Принцип работы и разновидности насосной станции

Классификация канализационных станций

Размеры бытовых канализационных насосных станций могут быть самыми различными. Они могут умещаться непосредственно за унитазом и сразу из него перекачивать стоки в необходимом направлении, а могут иметь вид вкопанных в землю горизонтальных цистерн объемом в десятки кубометров.

Но не только размерами отличаются КНС. Ниже приведены классификации насосных станций для канализации по различным параметрам.

По типу установки:

• Вертикальные;
• Горизонтальные;
• С самовсасывающими насосами.

Последний тип КНС предполагает принудительное закачивание сточных вод в корпус станции, и их удаление из него после очистки.

Мини-КНС для внутридомовой установки

Разместить мини-КНС можно даже в углу санузла. Он издает минимум шума и имеет эстетичный корпус.

КНС с отдельно расположенной запорной арматурой

Когда вентили и расходометры расположены в отдельном сухом помещении, их обслуживание становится безопасным и комфортным.

КНС с самовсасывающими насосамиВнешняя вертикальная КНС для дома

КНС с исключительно вертикальными емкостями используются преимущественно в частных домах.

По типу расположения относительно земли:

• Заглубленные;
• Наземные;
• Частично заглубленные.

Резервуар КНС с датчиками, канализационными насосами и запорной арматурой может находиться в земле, а система автоматического управления — на поверхности.

По схеме управления оборудованием:

1. С ручным управлением. Включение и выключение модулей оборудования происходит по мере необходимости обслуживающим персоналом, который самостоятельно проверяет наполняемость канализационного резервуара.
2. Дистанционные. Используется система мониторинга состояния резервуара, данные которого выводятся на удаленный управляющий пульт.
3. Автоматические. Управление производится автоматически с помощью датчиков и реле, расположенных непосредственно в корпусе насосной станции или рядом с ней.

КНС с ручным управлением являются самыми дешевыми, но требуют личного участия человека. Они используются в основном в загородных дачных домиках и коттеджах с небольшим количеством расхода воды.

По характеру канализационных стоков:

1. Для хозяйственно-бытовых стоков. Рассчитаны на эксплуатацию в стандартных условиях.
2. Для промышленных целей. Изготавливаются из материалов с повышенной устойчивостью к химически агрессивным средам и термическому воздействию.
3. Для ливневых сетей. Оборудуются дополнительными системами очистки.
4. Для осадочных сточных вод. Используются чаще всего в промышленных очистных сооружениях. Оснащаются дополнительными устройствами для обработки осадочных отложений.

При выборе модели КНС лучше ориентироваться не на классификацию, а на рекомендации специалистов, которые подберут оптимальную систему для конкретного дома.

Основные части и компоновка

Комплектно поставляемые компактные агрегаты оснащены поверхностными самовсасывающими насосами центробежного или вихревого типа. Станции, укомплектованные погружными (скважинными) насосами, будучи распределенными (не компактными) системами, далее не рассматриваются.

Компактная насосная станция с поверхностным насосом содержит следующие  основные части:

• насосную установку:
• гидроаккумулятор (мембранный гидробак);
• блок автоматики.

Насосная установка с горизонтальным расположением валов насоса и двигателя (обычно асинхронного короткозамкнутого однофазного) монтируется сверху на гидроаккумулятор также горизонтального типа. Баки некоторых фирменных станций (например, Aquario) оснащены специальными монтажными площадками под насосы. Это обеспечивает большую его устойчивость при транспортировке и эксплуатации.

Составные части нососной станции.

В хорошо спроектированных агрегатах составные части соединяются посредством пятиходового штуцера (в просторечии «пятерика»), латунного или из нержавеющей стали. Конструктивно «пятерик» представляет собой обычный тройник с двумя дополнительными выходами, устанавливаемый на напорный патрубок насоса. Боковой выход служит для присоединения шланга-переходника (в металлооплетке) к гидроаккумулятору. Два дополнительных выхода малого диаметра служат для присоединения манометра и блока автоматики (реле давления). Оставшийся выход служит для присоединения напорного трубопровода.

Присоединение составных частей станции посредством пятиходового штуцера.

Однако на рынке достаточно распространены и другие варианты компоновки станций, производители которых используют упрощенную комплектацию, отказываясь от одних комплектующих и экономя на других. Существуют станции без пятиходового штуцера, в которых реле давления, соединительный шланг и манометр крепятся непосредственно к корпусу насоса. Есть компоновка, содержащая блок автоматики, закрепленный на фланце гидроаккумулятора. При этом производители таких станций, экономя на комплектующих, жертвуют удобством потребителя при эксплуатации оборудования.

Устройство станции подачи воды

Насосные перекачивающие станции для дома — это комплект оборудования, при содействии которого осуществляется бесперебойная подача питьевой или технической воды в систему жизнеобеспечения жилых и общественных зданий.

Основные рабочие составляющие

Устройство насосной станции для дачи или загородного дома состоит из следующих приборов:

• электронасоса;
• манометра;
• гидроаккумулятора;
• реле давления;
• соединительных патрубков;
• кабелей электропитания.

Структура асинхронного однофазного двигателя:

• чугунный корпус;
• ротор;
• статор;
• блок конденсаторов;
• вентилятор с защитным кожухом;
• тепловое реле.

Устройство насосной станции.

Насосный механизм состоит из корпуса, который в зависимости от выбранной модели может быть чугунным, из нержавеющей стали или стеклополипропилена. В комплект прибора также входит эжектор для увеличения глубины забора жидкости и рабочий вал с крыльчаткой.

Гидроаккумулятор — это стальной резервуар со сменной мембраной из этиленпропиленового каучука.

Объем емкости зависит от длины напорной магистрали, количества бытовых приборов (потребителей) и расчетной мощности водопровода.

Реле давления контролирует нижний и верхний пределы установленных значений, при достижении которых автоматически отключает или запускает насос. Манометр предназначен для графического отображения показателей силы напора в системе водоснабжения.

Соединение установки с центральной сетью электропитания осуществляется при помощи кабеля с двойной изоляцией и заземляющим контактом.

Работа и особенности блока управления

В задачу блока управления входит контроль силы напора перекачиваемой жидкости и своевременное отключение установки при попадании воздуха или снижении плотности. Регулировку заданных параметров системы выполняет реле давления.

Устройство и принцип работы прибора основан на присутствии в структуре механизма гибкой резиновой мембраны, которая под действием воды с одной стороны и возвратной пружины — с другой размыкает или соединяет контакты насоса.

Блок управления.

После запуска станции жидкость заполняет накопительный резервуар гидроаккумулятора и поступает в напорную магистраль. По достижении установленной отметки верхнего предела давления реле обесточивает агрегат и снабжение продолжается из вспомогательной емкости. По мере расхода воды напор в системе падает и автоматика снова включает устройство.

Блок защиты от «сухого хода»

Практика эксплуатации насосных станций показывает существование реального риска работы насоса без воды («сухой ход»), что запрещается всеми производителями.  Возникает такая ситуация в следующих случаях:

• дебит колодца/скважины менее  производительности насоса (неправильный подбор насоса);
• пересыхание источников (падение дебита) в засушливый период года;
• неотслеженное опорожнение источника-емкости;
• пропадание воды в источнике-водопроводе, когда насосная станция используется как повысительная.

Представьте ситуацию: давление внутри системы меньше нижнего порогового плюс пропадает подача воды. Насос продолжает «молотить всухую», пытаясь безуспешно поднять давление. Поломка агрегата будет вполне гарантирована. Поэтому станция, укомплектованная блоком защиты от «сухого хода», гораздо надежнее защищена.

В качестве такой защиты может использоваться специальное реле давления, настроенное на низкую величину (менее 0,4 бар), называемое реле «сухого хода». Оно включается рядом с основным реле давления.

Подключение реле «сухого хода».

Ряд производителей предлагают датчики протока, а также  реле протока, иногда именуемые прессконтролями. Последние совмещает функции обычного реле давления, дополнительно фиксирует отсутствие протекания воды через свой внутренний канал, формируя команду отключения электродвигателя насоса с небольшой задержкой относительно момента пропадания потока. 

Прессконтроль всегда можно приобрести отдельно и установить в напорный трубопровод, чтобы фиксировать проток/давление воды. Штатное реле давления станции можно демонтировать. Электрическое подключение блока производится посредством шнура с вилкой и розеткой, является интуитивным, посильным даже неспециалистам. 

Основные элементы конструкции станции

Самые главные составные части любой насосной станции – это накопитель и сам насос. Причем накопители могут быть всего двух типов – бак и аккумулятор. А насосы трех типов – со встроенным эжектором, с выносным эжектором и без эжектора.

Типовая конструкция насосной станции

Кроме того, в конструкции станции есть и связующее звено, регулирующее работу насоса и процесс наполнения бака – управляющий элемент, в основе которого лежит либо поплавковый клапан, либо датчик давления.

При этом все вышеописанные разновидности накопителей, насосов и регуляторов влияют не только на конструкцию станции, но и на сам принцип работы устройства для перекачки воды. И далее по тексту мы отследим влияние этих узлов на устройство и принцип работы станций.

Классификация канализационных станций

Классификация канализационных станций.

По габаритам станции различные – от компактных, размещаемых в санузле, до цистерн на десятки кубов. Габариты – не единственное различие в моделях. КНС классифицируются по многим другим признакам.

Основной узел оборудования – насос.

Бывают такие типы помп:

1. Погружные напорные. Постоянно находятся в перекачиваемой жидкости. Поэтому корпуса изготавливают устойчивыми к химически активным веществам. Не требуют отдельного места, хотя при необходимости можно установить на поверхности. Помпа постоянно охлаждается, поэтому служит долго.
2. Консольные. Агрегаты с большими габаритами и мощностью. Используются в промышленности. Устанавливаются на бетонную площадку.
3. Поверхностные самовсасывающие. Способны перекачивать нечистоты с высокой степенью загрязненности, твердыми включениями. Удобны в обслуживании. Закачивают стоки в корпус станции, откуда их удаляют очищенными.

Возможна установка в горизонтальном, вертикальном положении. Располагают в углублениях, на поверхности. Основное оборудование может быть заглубленным, а блок управления – снаружи.

Руководство работой станций осуществляется по схемам разной сложности.

Возможны такие виды управления:

1. Ручное – простое и надежное. Модули запускаются и отключаются в зависимости от степени заполнения резервуаров, которые проверяются человеком. Применяются в частном секторе, при небольших объемах стоков.
2. Дистанционное. Датчики контролируют состояние емкостей, сведения отражаются на пульте. С него управляют работой насосов.
3. Автоматическое. В резервуаре КНС или поблизости находятся датчики и реле.

Оборудование различают также по типам сточных вод:

1. Для нечистот из частного дома, небольших заведений. Эксплуатируется в стандартных условиях.
2. Промышленное. Для оборудования, размещенного в емкостях, помп используются материалы, устойчивые к химическим веществам, изменениям температуры.
3. Для ливневой канализации. Оснащается дополнительным оборудованием.
4. Для стоков с осадками. Применяется преимущественно в больших системах канализации. Требует дополнительного оборудования для работы с отложениями.

1. Режимы работы и назначение насосных станций первого подъема.

С помощью насосов осуществляется забор воды из источника  с последующей транспортировкой на очистные сооружения или напрямую в сеть, если в очистке нет необходимости. Такие станции работают в одном из двух режимов: постоянной и переменной водоподачи.

В штатном режиме работы от станции требуется обеспечение подачи максимальных суточных затрат на производственные и хозяйственно-питьевые нужды, а дополнительно на использование ресурсов в водопроводных сооружениях.
В случае пожара станция должна быть в состоянии восстановить неприкосновенный запас воды в резервуарах чистой воды.
Восстановить неприкосновенный пожарный запас (НПЗ) можно:

1. увеличив время работы станции, если работа насосной станции обычно не была круглосуточной;
2. задействовав резервные насосы;
3. сократив использование воды;
4. установив специализированные пожарные насосы, подключаемые именно для восстановления НПЗ.

НС 1-го подъема в большинстве случаев делают заглублёнными. Находящуюся под землей часть здания НС выстраивают из железобетона, стали или стеклопластика, старательно изолируя её от подземных вод.

Выбор схемы подключения

Как правило, может использоваться однотрубная или двухтрубная схема подключения. Выбор того или иного варианта зависит от глубины гидротехнического сооружения:

• однотрубная схема подходит для колодца или скважины глубиной не более 8-10 м и реализуется с обычной насосной установкой;
• двухтрубная схема применяется, когда высота всасывания составляет 10-20 и более метров. Этот вариант реализуется с использованием насосной установки, которая укомплектована выносным эжектором. Это устройство позволяет насосу перекачивать воду с большой глубины и устанавливается в скважине или колодце.

Принцип действия

На этапе монтажа бытовая насосная станция подключается к системе водоснабжения, а ее всасывающая магистраль с водозаборным устройством на конце опускается в колодец или другой источник воды.

Работа двигателя насоса контролируется управляющим элементом, в качестве которого применяют реле давления или автоматику давления.

Эти устройства имеют различный принцип действия. Реле давления запускает насос в случае падения давления в системе до определенной отметки и останавливает его работу, как только давление достигнет максимального значения.

Автоматика давления реагирует на движение воды в трубопроводе.

Мембранный бак-аккумулятор представляет собой резиновую камеру, помещенную в герметичный металлический корпус, в котором с помощью обычного автомобильного насоса поддерживается определенное давление воздуха.

Во время работы станции резиновая емкость заполняется водой до тех пор, пока давление внутри нее не уравновесится давлением закачанного в бак воздуха.

Принцип работы насосной станции

Благодаря наличию упругой воздушной подушки, охватывающей резиновую камеру с водой, мембранный бак может выполнять две функции:

1. поддерживать некоторое время требуемый напор в системе водоснабжения без участия насоса, благодаря чему сокращается количество включений двигателя, во время которых он работает в самом тяжелом режиме;
2. амортизировать возникающие в момент запуска насоса гидроудары, препятствуя таким образом разрушению элементов трубопровода и запорной арматуры.

Правильный выбор установки

Чтобы обеспечить бесперебойную и беспроблемную работу системы водоснабжения в собственном доме, при выборе подходящего насосной системы, необходимо обращать внимание на важные нюансы и следовать таким правилам:

1. Мощность. Она должна находиться в пределах 900-1500 (Вт).
2. Объем бака. Для семьи из 4-х человек хватит емкости на 50 (л).
3. Глубинные характеристики всасывания жидкости. Стандарт – 8 (м) от поверхности земли до источника воды. Исключение – если для дома (дачи) будет использоваться скважина.
4. Дополнительная защита. Наличие системы от перегрева двигателя.
5. Качество материала, заявленное производителем. Выбор зависит от материальных возможностей владельца дома. Металлические будут стоить дороже пластиковых моделей.
6. Производительность. Показатели, отражающие пропускную способность агрегатов. Стандартная норма для домашнего расхода должна составлять не меньше 10 (л/мин). 

Место для насосных станций желательно утеплять. Для этого подойдут любые теплоизоляционные материалы. Самым недорогим считается пенополистирол или минеральная вата. При работе с агрегатами необходимо обязательно соблюдать правила электрической безопасности.

Устройство должно работать в заземленном помещении. Покупать изделия лучше у проверенных производителей, которые смогут предоставить всю необходимую документацию, сертификаты качества, инструкции и гарантии.

 

Устройство типовой насосной станции

Типовая насосная станция для дачи состоит из следующих основных деталей:

1. гидроаккумулятор (гидравлический бак с мембраной);
2. насос;
3. реле давления;
4. манометр;

Устройство типовой насосной станции

Гидроаккумулятор насосной станции

Гидроаккумулятор – это полый бак, внутри которого находится резиновая груша, в которую и поступает закачиваемая вода. На заводе производителя в гидроаккумулятор закачивают воздух под давлением чтобы резиновая груша сжалась. При закачивании в грушу воды, преодолевая давление в баке, она может выпрямиться и даже немного надуться. Из-за этой подвижности объема заполненного водой (груши) обеспечивается защита от гидроудара, т.е. при открытии, к примеру, крана в раковине вода пойдет из него плавно, без резких ударов

Это крайне важно как для самих потребителей, так и для смесителей, запорной и соединительной арматуры

Ниппель для закачки воздуха в гидроаккумулятор насосной станции

Объем гидроаккумуляторов варьируется от 1,5 до 100 литров. Чем больше объем бака, тем:

• реже будут запуски насоса для подкачки воды, а значит меньше износ насоса;
• больший объем воды можно получить из крана, при внезапном выключении электричества (примерно половина бака).

Насос станции

Насос обеспечивает основную функцию станции – перекачивает воду из одного места в другое. Но как именно они это делают – важный вопрос. В насосных станциях используют следующие виды насосов:

• поверхностные насосы:
  • многоступенчатые;
  • самовсасывающие;
  • центробежные.
• погружные насосы:
  • центробежные;
  • вибрационные.

Поверхностные насосы устанавливаются непосредственно в насосную станцию, чаще всего на гидроаккумулятор. Погружные же насосы опускают под воду, и они качают воду в бак на удалении.

Сравнение разных типов насосов для насосной станции

Тип насоса	Глубина всасывания	Напор	КПД	Уровень шума	Установка	Эксплуатация
Центробежный насос	7-8 м	высокий	низкий	высокий	вне дома, удаленно	сложно: необходимо заливать воду в систему
Многоступенчатый насос	7-8 м	высокий	высокий	нормальный	внутри дома	сложно: необходимо заливать воду в систему
Самовсасывающий насос	до 9 м (до 45 м при наличии эжектора)	нормальный	нормальный	нормальный	внутри дома	просто: нет особенностей
Центробежный погружной насос	до 40 м	нормальный	низкий	нормальный	в воде	просто: нет особенностей
Вибрационный погружной насос	до 40 м	низкий	низкий	нормальный	в воде	просто: нет особенностей

Характеристики насосной станции

Основные параметры выбора насосной станции для дачи

Если вы планируете использовать насосную станцию для канализации, т.е. отвода фекальных и сточных вод, то вам понадобятся специальные установки. Подробно обо всех видах насосов мы писали в статье https://best-stroy.ru/articles/kak-vibrat-nasos_932 – прочитайте, будете специалистом по всем насосам!

Реле давления насосной станции

Реле давления подает сигналы насосу станции начинать и прекращать качать воду в систему. Необходимо настроить реле на граничные значения давления в системе, чтобы оно знало, в какой момент нужно запускать насос, и в какой его остановить. Стандартные значения нижнего давления в системе выставляют на 1,5-1,7 атмосферы, а верхнего на 2,5-3 атмосферы. 

Реле давления насосной станции

Регулирование реле давления

Снимите пластиковую крышку с реле давления, открутив плоской отверткой винт крепления. Внутри вы обнаружите две пружины и гайки, сжимающие их.

Запомните две вещи:

1. Большая гайка отвечает за нижнее давление, а маленькая – за верхнее. 
2. Вращая гайки по часовой стрелке, вы будете увеличивать пограничное давление, на которое будет ориентироваться реле. 

Включив насосную станцию (Внимание, соблюдайте технику безопасности!), вы можете оценить значения верхнего и нижнего предела давления, выставленного в реле давления, с помощью манометра

Манометр

Манометр – это измерительный прибор, показывающий значение давления в системе в настоящее время. Отслеживайте данные по манометру, чтобы регулировать настройки реле давления насосной станции.

Манометр насосной станции показывает давление в системе водоснабжения дачи

Основные элементы насосной станции

Устройство насосной станции отличается простотой и надежностью. Старые схемы с объемным накопительным баком, устанавливаемым на большой высоте, уже почти не используются, поскольку являются громоздкими и сложными в монтаже. Современные системы оснащаются компактным гидроаккумулятором с встроенной мембраной для создания пружинящей воздушной подушки, что оказалось более удобным с технической точки зрения. Именно воздух способствует длительному поддержанию необходимого давления воды при ее потреблении.

Конструктивно насосная станция состоит из:

• центробежного насоса с электрическим двигателем;
• гидроаккумулятора, разделенного резиновой перегородкой на водное и воздушное пространство;
• фильтра тонкой очистки;
• блока управления, в который входят манометр, реле регулировки давления и датчик сухого хода.
• системы шлангов и трубопроводов с запорной арматурой, используемой для отключения оборудования на время ревизии и ремонта.

При низком уровне жидкости применяются приемные устройства с выносным эжектором, отвечающим за устойчивую подачу воды на поверхность.

Принцип работы КНС

Схема работы насосной станцииОсновным принципом работы канализационной насосной системы является подъём сточных вод, с последующей очисткой сооружения. Помимо этого, насосные станции используется при возникновении аварийной ситуации.

В большинстве своём, насосные станции работают в автоматическом режиме, контроль над которой осуществляют четыре датчика, установленные непосредственно на ней или недалеко от неё.

1. Механизм отвечает за контроль над малыми объёмами стоков. Что позволяет не запускать насос.
2. Датчик несёт непосредственную ответственность за запуск насоса. Только после этого, канализационная система начинает откачку отходов в резервуар.
3. Датчик гарантирует запуск резервного насоса. Его активация означает повышенный объём сточных вод.
4. Последний датчик включается при возникновении аварийной ситуации. Это может происходить по причине поломки одного из насосов, либо, когда устройство не в состоянии справится с объёмом жидкости. В таком случае, потребуется помощь специальной организации.

Автоматическое отключение системы канализационной насосной станции происходит после того, как уровень сточных вод опустится ниже первого датчика. После этого, КНС будет работать в стабильном режиме.

Правила выбора оборудования

Далее будут проанализированы критерии, учитывая которые необходимо выбирать канализационное насосное оборудование для частного использования. Разбор промышленных установок не входит в рамки данного обзора.

Целью при покупке КНС является приобретение оптимального по мощности и другим характеристикам оборудования. Нет смысла переплачивать за системы, которые будут работать на 10-20% проектной мощности.

При выборе КНС учитывают такие параметры:

1. Максимальный поток перерабатываемых стоков.
2. Транспортировочное расстояние.
3. Перепад геодезических уровней между впускной трубой и выходом напорного шланга.
4. Степень загрязненности, фракционный состав и структура хозяйственно-бытовых стоков. Существуют КНС, которые измельчают крупные фракции включений, предупреждая засоры в насосном оборудовании.
5. Уровень требуемой очистки стоков.
6. Габариты оборудования.

Единой формулы для расчета производительности насосного оборудования нет, поэтому алгоритм расчета и необходимые показатели должны быть указаны в инструкции к приобретаемой КНС.

Типовой проект расчета производительности насосного оборудования включает такие этапы:

1. Определение суточного потребления воды и объема стоков.
2. Построение ориентировочного графика поступления канализационных сточных вод в течение суток.
3. Расчет минимального и максимального канализационного потока.
4. Определение требуемой производительности КНС, учитывая загрязненность стоков.

После определения вышеприведенных параметров можно начинать заниматься выбором подходящего оборудования.

На цену КНС влияет брэнд производителя, ремонтопригодность изделия, возможность сервисного обслуживания. Особенно не рекомендуется приобретать дешевые насосы, если предполагается их ежедневное использование, и при этом отсутствуют резервные емкости или дополнительный насос для отведения стоков.