Изготовление насосной станции с высокими характеристиками и надежностью — экономичное решение в 1.5-2 раза дешевле заводских дизельных насосных установок | ООО НТЦ Агросектор

Как собрать ДНУ для орошения и перекачки, в 1.5-2 раза дешевле заводских дизельных насосных установок

Данная публикация создана на основе опыта компании «Агросектор» и индивидуального предпринимателя Глебова А.Н. в области поставки насосов для создания дизельных насосных установок, используемых для орошения и перекачки жидкостей. Кроме того, в статье учитывается опыт нашего партнёра, компании ООО «Каскад», расположенной в городе. Если вас интересует создание насосной станции своими руками, это также может быть рассмотрено.

Вам нужна мощная дизельная насосная станция для орошения или перекачки больших объёмом воды? Вы можете купить готовую, а можете собрать её сами, при наличии в штате грамотных механиков, и сэкономить до 50% её стоимости.

В этой статье мы расскажем о возможности и технических тонкостях самостоятельного сбора насосной установки на базе дизельных  двигателей и насосов Роватти (дизельной насосной станции, дизельной насосной установки, ДНС, ДНУ, станции насосной передвижной СНП).

Мы уже более 10 лет является официальными дилерами насосов Роватти в России и значительная часть продаваемых нами насосов — это насосы с голым валом, предназначенные для соединения с дизельным двигателем.

Многие фермерские хозяйства и агропредприятия имеют в штате грамотных механиков и техническую базу, позволяющую самостоятельно изготовить дизельную насосную станцию (передвижную или стационарную). Но не все знают о такой возможности и технических тонкостях. Поэтому мы обобщили свой опыт, опыт наших клиентов,  уже собравших не один десяток ДНС своими руками, и опыт партнеров — профессионально собирающих ДНС под заказ, и постарались изложить главные технические моменты, которые нужно учесть при сборе ДНУ.

Cначала коротко расскажем о самой возможности изготовить промышленную ДНУ собственными силами

Возможность самостоятельно собрать ДНУ зависит от сложности этого процесса, наличия специалиста в штате и наличия комплектующих на российском рынке. Пройдёмся по каждому пункту:

Сложность процесса. Сборка ДНУ по своей сути — это соединение дизельного двигателя со специальным насосом. Так как насос соединяется с двигателем напрямую и совпадает с ним по  рабочим оборотам процесс сильно упрощается (не требуется никаких специальных редукторов, повышающих или понижающих обороты).

Наличие специалиста в штате.  Обычно грамотный механик работающий с тракторами и другой техникой справляется с этой задачей.

Наличие комплектующих. На российском рынке можно купить в розницу все комплектующие для сбора ДНУ:
двигатель (подойдёт, например двигатель от МТЗ) специальный насос, предназначенный для соединения с диз.двигателем, всасывающую линию. Раму можно изготовить самим или использовать имеющуюся от старой техники, например, от старого опрыскивателя или прицепа. Комплектующие доступны не только специализированным производственным предприятиям, но и любому фермеру.

Технические нюансы. Мы расскажем об «узких» и важных моментах, влияющих на то, чтобы дизельная насосная станция получилась надежная и решала ваши задачи. При необходимости мы ответим на ваши вопросы — пишите, звоните.

Комплектующие, которые понадобятся для сбора дизельной насосной станции

Дизельная насосная установка состоит из следующих основных комплектующих:

1) Насос – используются специальные насосы, по оборотам совпадающие с оборотами дизельного двигателя, и подключаемые к двигателю через муфту или кардан.
Наиболее распространены для этих целей в России насосы Роватти – итальянского завода, хорошо известного в России своими насосами от вом трактора. У Роватти также есть линейка насосов, предназначенных для соединения с дизельным двигателем.

2) Дизельный двигатель — можно использовать как импортные так и отечественные двигателя. На практике в 90% случаев хозяйства используют российские и белорусские двигателя, т.к. на большей части России они доступнее и существенно дешевле в обслуживании.

3) Устройство для соединения двигателя и насоса (муфта или др.) – кардан или специальная муфта.

4) Всасывающая линия – заборный трубопровод, к которому предъявляются особые требования – подробнее ниже.

5) Система управления – запуск, выключение, приборная панель, защитная автоматика. Можно использовать стандартную систему управления двигателем, приборную панель, например, от МТЗ, манометр.  Для удобства и защиты от аварии можно установить специальную автоматику, которая упрощает управление и защищает двигатель, насос, систему полива от аварий.

6) Прочие комплектующие – рама и комплектующие обеспечивающие работу двигателя (система охлаждения, топливный бак и т.п.). С ними техник-механик, работающий в вашем хозяйстве легко разберётся сам, поэтому развернуто останавливаться на них не будем.

Теперь, по порядку пройдёмся по всем комплектующим поочереди.

1. Подбор насоса для сбора дизельной насосной установки

Для подключения напрямую к двигателю предназначены специальные модели насосов Роватти, которые выдают нужную производительность при оборотах 1450-2000 об/мин.

Эти насосы подключаются напрямую к двигателю через промежуточную опору. Дизельные двигатели обычно имеют рабочие обороты 1800-2000 об/мин.

Первое, что нужно сделать – подобрать насос по параметрам.

Мы рекомендуем следующие шаги по подбору насоса:

1.1 Определяем параметры подающей трубы

Определяем параметры подающей трубы от насоса до системы полива (дождевальная машина, капельный полив и р.) или сброса (в случае простой перекачки): диаметр трубы, длину трубы и высоту подъема.

Если диаметр и длину многие могут сказать, то высоту перепада – зачастую многие точно не знают, хотя это очень важная характеристика. Нам знаком случаи, когда хозяйство приобретало ДНУ под параметры 15 м подъема, а по факту оказывалось 80м – и установка уже не может решать свои задачи.

1.2. Определяем потери давления на сопротивление в трубе и подъём по высоте

Потери на сопротивление в трубе. Любая труба создаёт сопротивление движению воды, уменьшающее давление на конце трубы. Чем больше диаметр трубы – тем меньше сопротивление, однако дороже труба. Поэтому важно выбрать такой диаметр трубы, чтобы и насос можно было подобрать и ценник на трубопровод не были «заоблачный».

Длина более 100м оказывает существенное влияние на параметры выбираемого насоса.

Для примера, потери в давлении при производительности 70м3/ч (расход наиболее распространённых барабанных дождевальных машин) по трубе с внутренним диаметром 100мм составит 7м (0.7 атм) на каждые 100м. Т.е. через 1 км эти потери будут уже 70м (7атм). И если насос выдаёт всего 6-7 атм, то всё его давление потеряется по пути и до системы орошения вода не дойдёт.

В интернете есть много ресурсов для расчета гидравлических потерь давления в трубе. 

Например, можно использовать программу «Потери давления — Счетная линейка» (deltaP).

Для понимания существенного влияния длины трубы на потери давления,  приведём таблицу потерь давления в ПЭ трубах на каждые 100м трубы. 

диаметр трубы \ требуемый расход воды	70 м3/ч	140 м3/ч	210 м3/ч
Труба внутр. d 100мм	Потери давления 7 м на 100м	Потери давления 24.5 м на 100м	Потери давления 50.8 м на 100м
Труба внутр. d 140мм	Потери давления 0.7 м на 100м	Потери давления 2.6 м на 100м	Потери давления 5.3 м на 100м

Из таблицы видно, что чем больше диаметр трубы, тем меньше гидравлические потери.

Потери давления на подъём в трубе. На практике люди часто забывают, что водоем всегда находиться ниже участка. Перепад до 6м роли не играет, т.к. насос может забирать с глубины до 6-8 м. Однако перепад после насоса более 10м играет существенную роль в выборе модели насоса. Каждые 10м – это потеря 1 атм в давлении. Если у вас перепад, например, 30м, то только 3 атм потеряются на подъем и останется всего 3 атм (которые ещё уменьшатся сопротивлением в трубе).

Общие потери = «потери на сопротивление в трубе» + «потери на подъём».

Пример. Для примера, у нас труба длиной 300м, внутренним диаметром 100мм, и подъём 20м до конца трубы. И нам нужно подключить на конце трубы барабанную дождевальную машину с расходом 70м3/ч. Согласно программным расчётам потери в трубе составят 21 м, прибавим 20м потери на подъём, и получим общие потери 41м. Т.е. общие потери давления составят 41 м, и этот запас давления нужно учесть при подборе насоса.

1.3. Определяем давление и производительность, необходимые на конце трубопровода

• Давление и производительность, необходимые на конце трубопровода, определяются на основании паспортных или проектных данных поливного оборудования, в которое надо подать воду.
• При дорогих системах орошения на большие площади, таких как капельный полив и круговые дождевальные машины, обычно разрабатывается проект. В проекте указываются все эти данные и требования к насосу.
• Для барабанных дождевальных машин – давление и расход воды на входе определяется табличными характеристиками конкретной модели.
• Для спринклеров – давление на входе определяется их табличными характеристиками из каталогов.
• Если цель просто перекачка – то давление на конце трубы не требуется

Приведём таблицу с усреднёнными требованиями систем орошения по давлению и производительности на входе:

Система орошения	Требуемые давление (атм) и расход (м3/ч) на входе
Круговая дождевальная машина радиусом 100м — 500м	Давление на входе 2.5-3 атм, расходы воды зависит от модели и длины машины и варьируется примерно от 150 до 400м3/ч и более.
Капельный полив	Давление на входе 2-3 атм. Это с учётом потерь в фильтрах и магистралях. На саму капельную ленту требуется до 1 атм, однако 1 атм теряется на фильтре, также есть потери на магистралях подводящих воду к капельным шлангам. Расход примерно 70м3/ч на 1 га. Общий расход зависит от того, какую площадь планируют поливать одновременно.
Барабанная дождевальная машина 500м/110мм	Давление на входе 7-8 атм, расход воды до 70 м3/ч
Мобильная система спринклерного полива для больших участков	Давление на входе в спринклер 3-7 атм (желательно от 5 атм для хорошей производительности и дальности), расход на один спринклер 30 – 60м3/ч (для самых популярных моделей на большие участки). Для примера, табличные параметры спринклера Кликер на форсунке 22мм: при 5 атм. — выдаёт расход воды 44 м3/час и дальность струи 44м; при 3 атм — 34м3/ч, 36м дальность. Обычно на передвижных системах спринклерного орошения используется от 2х до 4х таких дождевальных пистолетов. Общий расход на входе желателен 70-120 м3ч для двух спринклеров, 140 — 240м3/ч для 4х спринклеров, а давление оптимально 4-5 атм.

1.4. Определяем рабочую точку насоса

Складываем потери давления в трубе, потери на подъём и показатели необходимые на конце трубы, и получаем нужные нам характеристики насоса по давлению.

Исходя из требуемой на конце трубы производительности (расхода воды) определяем характеристики насоса по производительности. 

Эти два параметра – давление и производительность – рабочая точка нужного нам насоса.

1.5. Подбираем насос, у которого требуемая нам рабочая точка не является крайней (у насоса есть запас мощности)

Исходя из рассчитанной рабочей точки по давлению и расходу воды выбрать модель насоса с запасом мощности не менее 20%.

Пример: нужно подобрать насос для полива одновременно двумя барабанными дождевальными машинами. Расстояние от воды до дальней точки подключения машин 500м. Воду подводит магистральная ПЭ труба 110 мм sdr 17 , внутренний диаметр такой трубы ≈ 100мм. Подъём 20 м.

• согласно тех. характеристикам давление на входе 7 атм, расход воды 70 м3/ч
• потери в трубе 35 м (3.5 атм)
• потери на подъём 20 м (2 атм)
• рабочая точка насоса по давлению 7 атм + 3.5 атм + 2 атм = 12.5 атм
• рабочая точка насоса по производительность 140м3/ч

Т.е. нужен насос который будет при 140м3/ч выдавать давление 12.5 атм. Для этих целей может подойти насос S4К125/2Е, который при оборотах двигателя 1800 об/мин, выдаёт давление 14 атм при расходе 150м3/ч. И эта рабочая точка для насоса S4К125/2Е не является крайней. 

1.6. Учитываем обороты двигателя, на которых планируется использовать насос

При подборе насоса нужно также учитывать обороты двигателя на которых предполагается эксплуатировать насос. Один и тот же насос выдаёт разные характеристики на разных оборотах.

Поэтому нужно учитывать предполагаемую или имеющуюся модель двигателя, на каких оборотах планируется работать и хватит ли мощности двигателя на данных оборотах для насоса.

Возьмём для примера, двигатель Д243 и насос Роватти SN3F100-315E (насос с голым валом, предназначенный для работы напрямую от дизельного двигателя).

Вот график соотношения мощности (л.с.)  и оборотов двигателя Д245-турбо и табличные данные насоса Роватти SN3F100-315E

Из графика и таблицы видно, что на 1450 об/мин двигатель выдаёт примерно 45 кВТ, и позволяет раскрутить насос на 264м3/ч и 30м давления.
На 2000 об/мин двигатель выдаёт 65 кВт. Насос будет создавать давление уже в два раза выше — 66м, при той же производительности.

1.7. Таблица моделей насосов Роватти к дизельному двигателю, с комментариями о возможных направлениях использования

Напоследок приведём модели насосов Роватти предназначенные для соединения с дизельным двигателем с комментариями о возможных направлениях использования. Точный подбор осуществляется на основании проекта системы орошения, точных геодезических данных и параметров трубы.

Модель	Варианты использования	Мощность, кВт	Q м³/час, max	Р давление атм., при max Q
S3P125K E	На высоких оборотах — спринклеры, барабанная дождевальная машина с консолью. На низких оборотах – капельный полив.	64,8		8,1
SN3F100-315E	Капельный полив: на малых оборотах — если поле недалеко, на высоких оборотах — если поле удаленно от воды. Круговые и фронтальные дождевальные машины.		320 раб.т.	4,5
SN4F100-400Е	То же		400 раб.т.	6,3
SN4E125-400E	То же		500 раб.т.	7,5
SN4E150-400E	То же			7,5
SN5E200-400E	То же			5,5
S3K100/2E	Барабанные дождевальные машины («катушки») — на высоких оборотах. Капельный полива — если большое расстояние или на малых оборотах			9.2
S3K100/3E	То же			12,3
F33K100/2E	То же			9,2
F33K100/3E	То же			12,3
S4К125/2Е	Одновременно на 2 барабанные дождевальные машины. Капельный полива — если большое расстояние или на малых оборотах.			12,1
S4K150/2E	То же			11,5
SN200E	Перекачка воды в больших объёмах			1,45
S250	Перекачка воды в больших объёмах			1,23

2. Подбор двигателя для дизельной насосной станции

Российский или импортный?

Опыт специалистов по ремонту промышленных дизельных насосных станций показывает, что наиболее практичны в использовании для ДНУ двигатели ММЗ и ЯМЗ.

Российские двигатели ЯМЗ и белорусские ММЗ обладают следующими достоинствами:

• нетребовательны к топливу
• известны любому российскому механику и поэтому доступны в ремонте и обслуживании
• запчасти всегда в наличии
• по ценовой доступности российские двигатели выигрывают почти в 2 раза. Модели двигателей ЯМЗ и ММЗ, подходящие для сборки ДНУ стоят от 700 т.р., импортные двигатели с аналогичными характеристиками обойдутся от 1.2 млн. рублей.

В отличии от них импортные двигатели для российских условия имеют ряд недостатков:

• требовательность к топливу. Нестабильное качество доступного топлива и дороговизна топлива высокого сорта повышают риск поломки двигателя и повышают стоимость его эксплуатации;
• дороговизна и длинные сроки поставки запчастей в случае поломки. Сроки поставки запчастей могу достигать 6 месяцев, а цена ремонта превышает стоимость ремонта в аналогичной ситуации российского двигателя – до 10 раз и более.
• более дорогой и сложный ремонт.

Подбор двигателя по характеристикам

После того как подобран насос, и известно, сколько насосу требуется мощности (кВт) для работы — подбирается двигатель:

• Двигатель должен быть мощнее на 15-20% требуемой насосу мощности.
• Также следует учитывать, на каких оборотах предполагается работать, и какую мощность выдаёт двигатель на данных оборотах.
• На насосы требующие мощность до 80 л.с. чаще всего используют  ММЗ Д 243.
• Для соединения с насосом, требующим мощность до 150 л.с. чаще всего используют  ММЗ Д 245 турбированный.
• На самые мощные насосы, потребляющие от 150 л.с. и выше используют двигателя ММЗ Д 260,  ЯМЗ  Д 236, Д 238 и их разновидности.

3. Соединение насоса и дизельного двигателя. Фланцевые насосы и насосы насосы с голым валом.

Прежде, чем разбирать виды соединений насоса и двигателя при сборе дизельной насосной установки, рассмотрим виды насосов.

Для сбора дизельной насосной станции на практике используются:

• Фланцевые насосы. Традиционно используются при сборке в заводских условиях. Для их соединения используется специальное фланцевое соединение.

• Насосы с голым валом под шпонку. Такие насосы существенно дешевле фланцевых и обычно именно они используются для самостоятельной сборки дизельной насосной станции в хозяйстве.

• Насосы от вом трактора. Иногда также используются для сбора насосной станции, однако это не совсем верно, т.к. они имеют встроенный мультипликатор для работы от ВОМ 540 об/мин. Поэтому их приходиться соединять не напрямую к двигателю, а через коробку передач, что усложняет конструкцию и снижает КПД. Прямое назначение насосов от вом — работать в качестве передвижного насосного агрегата от вом трактора — о таких мобильных насосах, агрегатируемых с трактором здесь.

Рассмотрим способы соединения насосов и двигателя.

3.1. Фланцевое соединение. Используются фланцевые насосы.

Большинство импортных дизельных насосных станций и заводских российских дизельных насосных установок собираются на базе фланцевых насосов.

Слово «фланец» пришло в русский язык из немецкого языка. И означает плоскую металлическую пластину на конце вала с отверстиями для резьбового крепежа (болтов или шпилек с гайками).

По своей сути является глухой жесткой муфтой, разъѐмной в плоскости, перпендикулярной оси вала.  Состоит из двух полумуфт, насаживаемых на концы валов двигателя и насоса, и соединенных между собой болтами с зазором 1.5-2мм.  Усилие от двигателя передаётся через соединительные болты и кулачки на плоскостях муфты.

Достоинствами фланцевых (жестких муфтовых) соединений являются:

• удобный монтаж и демонтаж;
• точное, жесткое, надежное соединение валов;
• способность передавать большие крутящие моменты.

Несмотря на надежность, фланцевое соединение насоса и двигателя имеет недостатки. Механики, занимающиеся ремонтом дизельных насосных станций называют следующие недостатки фланцевого соединения насоса и двигателя:

Недостатки фланцевого соединения

1) высокая цена: 

• насос с фланцевым соединением стоит на до 20 % дороже такого же насоса с голым валом. 
• в случае поломки муфты  — высокая стоимость ремонта.

2) длинные сроки поставки в случае необходимости замены. В наличии муфтовые соединения для насосов очень сложно найти. В подавляющем большинстве случаев фланцы поставляются под заказ и срок ожидания от нескольких месяцев и более.

3) жесткая муфта не защищает насос и двигатель в случае смещения осей, перегрева подшипников, заклинивания двигателя и др. нестандартных ситуаций. Фланец — очень жесткое соединение, которое в случае повышенной (не нормальной) нагрузки продолжает передавать усилие и не разрывается.  Например, если в насосе перегрелся подшипник, или заклинило крыльчатку, фланец продолжает передавать усилие и разрушает насос полностью, увеличивая последствия аварии. 

4) требует регулярного обслуживания — проверки и регулировки зазоров.  Фланцевое соединение представляет собой две полумуфты, соединенные болтам с технологическим зазором. Зазор необходим, чтобы не возникало перенапряжения на больших скоростях и усилиях.  И фланцевое соединение очень требовательно к точности зазоров. Не допускается никаких отклонений в процессе эксплуатации. Нарушение зазоров влёчет поломку муфты,  вала насоса или вала двигателя.

5) Обязательным условием использования таких муфт является идеальная соосность валов. Даже незначительное несовпадение осей приводит к появлению сильной вибрации, износу деталей, поломкам.

Вывод: при использовании фланцевых насосов (фланцевых соединений) следует уделять важное внимание их техобслуживанию (контроль и регулировка зазоров, проверка соосности валов двигателя и насоса). 

3.2. Соединение эластичной муфтой

Соединение эластичной муфтой используется:

• когда для сборки дизельной насосной установки (ДНУ) используется насос с голым валом. Для насосов с голым валом под шпонку это оптимальный вид соединения с двигателем;
• при ремонте фланцевых насосов, когда владелец решает отказаться от дорогого и долгого в поставке фланцевого соединения, и заменить его другим более дешевым и доступным.

Эластичная муфта – это резино-металлическая муфта, которая передаёт усилие от одного вала к другом через эластичный элемент. Упругие муфты состоят из двух полумуфт, с размещенным между ними упругим элементом, обычно неметаллическим – эластомером (резина, полиуретан), а иногда выполненным  в виде стальной пружины. Основа такой муфты – резина особой прочности. В ней размещены металлические втулки с отверстиями под болты. Эластичные муфты применяются в генераторах, компрессорах, насосных станциях на базе дизельных двигателей. Из самых известных областей применения —  муфта, которая используется при передаче крутящего момент от вала заднего кардана на редуктор ведущего моста заднеприводных автомобилей ВАЗ.

Эластичная муфта создаёт эластичное, но при это надежное соединение, компенсирующее смещение валов и разрывающее поток мощности в случае аварии (например, заклинивание насоса из-за перегрева подшипника), предотвращая тем самым более серьёзные поломки.

Достоинства эластичных муфтовых соединений:

• комплектующие для сбора муфты всегда в наличии на российском рынке автозапчастей;
• недорогая цена, по сравнению с фланцевым соединением;
• не требует техобслуживания и регулировки. Эластичные муфты при правильном монтаже служат годами без обслуживания и регулировки. Нам известны случаи, когда эластичная муфта проработала на дизельной насосной установке 15 лет без поломок;
• защищает насос и двигатель. В случае возникновения ненормальной нагрузки на одном из валом — муфта разрушается и предотвращает  более серьёзные поломки;
• простота монтажа,  легкий и недорогой ремонт;
• надежное соединение и высокая прочность;
• за счёт упругости снижает динамические нагрузки, опасные резонансные колебания, амортизируют удары и толчки;
• продлевает ресурс работы подшипников валов насоса и мотора за счет частичного гашения вибрационных колебаний;
• компенсирует нарушения соосности, которые могут возникнуть при неточной сборки или в процессе работы агрегата (от вибрации, перемещений и др. причин). 

Недостатки эластичных муфт

Недостатком эластичных муфт является отсутствие в продаже специализированных эластичных муфт, предназначенных для соединения с двигателем конкретной модели насоса. 
На рынке имеются в продаже множество упругих эластичных муфт, однако вряд ли кто то из производителей (продавцов) подскажет, какая именно муфта подойдёт для соединения вашего насоса с двигателем. 
Муфту необходимо самостоятельно подбирать по параметрам (мощности) насоса и двигателя в конкретном случае. 
Как показывает опыт профессиональные механики с этим справляются и даже сами изготавливают муфты.

Вывод: по нашему мнению, использование эластичных муфт для соединения насоса и двигателя является оптимальным вариантом при самостоятельной сборке дизельной насосной установки, т.к. это соединение не так требовательно к точной соосности и защищает агрегат разрывая поток мощности при чрезвычайной ситуации. При выборе заводской муфты следует учитывать обороты и крутящий момент агрегата. Также есть варианты самостоятельного изготовления эластичного соединения, например, ременная эластичная муфта.

3.3. Соединение карданом

Соединение карданом нередко используется при самостоятельной сборке дизельной насосной станции (ДНС) для соединения насоса и двигателя. Карданные соединения  позволяют передавать крутящий момент на некотором расстоянии и под углом.

При использовании караданов в соединении насоса и двигателя рекомендуется:

• точно подбирать кардан под рабочие обороты установки и крутящий момент;
• использовать максимально кардан.

Достоинства карданных соединений:

• хорошо известное соединение, простое в монтаже;
• запчасти для такого соединения легко доступны и недорого стоят, недостающие элементы несложно изготовить;
  позволяет передавать крутящий момент под углом;
• компенсирует нарушения соосности;
• надежное соединение и высокая прочность (при условии правильного монтажа и подбора кардана).

Недостатки карданных соединений насоса и двигателя

• требуется тщательный подбор под обороты и крутящий момент. При неправильном подборе — высокий вариант поломки;
• при разрушении соединения, вращающийся кардан может очень быстро разрушить насос и двигатель, опасен для людей;
• часть элементов для крепления кардана необходимо изготавливать самостоятельно (вытачивать фланцы);
• не защищает насос и двигатель в случае ненормальной нагрузки на валах. Кардан — жесткое соединение, которое в случае повышенной (не нормальной) нагрузки продолжает передавать усилие и не разрывается.  Например, если в насосе перегрелся подшипник, или заклинило крыльчатку, кардан продолжает передавать усилие и разрушает насос полностью, увеличивая последствия аварии.

Вывод: при использовании карданного соединения, рекомендуется тщательно подбирать кардан. Он должен подходить по оборотам и крутящему моменту, и чем он будет короче — тем лучше и безопасней.  Карданное соединение в отличие от фланцев компенсирует нарушения соосности и в этом плане выигрывает. Однако кардан не разрывает поток мощности в случае аварии, в этом его недостаток.

4. Всасывающая линия (трубопровод)

Всасывающая линия дизельной насосной станции (установки) — это трубопровод, по которому вода из источника засасывается насосом. Один конец всасывающей линии примыкает к всасывающему патрубку насоса, другой опускается в источник на глубину не менее 0,5 м, считая от наинизшего уровня воды.

Основные комплектующие всасывающей магистрали:

• трубопровод с фланцами для присоединения к насосу;
• обратный клапан на конце всасывающего трубопровода;
• система заполнения насоса и всасывающей линии;
• задвижка на выходе насоса, необходимая для заполнения всасывающей линии

4.1. Трубопровод

При выборе трубопровода для всасывающей линии учитываются следующие параметры:

• расстояние от насоса до минимального уровня воды
• диаметр входного патрубка насоса
• требуется или нет мобильность трубопровода
• дополнительные полезные элементы всасывающей магистрали

Рассмотрим виды трубопровода, которые можно использовать для всасывающей линии. 

Рукава гибкие армированные

Армированные гибкие рукава диаметром до 150 мм относительно мало весят, имеют высокую гибкость и удобны в перемещении. Поэтому оптимальны для мобильных дизельных насосных станций, часто перемещаемых с места на место.

Однако, если требуется диаметр более 150 мм — они уже не практичны. Армированные гибкие трубы большого диаметра (200мм и более), по нашему опыту, а) складываются (перегибаются) при работе насоса из-за интенсивного вакуумного разрежения б) неудобны в транспортировке, т.к. имеют низкую гибкость и большой вес.

На практике, когда нет другой возможности, армированные трубопроводы большого диаметра укрепляют изнутри дополнительной металлической арматурой против “складывания”. Однако по нашему мнению, лучше при больших диаметрах использовать полиэтиленовую трубу.

Производители и материалы гибких армированных рукавов:

Резиновые (РТИ) с текстильным каркасом и металлической спиралью, российского производства.

Как показывает практика при интенсивном использовании служат 1-2 сезона.

 Напорно-всасывающие рукава резиновые с текстильным каркасом ГОСТ 5398-76 и металлической спиралью, имеющие на концах мягкие манжеты для присоединения их к арматуре. Стандартная длина 4м, 6м, 10м, чаще всего продаётся сегментами по 4м. Куски шлангов можно соединять между собой в более длинную магистраль при помощи ремонтных соединений. Работоспособны при t° от -35°С до +90°С. Рабочее давление: 0,5 МПа. Максимальное разряжение: до 0,8 атм (всасывание насоса до 8 метров водяного столба).

ПВХ шланги эластичные армированные  армированные спиралью из ПВХ,  российского производства.

Как показывает практика при интенсивном использовании служат 2-3 сезона.

 Напорно-всасывающий, армирован спиралью ПВХ, изготовлен из суперэластичного морозостойкого материала
Характеристики для рукавов 100 — 200 мм.

Рабочее давление: 5 — 2 атм.
Рабочий вакуум: от 0,5 — 0,4 атм.
Температурный диапазон: от -20 до +60 С
Стандартная длина: бухты по 30 метров.

Эластичные ПВХ шланги импортного производства, армированные спиралью из ПВХ. Например, хорошо себя зарекомендовали шланги Merlett (Италия).

Как показывает практика при интенсивном использовании служат 3-5 сезонов.

 Напорно-всасывающий из поливинилхлорида (ПВХ), армирован спиралью ПВХ, изготовлен из суперэластичного морозостойкого материала

Характеристики для рукавов 100 — 200 мм.

Рабочее давление: 3 — 1.5 атм., максимальное 9 — 4.5 атм.
Рабочий вакуум: от 0,9 — 0,45 атм.
Температурный диапазон: от -20 до +60 С
Стандартная длина: бухты по 30 метров.

ПЭ труба с быстросъемными соединениями

При больших диаметрах всасывающей магистрали, а также при редких перемещениях насосной станции, всасывающая магистраль из полиэтиленовой (пэ, пнд) трубы является наиболее удобным и долговечным решением.

Она может быть регулируемой за счёт подвижных соединений — в случае необходимости перемещения с места на место.

А может проектироваться и изготавливаться строго по месту (рельефу) местности.

При использовании в передвижной насосной станции всасывающая магистраль из ПЭ трубы  разрезается на сегменты и соединяется на фланцы или быстросъемные соединения для обеспечения нужного положения и удобной транспортировки.

Всасывающий рукав из пэ трубы на БРС  — наиболее долговечный. Относительный недостаток — громоздкость; однако этот недостаток устраняется делением трубы на сегменты, и сборкой сегментов на быстросъемных соединениях. При транспортировки всасывающая линия разделяется на элементы и легко перемещается.

Металлическая труба

Металлическая труба для всасывающей линии используется редко из-за своей дороговизны, более сложного монтажа, сложного перемещения и подверженности коррозии. Тем не менее этот вариант тоже рабочий, особенно если труба уже есть в налии и не планируется перемещение дизельной насосной установки (ДНУ, ДНС).

4.2. Обратный клапан на конце всасывающего трубопровода

Обратный клапан является обязательным элементом всасывающего трубопровода. Без него невозможно заполнить насос водой и, соответственно, запустить его в работу. Обратный клапан свободно пропускает воду при её всасывании насосной станицей, но не выпускает назад ту жидкость, которая уже закачана в систему. Качество (герметичность) обратного клапана напрямую влияет на удобство и скорость запуска ДНУ.

В продаже имеется множество разных модификаций обратных клапанов, которые сильно отличаются по цене, надежности, удобству и доступности.

Основные критерии выбора клапана для дизельных насосных установок:

• желательно, чтобы диаметр клапана превышал диаметр всасывающей линии на одну размерность (на 100мм трубу — клапан 125мм, на 125 мм трубу — клапан 150м).
• плавное перекрытие потока воды, которое предотвращает гидроудар; если клапан слишком быстро закрывается, так работают клапаны с плоским запорным элементом, то спровоцировать гидроудар, которые может повредить насос.
• высокая герметичность — Хорошо держит клапан — позволяет быстро запустить ДНУ
• доступность по цене и наличие в продаже (не надо ждать длительное время “под заказ”).

Хорошо себя зарекомендовали обратные клапана Dallai (Италия). По критериям “цена — качество — наличие” это одно из лучших предложений на сегодняшний день. Запорный элемент клапанов Даллай обеспечивает высокую герметичность и одновременно плавное перекрытие потока воды за счёт особой формы запорного элемента (приближенного к конусу). Дополнительными преимуществами является легкость (сделаны из оцинкованной стали и существенно легче чугунных аналогов) и наличие сбросного рычага. Сбросный рычаг позволяет легко слить воду с всасывающего трубопровода, когда требуется его перемещение, техобслуживание, консервация. Эксклюзивно для компании Агросектор заводом Даллай (Италия) изготавливаются увеличенные корпуса по сравнению с диаметром ерша. Например, на клапане с ершом 100 мм — корпус 125мм, с ершом 125 мм — корпус 150мм.

Есть и другие варианты качественных обратных клапаном, например, обратные клапана “Данфосс” (Франция), тип 402. Как заявляет производитель “обратный клапан тип NVD 402 представляет собой наилучшую комбинацию гидравлической эффективности, прочности, герметичности”. Конусный запорный элемент такого клапана обеспечивает очень мягкое плавное закрывание и защиту от гидравлического удара. Однако стоимость их существенно выше, кроме того они выполнены из чугуна и весят намного больше, что уменьшает удобство использования и мобильность.

4.3. Система заполнения насоса и всасывающей линии

Ещё один необходимый элемент для пуска дизельной насосной установки — это система заполнения насоса водой перед пуском.

Дело в том, что промышленные центробежные насосы не являются самовсасывающими и обязательно должны быть заполнены водой перед запуском. Работа без воды допуская очень короткое время, а лучше вообще не допускать такой работы насос «всухую».

Существуют следующие системы заполнения водой всасывающей линии дизельной насосной станцию:

• вакуумный ручной насос
• заполнение из накопительной ёмкости
• заполнение мотопомпой
• газоструйный вакуумный аппарат

Вакуумный ручной насос мембранный

Самая простая и распространённая система заполнения насоса и всасывающей линии водой. 

Представляет собой небольшой ручной вакуумный мембранный насос, закреплённый на дизельной насосной станции и подключенный на выходе из насоса. Перед запуском насоса, оператор вручную накачивает воду в систему.

Из накопительной ёмкости или внешнего источника

На самой насосной установке устанавливается небольшой бачок, по объёму достаточный для заполнения водой насоса и всасывающего трубопровода.

Перед запуском открывается кран накопительной ёмкости и из неё заполняется насос и всасывающий шланг. Насос запускается и бачок заполняется уже самим насосом снова — для следующего раза.

Иногда всасывающий шланг и насос заполняют из внешних источников — например, опрыскивателем.

Заполнение мотопомпой

Ещё один вариант устройства системы заполнения насоса и всасывающего трубопровода дизельной насосной установки — использования небольшой мотопомпы, подключенной к системе.

Газоструйный вакуумный аппарат

Газоструйные вакуумные аппараты (ГСВА) устанавливают в системе выпуска отработавших газов двигателя дизельной насосной установки.  Данной устройство использую энергию выхлопных газов двигателя откачивает воздух из полости насоса и всасывающей линии заполняет насос и трубопровод водой перед пуском в работу. 

Достоинства:

• быстрое (при условии исправности и правильной эксплуатации) и удобное заполнение насоса и всасывающего трубопровода водой для пуска в работу.

Недостатки: 

• дорогая цена, 
• насос какое то время (при исправности системы 10-15 сек) работает без воды, в результате чего изнашиваются сальники насоса. При изношенных сальниках насоса, в систему начинает подсасываться воздух и чтобы создать вакуум и накачать воду в систему требуется длительное время работы двигателя на высоких оборотах. Это далее усугубляет проблему — т.к. сальники и др.элементы насоса ещё сильнее изнашиваются до момента пока ГСВА уже не позволяет заполнить систему водой, а насос подлежит ремонту.

4.4. Задвижка (затвор) на выходе из насоса

Задвижка (затвор, кран) на выходе из насоса является важным элементом дизельной насосной станции.

Выполняет следующие функции:

• обязательна, если для заполнения системы используется вакуумный насос;
• необходима для удобного регулирования потока и давления воды, подаваемой в систему полива;
• защищает насос от гидроудара (и возможных поломок) при выключении двигателя при значительном подъеме подающей магистрали после насоса. В этом случае рекомендуется медленно снижать обороты двигателя, одновременно перекрывая заслонку и глушить ДНУ, когда затвор уже закрыт. Иначе при резкой остановке насоса, обратный поток воды в подающей магистрале может вызвать гидроудар и спровоцировать аварию.

4.5. Дополнительные полезные элементы всасывающей магистрали

К дополнительные полезным элементам всасывающей магистрали можно отнести:

• поплавки или гусак для подвешивания обратного клапана. Дело в том, что обратный клапан (и, соответственно, конец всасывающего трубопровода) должен быть погружен в воду на 1.5-2 м. Если конец всаса будет слишком высоко — при работе насоса будет создаваться воронка, и насос будет засасывать воздух вместе с водой. На практике, либо изготавливают металлический гусак, на котором подвешивают конец всасывающего трубопровода на нужную глубину водоёма; или используют пустые бочки (канистры) в качестве поплавка на котором на воде подвешивается конец трубопровода. 
• Для удобного перехода с насоса на гибкий всасывающий рукав можно использовать оцинкованный подвижный фланец с быстроразъемным соединением. Он экономит до 1 м рукава и сглаживает изгиб к воде. 

5. Система управления

Со стандартной системой управления двигателем (запуск, выключение, приборная панель) легко справиться механик.

Отметим лишь, что для управления насосной станцией также необходимо предусмотреть манометр и задвижку (кран) на выходе из насоса.

Можно использовать стандартную систему контроля за работой ДНУ (датчики, приборная панель, манометр) , но желательно дополнить её специальной автоматикой для защиты двигателя, насоса и системы полива.

Для примера, расскажем о Панели управления (блок, контроллер) для мотопомп Elcos CEM-380

Контроллер Elcos CEM-380 предупреждает поломку дорогостоящих двигателя, насоса и трубопроводов, и при необходимости обеспечивает автоматический полив.

• Отключает двигатель в случае критических неисправностей двигателя, например, при снижении уровня охлаждающей жидкости в радиаторе, повышении температуры охлаждающей жидкости до критической, снижении давления масла до аварийного и сообщая о неисправности на табло
• Отключает двигатель в случае критических неисправностей насоса, например, при при отсутствии давления на выходе насоса, при отсутствии воды в насосе, при превышении заданного рабочего давления
• Автоматически запускает и выключает двигатель в нужное время, обеспечивая своевременный полив растений

То есть, панель управления (контроллер) обеспечивает комплексную защиту ДВИГАТЕЛЯ, НАСОСА И ТРУБОПРОВОДА, а также выполняет функцию ТАЙМЕРА

Это актуально когда дизельная насосная установка работает круглосуточно или много часов подряд и особенно в ночное время . В таких случаях оператор (он человек, а не робот) не в состоянии ежеминутно контролировать работу установки. В результате, небольшая неисправность в двигателе, насосе или трубопроводе может привести к серьезным поломкам, дорогостоящему ремонту и риску потерять урожай из-за прекращения полива.

6. Прочие комплектующие для сбора ДНУ самостоятельно

К прочим элементам ДНУ относятся:

• рама. Её можно изготовить самим или использовать имеющуюся от старой техники, например, от старого опрыскивателя или прицепа;
• комплектующие обеспечивающие работу двигателя (система охлаждения, топливный бак и т.п.).

С ними техник-механик, работающий в вашем хозяйстве легко разберётся сам, поэтому останавливаться на них не будем.

Подведём итоги

Каждое хозяйство при наличии в штате грамотного механика (механизатора) сможет самостоятельно собрать дизельную насосную установку, сэкономив тем самым до 50% её стоимости. Основные тонкости и нюансы мы изложили в этой статье.

У нас вы можете приобрести:

• специальные насосы (фланцевые и с голым валом), предназначенные для подключения к дизельному двигателю, и подключаемые к двигателю через муфту, кардан или фланец. Наш модельный ряд насосов по характеристикам может использоваться для любых систем орошения, перекачки в больших объёмах и других промышленных задач.
• обратные клапана больших диаметров на всасывающую магистраль;
• полиэтиленовые (пэ, пнд) трубы с БРС и армированные рукава для всасывающих трубопроводов (на всасывающую линию, магистраль) насосной установки;
• автоматику для управления и защиты дизельной насосной установки;
• прочие фитинги и комплектующие для всасывающих и подающих водопроводов насосной установки.

Видео дизельных насосных станций для орошения, собранных нашими покупателями насосов

Фото и краткие описания насосных станций стационарных и передвижных (ДНУ, ДНС, СНП), собранных нашими покупателями — фермерами и агропредприятиями

На каком давлении отключается насосная станция?

Давление, при котором отключается насосная станция, зависит от ее типа и настроек. В большинстве случаев, насосные станции устанавливаются с автоматическим регулятором давления, который обеспечивает стабильное давление в системе водоснабжения.

Обычно, автоматический регулятор давления установлен на 1,5-2 бар выше желаемого давления в системе. Например, если желаемое давление в системе составляет 2,5 бар, то насосная станция будет автоматически включаться, когда давление в системе опустится до 2,5 — 1,5 = 1 бар, и отключаться, когда давление достигнет установленного уровня 2,5 бар.

Однако, следует учитывать, что давление отключения насосной станции может быть настроено индивидуально в зависимости от условий и требований системы водоснабжения, поэтому лучше обращаться к инструкции насосной станции для определения точного значения.