На какую глубину опускать насос в скважину: полный цикл — от определения глубины до подключения

При организации бытового водоснабжения на участке, бурение скважин на воду в качестве водозаборного источника является оптимальным вариантом — они намного дешевле колодцев и позволяют добывать воду со значительных глубин. При монтаже насосного оборудования в колонну из обсадных труб, часто возникает вопрос, на какую глубину опускать насос в скважину.

Для правильного решения поставленной задачи следует учитывать множество факторов, связанных не только с техническими характеристиками погружного электронасоса, но и параметрами скважины — ее дебитом, статическим и динамическим уровнем, которые подвержены сезонным изменениям.

Точное определение глубины погружения позволит сэкономить финансовые средства при приобретении глубинного электронасоса, ведь модификации, рассчитанные на работу под давлением большого столба воды, стоят значительно дороже приборов с небольшими пределами спуска под водный горизонт.

Рис. 1 Схема подключения скважинного насоса

Виды и глубины скважин

Глубина погружения насоса в скважину в большой степени зависит от ее параметров, при бурении различают три основных типа: абиссинскую, на песке, и артезианскую.

Абиссинская скважина

Абиссинка является самым доступным вариантом с финансовой точки зрения, глубина ее залегания редко превышает 10 метров, забор осуществляется из первого водоносного слоя (верховодки). Бурение абиссинки часто проводят своими руками самодельными бурами, обычно ее канальная труба имеет малый диаметр в 1,5 — 3 дюйма и рассчитана на водозабор поверхностным электрическим или ручным механическим насосом.

Трубы, опускаемые в абиссинку, оснащены фильтром на конце в форме иглы, из-за легкого веса он располагается непосредственно в водоносном слое, не опускаясь на песчаное илистое дно — благодаря этому вода в абиссинке не имеет песчаных и глинистых примесей. Хотя в абиссинском источнике довольно чистая вода, скважину редко используют для обеспечения постоянного водоснабжения жилого дома — ее дебит слишком мал.

Скважина на песке

Если на участке не обнаружены водоносящие пласты на небольшой глубине, бурят песчаную скважину до обнаружения воды, глубина которой лежит в диапазоне от 15 до 60 м со средним показателем около 30 метров. Данный тип наиболее распространен в индивидуальном водоснабжении, при бурении в шахту опускается колонна из пластиковых или стальных труб диаметром 100 — 160 мм, которая вследствие высокого веса опирается на дно водоносящего пласта.

На конце колонны устанавливается перфорированный водяной фильтр для очистки воды от песчаных и глинистых частиц, но во многих случаях этого недостаточно и в трубопровод устанавливают дополнительные элементы, которые фильтруют воду (фильтры песка, грубой и тонкой очистки).

Применение насосного оборудования для забора обязательно должно учитывать этот фактор (большое количество частиц песка), поэтому обычно выбирают модификации для работы с загрязненной водой. Скважина на песке, в отличие от абиссинки, имеет более высокий дебит и главное — пригодна для водоснабжения индивидуального жилого дома, правда срок ее службы невелик (зависит от размера песочных фракций) и в среднем составляет около 5 лет.

Рис. 2 Виды скважин для установки погружного насоса

Артезианская скважина

При поиске источников артезианской воды бурение производится до водоносного горизонта с известковым дном, при этом глубина скважинного канала при бытовом бурении может доходить до 200 м, а в промышленных источниках порог в районе 300 м и более считается нормальным. При монтаже обсадная колонна со специальным фильтром для крупных частиц упирается в прочное известковое дно, на котором отсутствуют глина и песок. Благодаря этому вода с больших глубин отличается кристальной чистотой и единственным недостатком — высоким содержанием железа. Чем глубже находится водоносный слой, тем большее давление на него оказывают расположенные выше пласты земли — вследствие этого артезианские источники имеют наивысший дебит и неизменный статический уровень.

Пределы глубин размещения электронасоса в скважине

Определение глубины опускания электронасоса всегда связывают с динамическим и статическим уровнем источника. Под статическим уровнем понимают расстояние между поверхностью грунта до водного горизонта источника при отсутствии водозабора, при составлении паспорта скважины он определяется спустя час после прокачивания.

Динамический уровень колодцев и скважин фиксируют при включенном на полную мощность электронасосе, который осуществляет водозабор в данном источнике, он также равен расстоянию между поверхностями земли и воды. Динамический порог фиксируется в точке равновесия пребывающего и откачиваемого потока, когда водное зеркало находится на постоянной отметке.

Читайте также:  Правильная и неправильная установка циркуляционного насоса

Рис. 3  Показатели уровня воды

Понятно, то при определении глубины спуска необходим учет динамической характеристики скважины, то есть электронасос должен располагаться ниже динамического порога не менее чем на 1 — 3  м — это является первым неоспоримым условием.

Если насос монтируют в скважину на песке, то следует учитывать тот фактор, что в придонной области фильтра повышенная концентрация взвешенных частиц песка и глины — их всасывание электронасосом приведет не только к его поломке, но и быстрому забиванию фильтров и последующему выходу всей водопроводной системы из строя.

К тому же такая вода станет непригодной не только для питья, но и для хозяйственных нужд. Поэтому правильно рассчитанная глубина опускания должна учитывать этот фактор, расстояние до дна не должно падать ниже, чем на 0,5 — 1 м., для мощных электронасосов выбирают наивысший предел и даже увеличивают это расстояние.

На какую глубину опускать насос в скважину — методы определения

Самым простым способом определить, на какую глубину следует погрузить электронасос, является измерение расстояния от верха грунта до скважинного дна. Можно его предварительно померить, опустив в канал на тросе тяжелый предмет до соприкосновения с донной поверхностью, а затем измерив длину троса рулеткой.

Более простой вариант — погружение в источник уже привязанного к тросу и подсоединенного к напорному трубопроводу и линии электропитания насоса. При опускании до соприкосновения с дном электронасос затем приподнимают на 1 метр, определяя таким образом выбор положения устройства в скважинном источнике при дальнейшей эксплуатации.

Рис.4 Размерные параметры расположения погружного электронасоса в скважинном канале

Данный способ имеет ряд недостатков, о которых будет рассказано ниже, более рациональной и эффективной является другая методология, основанная на замерах статического и динамического порога. Обычно данные о статическом и динамическом уровне, а также о дебите скважины, содержатся в ее паспорте и рассчитаны на использование насоса с определенными напорными и объемными характеристиками.

Необходимо помнить, что при использовании другого насосного агрегата динамический порог и дебит (не все знают, что скорость притока воды в скважину связана с объемом оттока) изменятся, и замеры придется делать заново.

Статический уровень можно определить измерением расстояния от поверхности земли до водного зеркала при отсутствующем в скважине электронасосе, для этого проще использовать длинную рулетку или капроновый шнур с привязанным легким предметом — после провисания его извлекают и замеряют длину опущенного участка.

Для определения динамического порога насос опускают в скважину и включают на полную мощность в течение 1 часа, если подача воды прекращается, глубину погружения увеличивают на несколько метров. По окончании отведенного времени опущенный электронасос извлекают на поверхность, уровень определяют по расстоянию от водного отпечатка на трубопроводе до точки его соприкосновения с поверхностью земли.

Рис. 5 Глубинный насос для водоснабжения в кессонном колодце – примеры подключения

Зная динамический уровень, определить глубину спуска насоса не составит труда — он опускается ниже найденной отметки на 1 — 3 м. После этого его окончательно фиксируют в скважинном оголовке, обрезая лишний отрезок пластиковой трубы и подсоединяя к нему водопроводную магистраль. Методика размещения глубинного насоса с учетом динамического водного уровня имеет следующие преимущества:

1. Всасываемая с поверхностных слоев вода, в отличие от придонной области, имеет минимальное количество взвешенных частиц песка и глины.
2. Более высокое расположение позволяет сэкономить некоторое количество материалов (трос, кабель, трубы ПНД), снизить общий вес конструкции и облегчить ее обслуживание.
3. Выпускаемое промышленностью погружное насосное оборудование устанавливается на различные глубины от поверхности воды, максимальные значения которых указываются в паспортных данных. Стоимость агрегата напрямую связана с глубиной его погружения под воду (на электронасос давит столб воды высотой от точки его расположения до статического уровня), поэтому, чем выше в скважинной шахте расположена модель, тем более бюджетный вариант можно выбрать.
   Использование недорогих российских и китайских моделей становится более безопасным при малых глубинах, ведь нередко встречаются случаи, когда корпус отечественного или китайского прибора не выдерживает давление водного столба, и масло из его внутренней ванны попадает в скважинный источник.

Рис. 6 Скважинные оголовки и адаптеры — внешний вид

Как опустить насос в скважину

Существует две основные технологии опускания насоса в скважину — первый традиционный заключается в использовании оголовка, который одевают на выходную обсадную трубу, при этом вся система находится в кессонной яме (кессоне). Более экономичный и сложный способ опускания глубинного электронасоса — использование скважинного адаптера, который врезают в боковую стенку обсадной трубы под землей на отметке ниже глубины промерзания грунта.

Читайте также:  Сильфонная подводка для воды — основные параметры, выбор и подключение

В обоих случаях к электронасосу привязывают трос (трос должен быть качественным, исключающий обрыв и застревание насоса в шахте скважины), крепят при помощи фитингов напорный трубопровод и соединяют их вместе со шнуром питания, который при необходимости удлиняют.

Подготовка насоса к погружению

Обычно погружные глубинные насосы, используемые для водозабора, готовы к работе после подачи на него питающего напряжения, иногда перед запуском производят следующую подготовку к их монтажу:

1. В некоторых моделях в верхней части корпуса около выходного патрубка отсутствует обратный клапан — в этом случае приобретается отдельный элемент, установленный в фитинг с подходящей к насосу внутренней или наружной резьбой, который прикручивается к его выходному патрубку.
2. Многие модели укомплектованы коротким питающим электрокабелем, перед спуском его придется удлинять, для этого используют специальные термоусадочные муфты, которые надевают на соединенные провода. После их нагревания феном, соединение полностью герметизируется и становится защищенным от проникновения влаги.

Рис. 7 Подготовка к монтажу скважинного насоса в источник

Присоединение трубы к электронасосу и правильное закрепление троса

После подготовки электронасоса приступают к его установке в скважинную шахту, операции проводят в следующем порядке:

Перед работой нужно знать глубину опускания электронасоса, которая определяет основные размеры. Вначале отрезают водопроводную трубу ПНД и трос необходимой длины, протяженность электрокабеля питания рассчитывают заранее на этапе подготовки агрегата к спуску.

Вкручивают в выходной фитинг электронасоса переходную муфту для подсоединения к трубе ПНД, при отсутствии в приборе обратного клапана его должен иметь переходник.

При помощи компрессионного фитинга производят подключение трубы ПНД к электронасосу, если используют оголовок, через него предварительно протягивают трубу и шнур электрического питания.

Протягивают трос из нержавейки, или более дешевый стальной в пластиковой изоляции, через ушки в корпусе насоса, фиксируют его специальными зажимами в двух местах, сталь на торце покрывают водонепроницаемым клеем.

Обматывают изолентой все фиксаторы и торцы троса.

Соединяют вместе электрический кабель, трубопровод и трос при помощи стяжек или изоляционной ленты с шагом 1 — 2 м.

Подвешивают трос на карабин к оголовку и спускают электронасос в колодец скважинного канала, выступающий отрезок напорной трубы обрезают и подключают через компрессионные фитинги к трубопроводной магистрали, после чего система готова к эксплуатации.

При размещении электронасоса в скважине посредством адаптера, все подготовительные процедуры и его присоединение к тросу и напорному трубопроводу выполняют приведенным выше способом, установка адаптера производится с помощью фитинга соединением ласточкин хвост, который крепится к концу пластиковой трубы при помощи компрессионной зажимной гайки с конусным кольцом.

Для спуска используют отрезок трубы с наружной резьбой, который прикручивают к ответной части адаптера, после ее спускания и соединения со вторым элементом, расположенным на стенке обсадной колонны, монтажную трубу выкручивают.

Верх скважины закрывают крышкой, к которой есть возможность привязать трос и протянуть через корпус шнур питания.

Рис. 8 Подключение насоса посредством адаптера

Рекомендации по размещению насоса и выбору его положения

При расчете на какую глубину погружать насос в скважину и расположении насоса в скважине полезно соблюдать следующие рекомендации:

1. Электронасос не должен соприкасаться со стенками колонны, поэтому его подвешивают строго по центру оголовка.
2. При опущенном электронасосе в скважину на песке ниже динамического уровня, расстояние от поверхности воды лучше сделать немного больше рекомендуемого, к примеру, 5 метров. Это поможет избежать неприятных последствий ситуации, когда в процессе эксплуатации происходит заиливание источника, снижается его дебит и соответственно динамический порог. Чтобы в дальнейшем опустить электронасос поглубже, придется удлинять или менять водопроводную трубу и трос, обрезанные под оголовок — это приведет к неоправданным финансовым расходам.
3. Если по параметрам скважины электронасос приходится располагать в придонной области, лучше использовать винтовые виды — они лучше справляются с перекачкой загрязненной воды, а замена их простых деталей обходится дешевле.

Рис. 9 Спуск насоса в скважину

При размещении электронасоса в скважине желательно применять такие характеристики, как динамический и статический уровень. Опускание насосного оборудования чуть ниже динамической отметки способствует меньшей нагрузке на корпус и рабочий механизм агрегата, забору более чистой воды из источника, позволяет сэкономить материалы и упрощает обслуживание.