Последовательное подключение насосов: как сложить напор двух машин

Последовательное подключение насосов нужно, когда одному насосу не хватает напора. Вода проходит через машины по очереди, и их напоры складываются, а подача остаётся той же, что у одного насоса. Так поднимают воду из глубоких шахт и карьеров и перекачивают её по длинным линиям. У параллельной схемы всё наоборот: там складываются подачи, а напор остаётся прежним.

Как работает последовательное подключение насосов

Общую кривую двух насосов строят так: при каждой подаче складывают их напоры. Два одинаковых насоса при той же подаче дают вдвое больший напор. Например, если один насос при 20 л/с даёт 25 м, два таких насоса последовательно дадут около 50 м при тех же 20 л/с.

Про параллельную схему подробно рассказано в статье «Параллельная работа насосов».

Последовательное подключение насосов: каскад или прямое соединение

Каскад с промежуточным зумпфом. Первый насос поднимает воду в промежуточную ёмкость или зумпф, второй откачивает её дальше. Насосы работают независимо, у каждого своя автоматика уровня. Это самая надёжная схема для погружных дренажных насосов: второй насос не испытывает давления от первого, а подачи не обязаны совпадать точно. Каскады — типовое решение для шахтного водоотлива, см. статью о шахтном и карьерном водоотливе.

Прямое соединение. Напорный патрубок первого насоса соединён с входом второго. Схема компактнее, но второй насос работает под давлением, которое создаёт первый. Корпус, уплотнения и кабельный ввод второго насоса должны это давление выдерживать. Поэтому прямое последовательное подключение погружных насосов согласуют с производителем.

Правила последовательного подключения насосов

• Одинаковая подача. Через оба насоса идёт один поток, поэтому их подачи должны совпадать. Если второй насос рассчитан на меньшую подачу, он станет дросселем для первого.
• Порядок пуска. В каскаде второй насос включается по уровню в промежуточном зумпфе. При прямом соединении насосы включают и выключают вместе, иначе один из них будет работать всухую или на закрытую линию.
• Защита от сухого хода. Если первый насос остановился, второй должен отключиться по уровню или по защите.
• Обратный клапан на выходе последней ступени, чтобы столб воды не раскручивал насосы в обратную сторону. Подробнее — в статье об обратном клапане.

Как рассчитать последовательное подключение насосов

1. Посчитайте нужный напор: высота подъёма плюс потери в линии — см. статью о потерях напора в трубопроводе.
2. Выберите подачу, которую нужно обеспечить.
3. Постройте общую кривую, сложив напоры насосов при каждой подаче.
4. Найдите пересечение общей кривой с характеристикой линии — это и будет рабочая точка. Как её искать, объясняет статья о рабочей точке насоса.

Когда проще взять один высоконапорный насос

Два насоса — это вдвое больше машин в обслуживании, автоматики и точек отказа. Если нужный напор укладывается в возможности одной машины, выгоднее высоконапорное исполнение. У Grindex это, например, Major H до 46 м, Master H до 56 м, Master SH до 70 м и Mega H до 200 м по паспорту. Как выбрать такую машину, рассказывает статья о высоконапорном насосе.

Многоступенчатый насос: последовательное подключение в одном корпусе

Многоступенчатый насос — это то же последовательное подключение, но внутри одной машины: несколько рабочих колёс стоят на одном валу, и каждое добавляет свой напор. Одноступенчатый насос с одним колесом проще и лучше переносит воду с частицами. Многоступенчатые насосы чаще работают на чистой воде — в скважинах, станциях водоснабжения и системах повышения давления. Типы колёс и насосов сравнивает статья о лопастных насосах.

Частые вопросы

Увеличится ли подача при последовательном подключении? Почти нет. Растёт напор, а подача увеличивается лишь настолько, насколько больший напор сдвигает рабочую точку на кривой линии.

Можно ли соединить последовательно разные насосы? Можно, если их подачи в рабочей точке близки. Иначе насос с меньшей подачей будет тормозить поток.

Что лучше для шахты — каскад или прямое соединение? Как правило, каскад с промежуточными зумпфами: насосы работают независимо, и отказ одной ступени легче локализовать.

Нужен ли обратный клапан между насосами? В каскаде — на каждой напорной линии. При прямом соединении обычно достаточно клапана после последнего насоса.

Вывод: последовательное подключение насосов складывает их напоры при той же подаче. Для погружных дренажных насосов чаще всего выбирают каскад с промежуточным зумпфом, а прямое соединение согласуют с производителем. Если напора хватает у одной машины, проще взять высоконапорное исполнение. Паспортные напоры моделей — в обзоре дренажных насосов Grindex. Производитель оборудования — шведская компания Grindex.