД упал.

Как замерить подачу и напор на объекте, объясняет статья о проверке производительности насоса. Такие замеры полезно делать регулярно и записывать: по ним видно, когда пора вскрывать насос.

Частые вопросы

Что такое щелевое уплотнение в насосе? Узкий зазор между колесом и корпусом, который ограничивает перетекание воды с напора обратно на всасывание.

Зачем нужно износное кольцо? Чтобы при износе менять недорогое кольцо, а не корпус насоса.

Почему насос стал хуже качать, если колесо целое? Скорее всего, разработался зазор щелевого уплотнения, и вода перетекает обратно.

Как часто менять износное кольцо? Единого срока нет: на чистой воде кольцо служит годами, на песке — в разы меньше. Ориентируются на замеры подачи и напора и на зазор при плановом вскрытии насоса, а не на календарь.

Можно ли отрегулировать зазор? У многих насосов с открытым колесом — да, по инструкции производителя.

Вывод: щелевое уплотнение — узкий зазор между колесом и корпусом, от которого зависят подача и КПД. На абразиве оно изнашивается первым. Зазор восстанавливают регулировкой или заменой износного кольца и пластины, а колесо меняют только тогда, когда изношено оно само. Производитель оборудования — шведская компания Grindex.

Колесо центробежного насоса нагружено не только крутящим моментом. Давление воды вокруг него неравномерно, и в результате на вал действуют две силы: осевая — вдоль вала — и радиальная — поперёк. Обе воспринимают подшипники, а их перекос чувствует торцевое уплотнение. Поэтому от того, насколько хорошо эти силы уравновешены, зависит ресурс насоса. Также о том, как подшипники смазываются и обслуживаются, — статья о смазке подшипников насоса.

Откуда берётся осевая сила

Перед колесом, на входе, давление низкое, за колесом — высокое. Вода из полости высокого давления затекает в зазоры между дисками колеса и корпусом. С заднего диска она давит на всю его площадь, а с переднего — только на кольцо снаружи от входа, потому что в центре там всасывание с низким давлением. Разница давлений, умноженная на площадь, даёт силу, которая тянет колесо в сторону всасывания. Это и есть осевая сила. Чем больше напор и диаметр колеса, тем она больше.

Кроме того, вода меняет направление в колесе — входит вдоль вала, выходит поперёк, — и это тоже даёт небольшую осевую составляющую. В погружных насосах с вертикальным валом к осевой силе добавляется вес ротора.

Как разгружают осевую силу

Рёбра на заднем диске особенно полезны для насосов, работающих на грязной воде: они не только разгружают колесо, но и отбрасывают песок от торцевого уплотнения. Виды колёс разобраны в статье о рабочих колёсах насоса.

Радиальная сила

В спиральном отводе давление вокруг колеса равномерно только около точки наилучшего КПД. На малой подаче давление у языка улитки растёт, на большой — падает, и колесо толкает в сторону. Возникает радиальная сила, которая изгибает вал. Она минимальна в рабочей зоне и растёт к краям характеристики, особенно к нулевой подаче.

• в крупных насосах ставят двойную улитку, где две спирали уравновешивают друг друга;
• в погружных насосах радиальную силу воспринимают подшипники двигателя, поэтому работа вдали от рабочей зоны сокращает их ресурс;
• изгиб вала раскачивает торцевое уплотнение и ускоряет его износ.

Устройство улитки описано в статье об улитке насоса, а почему насос не стоит держать на закрытой задвижке, — в статье о работе на закрытую задвижку.

Как осевая сила видна в погружном насосе

В погружном насосе вал вертикальный, колесо внизу, двигатель сверху. Осевая сила от колеса и вес ротора вместе нагружают подшипники двигателя, и один из них работает как упорный. Пока зазоры в проточной части в норме, а насос работает в своей зоне, подшипник справляется с этой нагрузкой весь срок службы.

Ситуация меняется, когда насос долго работает на малой подаче, с изношенными уплотнениями колеса или в густой среде. Нагрузка на подшипник растёт, он греется и шумит, а торцевое уплотнение, которое стоит рядом, начинает работать с перекосом. Поэтому при каждом обслуживании полезно не только смотреть колесо, но и прокручивать вал рукой: тугое или неравномерное вращение — признак того, что подшипники уже страдают. Регламент проверок — в статье об обслуживании дренажного насоса.

Что это значит на практике

• Работать в рабочей зоне. Насос, подобранный с большим запасом и работающий далеко влево от оптимума, нагружает подшипники радиальной силой. См. статью о рабочей точке насоса.
• Следить за зазорами. Износ уплотнений колеса и разгрузочных зазоров меняет баланс давлений, и осевая сила растёт. См. статью о щелевом уплотнении.
• Не забивать разгрузочные отверстия. Если они забиты осадком, разгрузка перестаёт работать.
• Слушать подшипники. Шум и нагрев подшипников — ранний признак того, что нагрузка выросла. См. статью о замене подшипников.

Частые вопросы

Что такое осевая сила насоса? Сила вдоль вала, которая тянет колесо в сторону всасывания из-за разницы давлений на его дисках.

Как разгружают осевую силу? Разгрузочными отверстиями, рёбрами на заднем диске, двусторонним колесом, гидропятой; остаток воспринимает упорный подшипник.

Когда растёт радиальная сила? При работе вдали от точки наилучшего КПД, особенно на малой подаче.

Почему от этого страдает уплотнение? Нагрузки изгибают и смещают вал, торцевое уплотнение раскачивается и изнашивается быстрее.

Вывод: осевая и радиальная силы — естественная нагрузка на ротор центробежного насоса. Их разгружают конструкцией колеса и отвода, а остаток берут подшипники. Чтобы нагрузки не росли, насос держат в рабочей зоне и следят за зазорами. Производитель оборудования — шведская компания Grindex.

Рабочее колесо разгоняет воду, но само по себе давления почти не создаёт: вода вылетает из него с большой скоростью во все стороны. Чтобы эту скорость собрать и превратить в напор, нужен отвод — канал вокруг колеса. В большинстве центробежных насосов, включая погружные дренажные, это спиральный отвод, или улитка. Её форма видна снаружи многих насосов: корпус, похожий на раковину улитки, с патрубком по касательной.

Как работает улитка

Сечение спирального канала постепенно увеличивается по ходу вращения колеса. Каждая лопатка колеса добавляет в канал новую порцию воды, и расход по ходу спирали растёт. Чтобы скорость воды при этом не росла, сечение растёт вслед за расходом. На выходе спираль переходит в расширяющийся патрубок — диффузор отвода, где скорость падает, а давление растёт.

• Язык улитки — место, где начинается спираль и отделяется поток, идущий в патрубок. Зазор между языком и колесом влияет на шум, вибрацию и КПД.
• Расширяющийся патрубок дотормаживает поток и добавляет напор.
• Зазор до колеса по окружности определяет, насколько равномерно работает отвод.

Улитка хороша простотой, она устойчива к засорению — канал широкий, без лопаток — и легко отливается. Поэтому её используют почти во всех одноступенчатых насосах, а у насосов для грязной воды и пульпы она особенно уместна. Как колесо и улитка работают вместе, объясняет статья о том, как работает погружной насос.

Направляющий аппарат и лопаточный диффузор

Вместо спирали скорость можно преобразовать в давление набором неподвижных лопаток вокруг колеса — лопаточным диффузором. В многоступенчатых насосах за ним стоит обратный направляющий аппарат: он разворачивает поток и подаёт его на вход следующего колеса.

Для воды с песком и мусором выбор очевиден — улитка. Многоступенчатые насосы с направляющими аппаратами лучше работают на чистой воде, где нужен большой напор при малом диаметре корпуса. О многоступенчатых насосах — в статье о последовательном подключении насосов.

Улитка и радиальная сила

В точке наилучшего КПД давление вокруг колеса в улитке распределено почти равномерно. Если насос работает далеко от этой точки — на малой подаче или на большой, — давление становится неравномерным, и на колесо действует радиальная сила, которая изгибает вал. Это одна из причин, почему насос не стоит долго держать на краю характеристики. Подробнее — в статье об осевой и радиальной силе в насосе, а о рабочей зоне — в статье о рабочей точке насоса.

Износ улитки

На абразивной воде изнашивается не только колесо, но и улитка — особенно язык и стенки напротив выхода колеса. Последствия похожи на износ колеса: подача и напор падают, шум растёт. У насосов для пульпы и шлама проточную часть делают из износостойкого чугуна или футеруют резиной, а у дренажных часть корпуса защищают сменными износными деталями. Признаки износа и что с ним делать — в статьях об абразивном износе и о материалах проточной части.

Трещина или промоина в улитке опаснее, чем кажется: через неё вода с песком бьёт струёй в одно место, и разрушение идёт быстро. Поэтому при каждом вскрытии насоса улитку осматривают так же внимательно, как колесо.

Улитка в погружном насосе для грязной воды

У насосов для воды с песком и мусором улитка решает сразу две задачи: создаёт напор и пропускает твёрдое. Поэтому её канал делают широким, без острых сужений, а язык — с достаточным зазором до колеса. В вихревых насосах колесо вообще утоплено в стенку корпуса, а большая часть объёма улитки свободна: вода закручивается и уходит в патрубок, почти не касаясь лопаток. Такой насос менее экономичен, зато почти не забивается и меньше страдает от абразива.

У шламовых насосов улитку делают массивной, из износостойкого чугуна, иногда с резиновой футеровкой, а частоту вращения снижают, чтобы скорость пульпы в канале была меньше и износ медленнее. Подробно о том, как устроен такой насос, — в статье об устройстве шламового насоса, а о грязевом — в статье об устройстве грязевого насоса.

Частые вопросы

Что такое улитка насоса? Спиральный канал вокруг рабочего колеса, который собирает воду и превращает её скорость в напор.

Чем улитка отличается от диффузора? Улитка — спиральный канал без лопаток, диффузор — венец неподвижных лопаток вокруг колеса. Улитка устойчивее к засорению и абразиву.

Где ставят направляющий аппарат? В многоступенчатых насосах — между ступенями, чтобы подать поток на следующее колесо.

Изнашивается ли улитка? Да, на абразиве — особенно у языка. Износ улитки снижает подачу и напор так же, как износ колеса.

Вывод: улитка — спиральный отвод, который превращает скорость воды после колеса в напор. Она проста, устойчива к засорению и поэтому стоит почти во всех дренажных и грязевых насосах. Направляющие аппараты и диффузоры применяют в многоступенчатых машинах на чистой воде. Производитель оборудования — шведская компания Grindex.

Большинство насосных станций работают без постоянного персонала: КНС, дренажные станции, приямки в подвалах, водоотлив на объекте. Пока всё в порядке, это нормально. Проблема в том, что об отказе узнают по последствиям — затопленному подвалу или переполненному колодцу. Диспетчеризация насосной станции даёт знать о проблеме раньше, чем вода дойдёт до опасного уровня.

Какие сигналы передавать

Для небольшого приямка хватает трёх первых сигналов. Для КНС и ответственных станций добавляют уровень, ток и наработку: по ним видно, что насос начал изнашиваться, ещё до отказа. Как ток показывает состояние насоса, объясняет статья о токе двигателя насоса.

Способы передачи

• Сухой контакт и световая сигнализация. Самое простое: авария выводится на лампу, сирену или пульт охраны здания. Подходит, где рядом есть люди.
• GSM-модуль. Отправляет СМС или звонит на телефоны при аварии, иногда позволяет включить или отключить насос командой. Подходит для удалённых приямков, дач, небольших станций.
• Облачный контроллер. Передаёт данные через мобильную связь в веб-интерфейс: уровни, токи, наработку, журнал событий.
• SCADA-система. Станция подключается к диспетчерскому пункту предприятия или водоканала наравне с другими объектами.

Выбор зависит от того, сколько станций, кто на них реагирует и какие данные нужны. Для одной дренажной станции GSM-модуль — часто оптимальный вариант. Для десятков КНС водоканала — единая диспетчерская система.

Откуда берутся сигналы

Диспетчеризация не работает без правильной автоматики на месте. Сигналы снимают со шкафа управления: контакты защит, реле контроля фаз, датчики уровня, счётчики моточасов, преобразователи тока. Если шкаф простой, без этих элементов, их добавляют. Устройство шкафа описано в статьях о шкафе управления насосом и о шкафе для двух насосов, уровни — в статье о датчике уровня.

Пример: дренажный приямок в подвале здания

В подвале жилого дома или офиса стоит приямок с двумя дренажными насосами и шкафом управления. Минимальная диспетчеризация для него выглядит так: GSM-модуль с аккумулятором получает три сигнала — аварийный уровень, авария любого насоса и пропадание питания — и отправляет СМС инженеру управляющей компании и на пульт охраны. Ещё один вход модуля подключают к счётчику пусков: если насосы стали включаться заметно чаще, значит, вырос приток — например, появилась протечка или поднялись грунтовые воды.

Такая схема стоит немного, монтируется за день и закрывает главный риск — незамеченную аварию в выходные. Когда объектов становится много, их переводят на облачный контроллер с общим журналом событий: в одном окне видно, где насосы работают чаще обычного и где пора проводить обслуживание. Как устроен сам приямок, объясняет статья о приямке для дренажного насоса.

Как не утонуть в ложных тревогах

Если система шлёт сигнал при каждом колебании уровня, на сообщения быстро перестают реагировать. Поэтому:

• аварийный уровень ставят с запасом над пуском второго насоса;
• сигналы задерживают на несколько секунд, чтобы волна или всплеск не давали тревогу;
• разделяют аварии — «срочно» — и предупреждения — «посмотреть»;
• назначают, кто отвечает на сигнал и в какое время, — иначе СМС уходят в пустоту.

Резервное питание связи

Самая частая авария насосной станции — пропадание питания. Если GSM-модуль питается от той же сети, он замолчит вместе с насосами. Поэтому модуль ставят с собственным аккумулятором, который позволяет отправить сообщение об отключении. На ответственных станциях резервируют и питание насосов — генератором или вторым вводом. Про питание от генератора — статья о мобильной насосной станции.

Частые вопросы

Что такое диспетчеризация насосной станции? Передача сигналов о работе и авариях станции туда, где на них могут отреагировать: на телефон, пульт или в диспетчерскую.

Какие сигналы обязательны? Аварийный уровень, авария насоса и пропадание питания.

Можно ли управлять насосом с телефона? Да, через GSM-модуль или облачный контроллер с функцией управления.

Зачем передавать ток двигателя? По росту тока видно засор, износ или перегрузку ещё до остановки насоса.

Вывод: диспетчеризация насосной станции сообщает об аварии раньше, чем вода дойдёт до опасного уровня. Минимум — аварийный уровень, авария насоса и пропадание питания, для ответственных станций — уровень, ток и наработка. Способ передачи выбирают по числу станций и тому, кто отвечает на сигнал. Производитель оборудования — шведская компания Grindex.