Насосы для водоподготовки и фильтрации

С чего начинают подбор насоса для водоподготовки: материал проточной части, а не расход

Насос для водоподготовки подбирают в первую очередь по материалу проточной части, а не по паспортной подаче: одна и та же цифра в кубометрах в час у стальной и у чугунной модели ведёт себя по-разному на реальной воде с растворённым железом и хлоридами. FANCY предлагает для станций водоподготовки десять серий насосов — от компактных одноступенчатых MS и FDX до тяжёлых вертикальных многоступенчатых CDM с напором до 412 м, — и все они выполнены с проточной частью из нержавеющей стали AISI 304, а не чугуна. Причина простая: чугунное рабочее колесо со временем отдаёт в воду железо, и на выходе из фильтра вода снова получает тот самый привкус и цвет, от которого её очищали. СанПиН 1.2.3685-21 задаёт гигиенические требования к качеству воды, соприкасающейся с оборудованием водоподготовки, и материал проточной части насоса — первое, что проверяют при подборе под эти требования. По принципу действия все перечисленные модели — центробежные насосы, а не объёмные помпы: рабочее колесо разгоняет воду, а не выталкивает её поршнем за такт, поэтому расход и напор для каждого товара в каталоге заданы одной кривой Q-H, а не фиксированным объёмом.

Дальше выбор сужают по узлу станции: перед механическим фильтром нужен один диапазон напора, на обратной промывке — другой, перед мембраной обратного осмоса — третий. Станция водоподготовки — не отдельный агрегат, а связка последовательных узлов очистки воды, и среди систем водоподготовки различия по материалу проточной части заметнее, чем различия по паспортной подаче. Ниже разобраны пять типовых точек станции водоподготовки, для каждой указана серия FANCY и её паспортные параметры.

Подача воды на механические фильтры водоподготовки: запас по напору на заиливание загрузки

Вода из скважины или городской сети идёт на осветлительные и обезжелезивающие колонны, и насос перед фильтром держит рабочее давление 3–6 бар. Пока загрузка чистая, сопротивление минимально, а по мере накопления взвеси в фильтрующем слое оно растёт и может увеличиться вдвое к моменту очередной промывки — поэтому насос берут не по номинальной точке, а с запасом по напору на грязный фильтр. Для этой задачи в водоподготовке ставят вертикальные многоступенчатые насосы: серия FANCY CDM перекрывает подачу 1–395 м³/ч и напор 11–412 м при мощности 0,37–315 кВт, а более компактная FANCY CDL — 1–200 м³/ч и 7–247 м при мощности 0,37–110 кВт. Обе серии рассчитаны на температуру среды от −10 до 120 °C и работают на 2900 об/мин.

Патрубки у CDM расположены на одной оси, поэтому насос устанавливают прямо в разрыв трубопровода без переноса линии — для тесной насосной станции водоподготовки это экономит место и упрощает замену насоса на объекте с уже проложенными трубами.

Обратная промывка фильтра в водоподготовке: почему насосу нужна другая рабочая точка

Обратная промывка идёт большим расходом в противоположном направлении и коротким циклом, а не постоянным потоком, как основная подача. В этот момент через насос проходит всё, что фильтрующий слой задержал за цикл работы — песок, хлопья гидроксида железа, взвесь, — и закрытое рабочее колесо на такой смеси быстро забивается. Для обратной промывки берут насос с открытым рабочим колесом: серия FANCY FWO с колесом из нержавеющей стали AISI 304 пропускает мягкие включения без измельчения и держит подачу 4,8–30 м³/ч при напоре всего 6,5–15 м — рабочая точка здесь обратная точке подачи на фильтр, где нужен высокий напор при умеренном расходе.

Мощность серии FWO составляет 0,37–3 кВт, вес — 7–23 кг в зависимости от типоразмера, а температура среды допускается до 104 °C — этого достаточно и для холодной воды скважины, и для подогретой воды технологического контура. Ставить на линию промывки тот же насос, что стоит на подаче, — частая ошибка: паспортная кривая Q-H для чистой воды не совпадает с реальной рабочей точкой на взвеси, и насос либо не даёт нужного расхода, либо перегружает двигатель.

Мембраны обратного осмоса в водоподготовке: постоянное давление и частотный привод

Мембране обратного осмоса нужно постоянное давление на входе: колебания меняют отбор пермеата, и часть солей начинает уходить в фильтрат вместо концентрата. Дроссельная арматура держит давление грубо, а многоступенчатый насос с частотным приводом — точно, потому что скорость вращения меняется плавно вслед за сигналом датчика давления. Для этого узла водоподготовки подходят те же серии, что и для подачи на фильтры: FANCY CDL и FANCY CDM при напоре до 247 и 412 м соответственно закрывают как одноступенчатые мембранные блоки, так и многоступенчатые схемы с последовательными корпусами мембран.

Для менее нагруженных линий обратного осмоса — например, локальную установку в цехе розлива — хватает горизонтального многоступенчатого насоса FANCY CHL с подачей 2–20 м³/ч и напором 9–50 м при мощности 0,37–4 кВт, а полностью нержавеющее исполнение FANCY CHLF с теми же гидравлическими параметрами ставят там, где по регламенту производства проточная часть обязана быть цельностальной, а не чугунной с нержавеющей крыльчаткой.

Дозирование реагентов и рециркуляция: почему в водоподготовке ставят только нержавеющую сталь

Перекачка воды между баками накопления и подача на узел смешения реагентов означают постоянный контакт с коагулянтом, флокулянтом или раствором хлора — химически активной средой, и чугунный корпус в этом узле не ставят вовсе. По назначению это дозирующий насос в составе общей системы дозирования: он подаёт реагент равномерно, синхронно с расходом основного потока, а не залпом. Серия FANCY CHLF выполнена полностью из нержавеющей стали AISI 304 — корпус, рабочие колёса, диффузоры и вал, а не только рабочее колесо, — и производитель прямо указывает применение серии для водоподготовки, пищевых линий и розлива питьевой воды. Диапазон серии — 2–20 м³/ч при напоре 9–50 м и мощности 0,37–4,4 кВт, что закрывает типичный контур дозирования и рециркуляции на средней станции водоподготовки.

Для компактных станций с малым объёмом контура — коттеджный посёлок, локальная установка на предприятии — подойдёт FANCY MS: одноступенчатый нержавеющий насос на 3,6–20 м³/ч и 13–25 м напора, который производитель заявляет именно для небольших контуров водоснабжения и водоподготовки, подкачки на пищевых линиях, мойки и розлива.

Промывочный сток в водоподготовке: куда уходит соль и взвесь

Сток после регенерации фильтров и обратной промывки содержит взвесь фильтрующей загрузки и соль от регенерации ионообменных смол, и такую воду обычно отводят в приямок или на локальные очистные сооружения, а не сбрасывают напрямую в сеть. Насос в этом узле работает периодически и должен пускаться уверенно после паузы между циклами регенерации — обычный дренажный насос в чугунном исполнении на солевом стоке служит заметно меньше нержавеющего, потому что хлориды ускоряют точечную коррозию чугуна даже под катафорезным покрытием. Для этой задачи на станциях водоподготовки применяют погружной насос в нержавеющем исполнении; подробный разбор таких моделей и их паспортных параметров — на странице применения для очистных сооружений, где промывочный и дренажный сток разобран отдельным узлом.

Жёсткость и взвесь в воде: что сокращает ресурс уплотнения насоса для водоподготовки

Жёсткая вода оставляет на деталях насоса накипь, а нерастворённая взвесь работает как абразив на трущихся поверхностях механического уплотнения — оба фактора действуют на ресурс уплотнения насоса для водоподготовки одновременно, и на практике разделить их вклад сложно. Поэтому в сериях CDL, CDM, CHL, CHLF, CM, MHI и MS FANCY применяет уплотнение с парой трения графит — карбид кремния и эластомером Viton, а не более дешёвую пару графит-графит: карбид кремния держит истирание твёрдыми частицами заметно дольше графитовой пары. В сериях FDX и 2FDX используется уплотнение SiC/Carbon/SS304/Viton со стандартной температурой воды до 70 °C, а версия на 104 °C добавляет к цене 3 % — у FWO та же рабочая температура 104 °C входит в стандартную комплектацию уже без доплаты.

Вал у всей линейки выполнен из нержавеющей стали AISI 304, что снимает вопрос коррозии вала под уплотнением при контакте с водой повышенной минерализации — узел, который на чугунных насосах с обычным валом изнашивается быстрее самого уплотнения.

Многоступенчатые насосы для водоподготовки: CDL, CDM, CHL, CHLF, CM, MHI, MS

Многоступенчатый насос гонит воду через несколько рабочих колёс подряд, и каждая ступень добавляет свою долю напора при той же подаче — так одна платформа закрывает диапазон от 7 до 412 м без смены принципа действия. У FANCY для водоподготовки таких серий семь: вертикальные CDL и CDM с исполнениями CDLF и CDMF полностью из нержавеющей стали против базовых версий с чугунной головной частью и основанием; горизонтальные CHL, CHLF и CM с резьбовыми патрубками G20 для лёгкого монтажа; компактный MHI на 2–16 м³/ч и до 68,5 м напора для подпитки контуров и небольших технологических линий.

У серии CM резьбовые патрубки G20 сочетаются с разборной головкой корпуса — это упрощает обслуживание насосной части без демонтажа трубопровода. Разница между CDL и CDM — не в материале, а в компоновке и предельном напоре: CDM держит до 412 м против 247 м у CDL при большей паспортной подаче — 395 против 200 м³/ч, — и весит на верхних типоразмерах до 2480 кг против 1317 кг у CDL. Для тесной насосной станции водоподготовки, где важнее компактность, чем предельный напор, CDL занимает меньше места при сопоставимой гидравлике на средних типоразмерах.

Одноступенчатые FDX и вторая ступень 2FDX: когда одной ступени мало

Одноступенчатая серия FANCY FDX с колесом из нержавеющей стали AISI 304 держит подачу 4,2–12 м³/ч при напоре 14–27,8 м и мощности 0,37–1,8 кВт — этого хватает для чистой и слабоагрессивной воды на пищевых и фармацевтических линиях, где перед фильтром или дозирующим узлом не нужен высокий напор. Когда той же подачи мало по напору — например, вода идёт дальше по длинному трубопроводу или на верхние точки здания водоподготовки, — берут FANCY 2FDX: вторая ступень с дополнительным рабочим колесом поднимает напор до 31–56 м при той же подаче 4,2–12 м³/ч, что и у FDX.

Мощность у 2FDX выше — 0,75–3,7 кВт против 0,37–1,8 кВт у FDX, а вес растёт с 8–22 кг до 12–31 кг за счёт второго колеса и корпуса ступени. Обе серии держат температуру среды от −10 до 104 °C и работают на 2900 об/мин — по остальным параметрам линейки идентичны, различие только в числе ступеней.

Открытое рабочее колесо FWO: мягкие включения в водоподготовке и пищевых линиях

Открытое рабочее колесо не имеет переднего диска, который есть у закрытого, и поэтому пропускает мягкие включения через зазор между лопастями и корпусом, а не только через центральный канал — это техническое решение именно для загрязнённых потоков, а не универсальный выбор на все узлы станции. Серия FANCY FWO с таким колесом из нержавеющей стали AISI 304 держит подачу 4,8–30 м³/ч при напоре 6,5–15 м и мощности 0,37–3 кВт — производитель прямо указывает применение на пищевых линиях, перекачке суспензий и жидкостей с мягкими включениями, мойке технологического оборудования. В водоподготовке та же конструкция закрывает обратную промывку фильтров и перекачку воды с остаточной взвесью после осветлителей, где закрытое колесо забивается быстрее.

Вес серии FWO — 7–23 кг в зависимости от типоразмера, патрубки — от 32×25 до 65×50 мм, температура среды допускается до 104 °C. Для сравнения: закрытое колесо серий CDL и CDM держит напор в разы выше, но не рассчитано на регулярный проход твёрдых и волокнистых включений — выбор колеса определяется составом среды в узле, а не паспортной подачей насоса.

Материалы проточной части в узлах водоподготовки: AISI 304 и AISI 316

Базовый материал проточной части у всех десяти серий FANCY для водоподготовки — нержавеющая сталь AISI 304: корпус, рабочие колёса и диффузоры у CDL, CDM, CHL, CHLF, CM, MHI, MS, FDX, 2FDX и FWO выполнены из неё в стандартной комплектации. Вал во всей линейке — тоже нержавеющая сталь AISI 304, что исключает пару разнородных металлов на валу под уплотнением. Для более агрессивной воды — повышенное содержание хлоридов, минерализованная скважинная вода — доступно исполнение AISI 316: для серий CDL, CDM, CHL, CHLF и CM оно оценивается в цену базового исполнения плюс 35 %, а для FDX, 2FDX и FWO — плюс 30 %.

Разница между AISI 304 и AISI 316 — в добавке молибдена, который повышает стойкость к точечной коррозии от хлоридов; для нейтральной и умеренно жёсткой воды из городской сети AISI 304 работает без проблем годами, а переход на AISI 316 имеет смысл там, где анализ воды показывает повышенное содержание хлоридов или станция стоит на солоноватой скважине. Класс защиты двигателя у всей линейки — IP 55, класс изоляции обмотки — F, что соответствует нормальной эксплуатации в помещении насосной станции водоподготовки без прямого попадания воды на корпус двигателя.

Управление насосом станции водоподготовки: частотный привод и уставка давления

Насос перед мембраной обратного осмоса или на линии подачи с меняющимся притоком редко работает по прямому пуску без регулирования: частотный преобразователь меняет обороты двигателя вслед за сигналом датчика давления, удерживая уставку точнее, чем дроссельная заслонка на выходе насоса. Для многоступенчатых серий CDL и CDM частотное регулирование особенно заметно снижает энергозатраты на частичной нагрузке — насос на 2900 об/мин, работающий вполовину номинальной подачи через дроссель, тратит почти ту же мощность, что и на полной подаче, а тот же насос под частотным приводом снижает потребление пропорционально кубу оборотов.

Двигатель подключают к сети через щит с автоматикой защиты, и источнику питания это позволяет отключить насос при перегрузке раньше, чем перегреется обмотка. Резервирование на станции водоподготовки — отдельный вопрос управления, а не гидравлики: СП 31.13330.2021 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» задаёт требования к числу рабочих и резервных насосных агрегатов исходя из категории надёжности подачи воды, и для станции подготовки питьевой воды это обычно означает минимум один резервный насос на группу рабочих. Автоматика переключает агрегаты по счётчику моточасов и по показаниям датчика давления так же, как это делает шкаф управления на канализационной насосной станции, только уставки здесь настроены на давление, а не на уровень.

Какую серию FANCY ставить в узел водоподготовки

Материал проточной части и тип рабочего колеса сужают выбор до одной-двух серий, а конкретный типоразмер внутри серии подбирают по кривой Q-H на странице модели. Производительность каждой серии в таблице ниже дана по паспорту завода-изготовителя, а не по расчётной оценке. Ниже — сводка по всем десяти сериям, которые ставят на станциях водоподготовки, с диапазоном подачи, напора и мощности по паспортным данным заводов.

Полный ряд поверхностных многоступенчатых насосов с ценами и кривыми лежит в разделе поверхностных насосов; если та же станция обслуживает не только водоподготовку, но и общее водоснабжение объекта или технологические линии предприятия, посмотрите подборки для водоснабжения и промышленных предприятий — часть серий в этих подборках совпадает напрямую.

Типичные ошибки при подборе насосов для водоподготовки

Первая ошибка при подборе насоса для водоподготовки — ставить чугунный насос там, где вода дальше идёт на розлив или в пищевой цикл: даже катафорезное покрытие не убирает контакт воды с металлом полностью на сколах и в резьбе, а нержавеющая сталь AISI 304 у серий CDL, CDM, CHL, CHLF, CM, MHI, MS, FDX, 2FDX и FWO снимает вопрос на уровне материала. Вторая — выбирать насос подачи на фильтр по чистой, а не по загрязнённой загрузке: без запаса по напору на возросшее сопротивление насос не дотягивает подачу к моменту, когда фильтр максимально загрязнён и требует промывки.

Третья ошибка — ставить на линию обратной промывки тот же насос, что и на подачу: рабочая точка промывки требует низкого напора при повышенном расходе, и высоконапорный многоступенчатый насос там работает в невыгодной части кривой Q-H. Четвёртая — экономить на частотном приводе перед мембраной обратного осмоса: без него давление на входе мембраны колеблется вместе с притоком, а колебания сокращают ресурс мембранного модуля быстрее, чем работа при неизменном давлении. Если станция водоподготовки — часть более крупного объекта, посмотрите разделы для водоснабжения и очистных сооружений: часть насосов на объекте пересекается напрямую.