Потопяеми помпи за битови отпадни води

Едни от най-масово разпространените системи за охрана са тези за регистриране на движението и присъствието на хора в затворено помещение. Реално техните датчици реагират само на движение, но тъй като човек е невъзможно да стои практически неподвижен се регистрира и присъствие. Освен сигурно задействане при всяко наличие на човек те не трябва да дават грешна аларма при промени на обстановката в помещението, например при повишаване на температурата или проникване на силна външна светлина.

Към тези класически изисквания през последните години се прибави и възможността системите да не реагират на движението на неголеми животни - домашният любимец спокойно да се разхожда из охраняваното помещение, без да предизвиква грешна аларма.

Потопяемите помпи - две основни групи
Потопяемите помпи се класифицират в две основни групи. Едната обхваща малките помпени агрегати, използвани за изпомпване на битови отпадни води, както и отпадните води от неголеми обществени сгради. Техническата им спецификация обикновено включва възможност за работа с води, съдържащи твърди частици с диаметър до 5 милиметра и мощност до 1.5 киловата. Често, маломощните потопяеми помпи за отпадни води се наричат канализационни струйни помпи или ежектори. Втората категория включва по-големите потопяеми помпи. За разлика от представителите на първата група, тези помпи имат способността да транспортират води, съдържащи твърди замърсители с диаметър, по-голям от 5 милиметра. Използват се в комунални и индустриални приложения, за изпомпване на битови и промишлени отпадни води.
Коректният избор на една потопяема помпа се базира на системата, в която тя ще работи. Това е така, защото работата на помпите за отпадни води е резултат от взаимодействието им с нагнетателния тръбопровод.

Главна и спомагателни характеристики
Всички потопяеми помпи за отпадни води представляват центробежни помпи, и като такива са носители на основните им технически характеристики.
Главната им работна характеристика представлява диаграма, която показва връзката между напор и дебит на помпата (фигура 1). Необходимо е да се обърне внимание на евентуалните ограничения, видими на фигурата с пунктирана линия, които биха могли да бъдат причинени от кавитация, вибрации или претоварване на двигателя.
Спомагателната характеристика показва връзката между дебит и мощност, КПД и нетна положителна смукателна височина (NPSH).
Друга важна характеристика на помпите - кривата на КПД, също е функция на дебита. За потопяеми помпи се определя както КПД на агрегата, така и коефициентът на полезно действие на помпата. Разликата между тях представлява КПД на двигателя. Също така, много често се показват различни криви на помпата, характерни за различни диаметри на работното колело, и съответно ефективността им (фигура 2).
Основна характеристика на потопояемите помпи е и т.нар. силова характеристика. Известно е, че необходимата мощност на помпата също е функция на дебита. На фигура 1, изобразяваща главната работна характеристика, биха могли да се видят необходимата мощност на помпата и на агрегата.
Тъй като изчисленията за NPSH се правят само за помпи “сух” монтаж, тези характеристики обикновено не се показват при потопяемите помпи за отпадни води. Те могат да бъдат изискани от производителя при запитване, в случай на съмнение за кавитация при “сух” монтаж.

Работна точка на помпата
От огромно значение за добрата работа на помпата и системата като цяло е правилното определяне на разположението, размерите, арматурата и всички останали елементи на нагнетателния тръбопровод, категорични са експерти по темата. Не бива да се подценява и влиянието, което те оказват върху енергийната консумация на хидравличната машина.
На базата на характеристиките на тръбопровода и помпата се определя работната точка на помпата. Както е добре известно, тя се явява пресечна точка между двете характеристики. На фигура 3 може да се види теоретично изчислената работна характеристика на една потопяема помпа за отпадни води.
Всеки специалист в областта е наясно, че реалната и теоретично определената работни точки в почти всички случаи се различават. Причини са неточности при пресмятане на загубите в тръбопровода, както и отклоненията от главната работна характеристика, зададена от производителя на помпи. Също така, функционирането на помпата се променя в резултат на износване, корозия и налепи по нея и нагнетателния тръбопровод. На фигура 4 се вижда, че реалната работна точка се “движи” в определени граници около изчислената.

Отличават се с дълъг живот
Както вече бе споменато, едно от най-големите предимства на потопяемите помпи е надеждната работа и дългият им живот. Те се дължат в голяма степен на факта, че помпата е специално разработена за работа под вода. По този начин водата охлажда двигателя, с което се постига сериозно удължаване на живота му, както и на целия агрегат. Конструкцията на потопяемите помпи е от определящо значение за минималното износване и ниската енергоемкост. Друга съществена специфика на потопяемите помпи за отпадни води е, че повечето станции не се нуждаят от вентилация, например. Не бива да се забравят и възможните проблеми от заливане, характерни за други видове помпи, които не съпровождат работата на потопяемите помпи.

Ниски нива на отделяния шум
По-ниските нива на шум, характерни за работата на потопяемите помпи, се дължат на обстоятелството, че агрегатът се намира доста под нивото на земната повърхност. Опасността от аварии е по-малка в сравнение с агрегати с открити двигатели. Над земята обикновено е само пултът за управление. Още повече, мокрите шахти обикновено се изграждат така, че входящата отпадна вода промива дъното и по-този начин трудно се задържат миризми.
Характерни за други видове помпи проблеми, като например запушване на смукателната тръба и необходимост от определена нетна положителна смукателна височина, за да работи агрегатът ефективно, не се срещат при потопяемите помпи. Обслужването на място е елементарно.

Материали в конструкцията на помпите
Чугунът е основен материал, използван при потопяемите помпи за отпадни води. В повечето случаи валът на помпите се изработва изцяло или с покритие от неръждаема стомана, за да е износоустойчив на контакта с работната течност. Стоманените части от конструкцията на помпата или основата й често са изцяло дълбоко галванизирани и издържат десетилетия на стандартна работа с отпадни води. Покритието на захранващите кабели при потопяемите помпи трябва да е устойчиво на масла и други реактиви, съдържащи се в отпадните води. Останалите “гумени” части, като О-пръстените, се правят обичайно от нитрил или неопрен.

Фактори, влияещи върху износването
Сред основните фактори, които оказват влияние върху износването на материалите, са съдържанието на пясък, неговото качество, напорът на помпата и типът на работното колело.
Съдържанието на пясък в отпадните води е ниско, обикновено между 0,002 и 0,003 обемни процента. Възможно е, обаче, то да се увеличава пиково при обилни валежи и при топенето на снеговете. За подобни приложения е целесъобразно да се предвиди басейн за отделяне на пясъка от общите отпадни води.
Поведението на помпите при абразивни среди зависи от съдържанието, най-често на кварц и силикатен пясък. При повишено съдържание на пясък се повишава и плътността на течността, респективно и необходимата мощност на двигателя. Затова обикновено се предвижда запас от 30% в номиналната мощност на машината.
Износването на помпата би могло да се минимизира чрез използване на износоустойчиви материали. Като най-рационално се приема използването на материали с твърдост по-голяма от 500 HB, като високолегирани стомани. Добре е да се има предвид, обаче, че машинната обработката на подобни материали е много трудна и скъпа.