Параллельная и последовательная работа насосов

В рубрике «Общее» рассмотрим последовательную и параллельную работу нескольких насосов. Такая ситуация может возникнуть тогда, когда один насос не в состоянии обеспечить необходимый расход или напор. Иногда, в экономических целях, выгодно использование несколько насосов. Очень часто сам технологический процесс предполагает наличие резервного насоса. В таких ситуациях и применяется последовательное или параллельное подключение нескольких агрегатов. Зная характеристику каждого насоса, можно легко найти их общую характеристику и рассчитать общий напор и расход, а также определить их общую потребляемую мощность. При подборе насосов для последовательной работы необходимо обращать внимание на их производительность, она должна быть одинаковой. В случае выбора насосов для параллельной работы, необходимо обращать внимание на их напор, напор должен быть одинаковым.

Последовательная работа

Включение насосов последовательно на практике встречается очень редко. Последовательная работа насосов используется для увеличения значения напоров (H) при одинаковом расходе (Q) , и предполагает включение двух или более насосов в режим, когда все они перекачивают жидкость ступенчато в один и тот же напорный трубопровод. На (Рис. 1) показан пример последовательного подключения двух насосов и их общая напорная характеристика.

Всякий многоступенчатый насос может бить представлен как несколько последовательно включенных одноступенчатых насосов. С той лишь разницей, что в многоступенчатом насосе невозможно отключение ступени, хотя часто для регулирования это необходимо. При последовательном подключении двух и более насосов неработающий насос создает дополнительное сопротивление в системе, для уменьшения этого сопротивления устанавливается байпас, а на нем обратный клапан. Целесообразность последовательного включения нескольких насосов необходима, если характеристика внешней сети очень крутая. Насосы при таком включении могут располагаться как рядом друг с другом, так и на значительном удалении. В случае последовательной работы насосов могут возникать проблемы связанные с , когда недостаточный подпор и турбоэффектом, когда первый насос раскручивает рабочее колесо второго, в результате этого могут выйти из строя оба насоса. Когда применяется последовательное подключение двух и более насосов, следует обращать внимание на максимальное рабочее давление последующего насоса, ибо к входному давлению (Н 1 ) добавляется давление, создаваемое вторым насосом (Н 2 ). Полученное таким образом общее давление не должно превышать максимальное рабочее давление насоса. Максимальное рабочее давление можно посмотреть в каталогах заводов производителей или в технических характеристиках используемых насосов. Оно учитывает прочность корпуса, резиновых кольцевых уплотнений и . Следует обращать внимание и на параметры запорной арматуры применяемой в системе, так как она подвергается и должна иметь повышенную прочность. Трубопроводы, соединяющие последовательно работающие насосы, должны иметь как можно меньше соединений и крутых поворотов. Когда два насоса соединяются последовательно (друг за другом) их напор суммируются. Если подача равна нулю, то напор от двух одинаковых по параметрам насосов удваивается. Если подача двух последовательно включенных насосов осуществляется без напора, то два насоса не обеспечат большую подачу, чем один насос.

Параллельная работа насосов

Если система имеет по времени постоянно меняющийся расход или когда требуется установка резервного насоса, то в таких случаях применяется параллельное включение центробежных насосов. Самым простым примеров параллельной работы насосов являются сдвоенные насосы, которые применяются в системах отопления. При работе насосов параллельно на напорном патрубке также необходимо устанавливать обратные клапана, для избегания обратного протока жидкости. В сдвоенных насосах функцию обратного клапана выполняет перекидной шибер. Если параллельно включено несколько насосов, то их расходы (Q ) суммируются.

В наше время, при строительстве жилых домов или промышленных объектов новые водопроводные системы врезаются в уже существующие старые сети, что сказывается часто на общую производительность сети (расход и напор). В случае изменения параметров существующей водопроводной сети соответственно влечет за собой и изменение параметров насоса. Одним из возможных вариантов изменения гидравлических характеристик группы насосов может быть изменения количества одновременно эксплуатируемых насосов подключенных параллельно. Ярким примером такого применения насосов могут быть воды и установки пожаротушения. В станциях повышения давления может использоваться одновременно до 6 однотипных насосов. У всех насосов один общий всасывающий коллектор и общий напорный коллектор. Каждый насос имеет запорную арматуру на входе и обратный клапан, и запорную арматуру на выходе. В зависимости от алгоритма работы станции насосы делится на рабочие, пиковые или резервные. Управление работой насосов осуществляется автоматически при помощи системы управления и датчика давления, по заданному давлению на выходе. В зависимости от условий эксплуатации и назначения установки повышения давления и задаются режимы работы насосов рабочие, пиковые, резервные. От количества потребляемой воды меняется и количество одновременно работающих насосов в станции. Система управления установки повышения давления отслеживает наработку каждого насоса в часах и регулирует последовательность их включения. Первым всегда включается насос с наименьшей наработкой, затем включается насос, у которого наработка больше, затем следующий насос, у которого наработка еще больше и так далее. Выключение насосов происходит в обратной последовательности. Первым отключается насос с наибольшей наработкой, затем с меньшей наработкой и так далее. Таким способом регулируется ресурс работы насосов, он примерно одинаковый у всех насосов и тем самым увеличивается срок службы станции в целом. В зависимости от типа системы управления включение насосов происходит ступенчато или плавно при помощи частотного регулирования. Частотное регулирование может быть на одном насосе или инверторы установлены на каждом насосе. Наличие инвертора позволяет очень плавно производить настройку количества одновременно работающих насосов под изменяющиеся параметры сети, в отличии от ступенчатого регулирования, где каждый последующий насос включается сразу на всю производительность. Для сглаживания этих пиков при ступенчатом регулировании насосов используются . Емкость гидроаккумулятора подбирается в зависимости от количества потребителей и объема потребления.

В случае выбора насосов разных типов для параллельной работы необходимо учитывать различные факторы, одним из основных является напор (Н ), который должен быть у всех насосов одинаковый. Это необходимо для того, чтобы насос с большим напором не «задавливал» насос с меньшим напором. При такой работе эффективность насоса с меньшим напором будет очень маленькой из-за постоянного преодоления сопротивления, которое создает более мощный насос. с меньшим напором будет все время снижаться и в какой-то момент может снизиться до нуля, насос начнет работать без протока.

В параллельной схеме работы максимальная подача удваивается при нулевом напоре, если одновременно работают два насоса одинаковой мощности. Если взять другую крайнюю точку, когда подача равна нулю, то два работающих насоса включенных параллельно не смогут обеспечить напор больше, чем один насос.

Различные причины применения нескольких параллельно включенных насосов:

1. Эксплуатация основного и резервного насоса. В случае неисправности основного насоса в работу включается резервный насос.
2. Эксплуатация основного и пикового насоса. Когда основной насос не справляется с возрастающей нагрузкой, происходит включение пикового насоса.
3. Снижение эксплуатационных затрат при изменении нагрузки. Параллельная работа позволяет разделить объем подачи и снизить затраты.

Если в параллель работают два насоса с разными напорами, то мене мощный насос необходимо отключит, при достижении величины напора находящегося вне его рабочей характеристики. Или на более мощном насосе уменьшают напорную характеристику путем регулирования. При этом КПД более мощного насоса будет снижаться.

Эксплуатация, обслуживание и ремонт

В случае правильного подбора насосов для последовательного или параллельного режима работы и соблюдении условий эксплуатации насосы работают долго, надежно, без сбоев. При монтаже на насосах необходимо смонтировать запорную арматуру, для более удобного ремонта и обслуживания насосов, как при параллельной, так и при последовательной их эксплуатации.

Спасибо за оказанное внимание

Какова оптимальная схема водоснабжения двух домовладений из одной скважины?

Один скважинный насос на два коттеджа

Дмитрий, добрый день!

Нужен Ваш совет по организации водоснабжения. В настоящее время мы имеем следующую схему: одна скважина глубиной 100 м расположена на границе 2-х соседних участков. На глубину скважины опущен один центробежный насос "Водолей", в трубопровод врезан датчик давления. Насос предназначен для водоснабжения 2 коттеджей. В каждом коттедже находится пластиковый бак с поплавком. При падении уровня воды в баке, клапан управляемый поплавком открывается и включается погружной насос, который работает пока бак не заполнится. Схема не нравится по нескольким причинам. Первая-слишком часто включается насос, что негативно скажется на ресурсе. Вторая-в подающем трубопроводе постоянно находится вода, которая уже замерзала зимой. И третья-низкая надежность поплавка.

Нужен Ваш совет-как по-другому организовать водоснабжение одним насосом два домовладения. Спасибо.

Вопрос задан 16.02.2010

Сразу хочу поблагодарить за поддержку.

Вы знаете, вопрос Ваш довольно сложный. К сожалению, простого и дешевого решения для него я не вижу.

Кроме того, у меня появилось несколько вопросов.

Во-первых, скважина очень глубокая. А на какой глубине от поверхности находится насос? Если на 100 метрах, то какой же он должен быть мощности? Промышленной? Чтобы поднять с такой глубины уже нужно 10 атмосфер. А для того, чтобы создать дополнительное давление - еще как минимум 2 и того 12. Это очень мощный насос. Если все действительно обстоит так, то дело может несколько усложниться.

Во-вторых, если я правильно понимаю, поплавок стоит типа унитазного и включает не насос, а воду. При падении давления включается насос. Правильно?

Если все обстоит так, как я понимаю, то Вы вряд ли когда-нибудь избавитесь от воды в трубах. Но это не большая проблема. Просто нужно сделать так, чтобы водопровод не замерзал. Об этом чуть позже.

Оптимальным решением видится следующее. Вы делаете некую насосную станцию, состоящую из насоса (он у Вас уже есть) и бака аква-аккумулятора на довольно большую емкость. На два дома вполне достаточно будет бака на 100 литров, но чем больше - тем лучше. От мембранного бака следует разводить трубы по домам. Причем, заметьте, никаких накопительных баков делать не нужно. От бака вода пойдет под давлением и ее сразу можно подключатть к водопроводу и пользоваться.

Это совершенно стандартная, каноническая схема и лучше (надежнее) уже никогда ничего не выдумать. Стараться бесполезно. Это, как я уже говорил - оптимальный вариант.

Судите сами. Если мембранный бак ставить в одном из домов - проиграете на удвоенном расходе труб. Надежность поплавковых клапанов зависит только от их реализации и решается установкой специальных вентилей с электроприводами. Такие вентили стоят значительно дороже мембранного бака на 100 литров (или так же)

Введение насоса в адекватный режим работы возможен ТОЛЬКО включением в Вашу схему мембранного бака. Ставить маленький - будет не большая разница с существующей ситуацией - ставить большой - тогда зачем накопительные баки и клапаны? Кроме того, цена мембранных баков не слишком сильно растет с ростом их объема. Там связь не пропорциональная.

Теперь постараюсь объяснить, как сделать так, чтобы трубы не замерзали. Если не поймете из описания - пришлю схему. Да и на сайте эта схема есть. Посмотрите материалы из раздела "водопровод" Я сейчас расскажу, как сделал бы я сам в Вашем случае.

Если скважина расположена удобно, я бы обкопал ее на приличную глубину так, чтобы в получивуюся яму, назовем ее кессон, можно было бы установить искомый бак на 100 или больше литров. Яму я бы не делал больше, чем надо. Сделал бы ее строго оптимальных размеров. На уровне минимум сантиметров 75 от поверхности я бы сделал держатели, чтобы можно было класть на них толстую утепленную крышку. Предумотрел бы обязательную вытяжную вентиляцию. Без нее все вещи в кессоне будут сильно потеть. Сам кессон отделал бы кирпичем в пол-кирпича с влагоизоляцией между землей и кирпичем. Притом я сделал бы гидроизоляцию вне зависимости от качества почвы и наличия в ней влаги. Пол тоже забетонировал бы слоем бетона сантиметров 5 не больше.

Скважину нужно будет обрезать внутри кессона так, чтобы было не слишком высоко и не слишком низко от пола кессона. Короче говоря, на разумной высоте.

Когда все будет готово, я бы прокопал две достаточно глубокие траншеи к домам. В траншеи я положил бы асбестоцементные трубы диаметром 10 см. По трубам провел бы в кессон хорошие полиэтиленвые водопроводные трубы и электрические провода. Один провод обязательно предусмотрел бы для аварийного обогревателя, который установил бы в кессоне. Возможно, другой провод понадобится для вентилятора вытяжной вентиляции. Обогреватель должен быть обязательно влагозащитный, поскольку все будет зимой сильно потеть. На столько сильно, что пол будет просто мокрый.

У домов я бы пристыковал траншею к цоколю фундамента и сделал бы так, чтобы труба с водой попадала бы из-под земли СРАЗУ в относительно теплое помещение - цоколь, если он у Вас есть, или подпол. В подполе отапливаемого дома тоже должно быть тепло (по моему опыту). Если надо провести трубу по морозу, даже если это не большой участок - сантиметров 20 или что-то около того, нужно делать отапливаемый футляр. В этом случае нужно изобрести что-нибудь совсем маленькое, но с автоматическим выключателем. Вам тепло не нужно. 2-3 градуса выше нуля вполне достаточно. Не забывайте, что тепло движется снизу вверх.

Если кессон копать нельзя или не удобно, можно построить на скважине небольшую и хорошо утепленную будочку. Однако, тогда нужно ставить в ней обогреватель и трубы к домам все равно вести под землей.

На все дополнительные вопросы по этой теме я буду отвечать бесплатно, так что не стесняйтесь. Никаких временных ограничений я не ставлю.

Успехов!
Дмитрий Белкин.

Иногда возникает ситуация, когда один насос не в состоянии обеспечить необходимого расхода жидкости, либо экономически выгодно или конструктивно приемлемо использование нескольких агрегатов. В таких случаях используют насосы, соединенные параллельно , или последовательно .

Параллельным соединением называют такую коммутацию, при которой несколько насосов осуществляют подачу в один общий напорный коллектор или нагнетательный трубопровод. Например, два центробежных насоса ОАО "Ливгидромаш" будут соединены каждый отдельным напорным трубопроводом с напорным коллектором. При этом насосы могут быть расположены на значительном удалении друг от друга и сообщаться только путем коммуникаций. В таких коммуникациях расчет осложняется необходимостью учитывать гидравлические потери в трубопроводе, соединяющем насосы.

При подборе насосов для параллельной работы следует учитывать множество факторов, наиглавнейшим из которых является т.н. равенство напоров. Т.е. включаемые по параллельной схеме насосы в идеале должны иметь одинаковые напоры и подачу, в противном случае один из агрегатов, имеющий меньшие характеристики, будет вынужден преодолевать сопротивление давления напорного трубопровода, вследствие чего его КПД будет постепенно снижаться и в определенный момент станет равным нолю, т.е. он будет работать "в холостую".

В случаях, когда необходимо объединить параллельную работу разных по характеристикам насосов, то их коммутируют таким образом, чтобы менее мощный насос в момент достижения напора величины, находящейся вне характеристик насоса, отключался. Либо путем регулирования уменьшают напорные характеристики более мощного насоса, уравнивая их с рабочим диапазоном менее мощного насоса. Конструктивно схему параллельной работы при расположении насосов в одном помещении на незначительном удалении друг от друга можно выполнить таким образом, что одним приводом-мотором будет передаваться механическая энергия нескольким агрегатам, что является несомненным достоинством данного метода.

Последовательным называют такое соединение, при котором жидкость, получившая энергию от насоса, подается во всасывающий патрубок следующего агрегата. В таких случаях увеличение напора происходит ступенчато, от насоса к насосу. Поэтому насосы, соединенные по такому принципу, делят на агрегаты первой, второй, и т.д. ступеней.

Если конструктивно возможно, то экономически целесообразнее применение одной ступени трансформации напора, поскольку велики гидравлические потери при транспортировке жидкости от одного насоса к другому, и в результате воздействия гидравлических сил на рабочие элементы второго агрегата его КПД значительно снижается (до 70%). Исключение составляют т.н. многоступенчатые насосы, выпускаемые , и некоторыми другими производителями. В таких насосах преобразование напора жидкости происходит ступенчато в одном корпусе, в которых, как правило, на одной оси укрепляется несколько комплектов рабочих колес. Благодаря такой компоновке гидравлические потери сводятся до минимума.

При последовательном подключении насосов необходимо учитывать прочность корпуса агрегатов второго и последующих уровней, т.к. не все насосы в состоянии выдерживать избыточное давление в течение длительного времени. Кроме того, запорная арматура в таких схемах подвергается гидравлическим ударам, поэтому также требует повышенной прочности. При изготовлении трубопроводов, соединяющих ступени в последовательных схемах, не должны иметь крутых поворотов и как можно меньше соединений.

При организации автономного водоснабжения некоторые владельцы частных участков используют два насоса в одной скважине. С какой целью применяется подобная схема, и какие условия должны быть соблюдены для ее реализации – об этом поговорим в данной статье.

Существует несколько проблемных ситуаций, которые можно решить с помощью двухнасосной схемы. Самая распространенная из них – использование скважины двумя соседними хозяйствами. Далеко не всегда один насосможет в равной степени удовлетворить обоих потребителей, особенно если он изначально рассчитывался для водоснабжения конкретного участка.

Другой причиной подключения двух насосов к одной скважине является рост потребления воды, например в случае увеличениятерритории полива. Зачастую при обустройстве скважины мощность насосного оборудования подбирается без особого запаса, поэтому прибор не может справиться с растущей нагрузкой. Чтобы не покупать более мощный и, соответственно, более дорогой агрегат, можно осуществить дублирование уже установленного, равномерно распределив расход между двумя устройствами.

Дополнительное преимущество подобного решения – наличие резерва в ситуации с поломкой одного из насосов. В этом случае значительно уменьшается вероятность полностью остаться без воды на участке.

Увеличение площади полива требует применения более мощного насосного оборудования

Условия эксплуатации двухнасосной системы

Главное требование к эксплуатации двух насосов в одной скважине – соответствующий дебит источника. Он должен быть минимум на 10% выше суммарного расхода обоих приборов. В противном случае произойдет быстрое опустошение скважины, а при частом повторении данного процесса велика вероятность заиливания.

Важно. В случае снижения уровня воды возникает опасность сухого хода. Длительная работа в таких условиях, при отсутствии соответствующей защиты, приведет к поломке оборудования.

Второе требование – необходимый размер обсадной трубы. Самые компактные погружные аппараты – трехдюймовые – имеют диаметр 74 мм (хотя на практике данный параметр может увеличиваться еще на пару миллиметров). Дажев трубе 150 мм такие, казалось бы, узкие модели не получится расположить бок о бок, учитывая требование к зазору между корпусом и обсадной трубой. Поэтому их придется размещать один над другим.

Оба устройства должны свободно помещаться в скважине

Какие насосы можно использовать

Тип насосного оборудования зависит от условий, в которых его планируют использовать. Если зеркало воды находится на большой глубине и диаметр обсадной трубы является достаточным, тогда можноопустить два погружных насоса в скважину. Не так критичны к диаметру трубы поверхностные насосные станции, поскольку вниз опускается только шланг. Однако такие аппараты могут эффективно работать лишь при небольшой глубине источника (менее 8 м), что ставит их эксплуатацию в достаточно жесткие рамки.

Совет. При обустройстве двухнасосной схемы не рекомендуется применение вибрационных погружных насосов. Во время работы корпус прибора может касаться обсадной трубы, в результате чего возможно ее разрушение.

Расчет мощности различных моделей производится по стандартной формуле, с учетом необходимого напора и расхода для конкретных условий. Для погружного оборудования, помимо технических характеристик, важны габариты корпуса. В скважины небольшого диаметра (114 мм, 133 мм), которые чаще всего эксплуатируются в частном хозяйстве, теоретически можно установить 4-дюймовые приборы, однако лучше для таких целей использовать 3-дюймовые модели.

Выбор типа оборудования зависит от условий эксплуатации

Схемы подключения двух насосов к одной скважине

В зависимости от параметров скважины и преследуемых целей существует несколько схем подключения двух насосов. Рассмотрим подробно каждую из них.

Погружной + погружной

Основная сложность подобной схемы состоит в том, что каждый прибор должен свободно подвешиваться, не касаясь стен скважины. Конечно, в отличие от вибрационных насосов, которые способны повредить даже стальную трубу, центробежные модели намного бережнее относятся к окружающей конструкции. Тем не менеедаже они создают небольшую вибрацию, поэтому с целью предотвращения повреждений лучше предусмотреть зазор между корпусом и стеной.

Опустить два насоса в скважину можно двумя способами:

1. Изготавливается специальное приспособление (кондуктор), к которому подвешиваются оба аппарата. Для удерживания подвеса применяется общий трос повышенной прочности. Водопроводная труба нижнего насоса «обходит» верхний с помощью фитингов.
2. Прибор, подвешиваемый сверху, размещается в скважине стандартным способом, а для нижнего аппарата делается площадка, удерживаемая двумя тросами. Водопроводная труба монтируется аналогично предыдущему варианту.

Варианты расположения двух погружных насосов

Поверхностный + поверхностный

С насосными станциями дело обстоит несколько проще. Если динамический уровень воды располагается не глубже 8 м от поверхности, а дебит источника является достаточным, тогда можно спокойно подключать два поверхностных насоса к одной скважине, опустив вниз водопроводные трубы от каждого из них. В этом случае обе насосные станции будут работать независимо друг от друга.

Совет. Не обязательно каждый прибор подключать к гидроаккумулятору. Если один из насосов будет работать исключительно для полива территории, выходнойшланг от него можно пустить напрямую.

Стоит отметить, что схема с использованием двух независимых водопроводных труб применима для скважин стандартного размера. В абиссинских конструкциях с диаметром «иглы» 25-50 мм поместится только один шланг, поэтому в данной ситуации на входе в скважину устанавливается тройник, а каждый аппарат подключается через обратный клапан. Недостатком подобного подключения является невозможность работы одновременно двух станций.

Тройник для подключения двухнасосной системы к скважине небольшого диаметра

Погружной + поверхностный

Комбинированное подключение используется в том случае, если ни один из аппаратов по отдельности не может обеспечить требуемые параметры водоснабжения. Для создания необходимого давления в системе два насоса последовательно подключаются к одной скважине. Погружное оборудование поднимает воду к насосной станции, которая, в свою очередь, обеспечиваетдостаточный напор в трубопроводе.

Поскольку оба прибора в данной схеме являются взаимодополняющими, их работа должна быть согласована. Для чего необходимо:

• удостовериться в одинаковом расходе двух агрегатов;
• синхронизировать включение обоих устройств, параллельно подключив их к реле давления;
• применить контроль сухого хода для каждого насоса или обеспечить общую защиту.

Впрочем, поверхностный и погружной насосы не обязательнодолжны дополнять друг друга. Если позволяют технические параметры, они вполне могут работать независимо, организовывая водоснабжение отдельных хозяйств.

Независимое применение двух разных насосов

Стоит ли игра свеч

Рассмотрев несколько способов, как можно подключить два насоса к одной скважине, возникает логичный вопрос – насколько целесообразна данная затея. Одно дело, когда возникает необходимость дублировать уже работающее оборудование, и совсем другое – организовывать водоснабжение двух отдельных объектов с нуля.

Чтобы не возиться с двумя насосами, придумывая для них специальные крепления (для погружного оборудования), специалисты рекомендуют приобрести на два участка один мощных агрегат, а в каждом доме установить собственный гидроаккумулятор. При этом автоматику управления насосом можно реализовать таким образом, чтобы включение прибора осуществлялось с любого участка.

Один из вариантов организации водоснабжения отдельных домов – применение двух гидроаккумуляторов

О том, можно ли в скважину опустить два насоса или лучше использовать общее оборудование с разными гидробаками, следует предварительно поинтересоваться у специалистов. А наиболее оптимальный вариант – изначально доверить все работы профессионалам и получить качественный результат на долгие годы.