Однажды бригада технического обслуживания установила чугунный насос с торцевым всасыванием на бетонной площадке за упаковочным цехом, направила выпускной патрубок в ливневую канализацию и оставила двигатель под открытым небом. После первого сильного дождя клеммная коробка наполнилась водой, произошло замыкание обмоток, и претензия по гарантии была отклонена. Предположение, лежащее в основе этой неисправности, является распространенным: поскольку водяной насос перекачивает воду, вся машина должна быть защищена от воздействия воды.
Это не так. Прокачка жидкости через гидравлический канал и защита двигателя от попадания жидкости — это две разные инженерные задачи.
Итак, являются ли водяные насосы водонепроницаемыми? Только гидравлический контур, контактирующий с жидкостью, рассчитан на работу в жидкой среде. Двигатель, клеммная коробка и места ввода электропроводки защищены лишь в той степени, на которую позволяет заявленный класс защиты корпуса, и большинство насосов общего назначения, предназначенных для работы на поверхности, не рассчитаны на погружение в воду или даже на полное попадание дождя без укрытия.
Способность вашего насоса выдерживать брызги, дождь или полное погружение в воду зависит от класса защиты корпуса, герметичности кабельного ввода и механической конструкции — а не от того, что он называется "водяным насосом"."
Основные выводы
- "Водонепроницаемость" не является отдельной категорией в каталогах насосов — степень защиты от проникновения определяется классом защиты корпуса и типом насоса.
- Обычный поверхностный насос может справляться с перекачкой воды внутри, но выйти из строя, если дождевая вода попадет в клеммную коробку двигателя.
- Настоящие погружные насосы оснащены герметичными двигателями, заполненными маслом или водой, которые рассчитаны на постоянное нахождение под водой, а не просто на защиту от брызг.
- Классы защиты IP и обозначения двигателей (TEFC, защита от капельного попадания) описывают две разные вещи, и необходимо проверить оба этих параметра.
- Большинство отказов в полевых условиях связано с местами ввода кабеля, образованием конденсата или затоплением колодцев — а не с самим влажным концом кабеля.
Краткий ответ: Проверьте конструкцию насоса и класс защиты корпуса
Водяной насос является "водонепроницаемым" лишь в той степени, в какой это допускают его класс защиты корпуса и категория насоса. Перекачиваемая жидкость удерживается внутри мокрого конца благодаря уплотнениям и прокладкам; защита двигателя обеспечивается отдельным барьером — его корпусом, клеммной коробкой и кабельным вводом. Если этот барьер рассчитан на сухую эксплуатацию в помещении, никакая прочность литья не удержит дождь, разносимый ветром, от попадания в обмотки.
Три простых вопроса позволяют разрешить большинство споров, связанных с закупками. Является ли насос наземным, предназначенным для установки на открытом воздухе или полностью погружным? Какой код защиты IP или класс защиты NEMA указан на заводской табличке двигателя?
Как будут располагаться кабельный ввод, клеммная коробка и уплотнение вала при фактической установке? Если эти три параметра соответствуют условиям на месте монтажа, насос работает в соответствии с проектными требованиями. Если же это не так, вода найдет самый простой путь проникновения внутрь.
Влажная часть не является корпусом двигателя
Каждый центробежный водяной насос состоит из рабочей части и приводной части. Рабочая часть — рабочее колесо, спиральный корпус, впускное и нагнетательное отверстия, механическое уплотнение или сальник — предназначена для удержания жидкости под давлением. Она является "водонепроницаемой" в том смысле, что не должна давать утечек при рабочем давлении.
Эту задачу решают выбор материала, конструкция прокладки и правильное сочетание уплотняющих поверхностей.
Корпус двигателя представляет собой отдельный барьер, выполняющий иную функцию. Его задача — предотвратить попадание влаги, пыли и посторонних предметов на обмотки под напряжением и подшипники. В насосах с прямоприводным двигателем эти две зоны расположены на одном валу, но разделены механическим уплотнением и капельником или капельным кольцом.
Утечка мимо механического уплотнения не обязательно приведет к немедленному затоплению двигателя, но повторяющиеся утечки, образование конденсата внутри кронштейна или попадание дождя через незагерметизированную клеммную коробку непременно приведут к этому. Компания Grundfos описывает центробежную конструкцию и роль уплотнений в этом разделении в своем Курс по основным типам насосов.
Практическое следствие: насос, рассчитанный на давление 10 бар на входе, все равно может выйти из строя, если на его клеммную коробку направить струю из садового шланга, если эта коробка предназначена только для эксплуатации в сухих помещениях.
Напорные насосы, насосы для наружной установки и погружные насосы
Самый быстрый способ ответить на вопрос "подходит ли этот насос для моего объекта?" — определить, к какому семейству он относится.
Наземные насосы
Наземные насосы работают в сухом состоянии и засасывают воду через всасывающий трубопровод. Их двигатели, как правило, имеют конструкцию TEFC (полностью закрытая с вентиляторным охлаждением) или открытую каплезащитную конструкцию. Они выдерживают воздействие влажности окружающей среды и случайные брызги, но не предназначены для промывки из шланга, погружения в воду или нахождения в затопленной яме.
Затопленный подвал может вывести из строя поверхностный бустерный насос, даже если он и предназначен для перекачки воды.
Насосы для использования на открытом воздухе
Комплекты для наружной установки включают в себя функции, которых нет у насоса в базовой комплектации: герметичную клеммную коробку с крышкой на прокладке, кабельные вводы с сальниками, двигатель с более высоким классом защиты IP, а также, в некоторых случаях, козырек или кожух из нержавеющей стали. Эти агрегаты выдерживают воздействие дождя, брызг от ветра и промывку в пределах заявленных технических характеристик. Они по-прежнему не являются погружными — попадание стоячей воды на двигатель приведет к аннулированию гарантии.
Погружные насосы
Погружной насос сконструирован для непрерывной работы в полностью погруженном в воду состоянии. Корпус двигателя герметично закрыт, зачастую заполнен маслом или водой для охлаждения, оснащён двойным механическим уплотнением на валу и имеет литой или герметично залитый кабельный ввод. Погружные насосы для дренажа и откачки воды, такие как те, что описаны в документации Grundfos по дренажу, разработаны на основе этого принципа (Брошюра Grundfos № 486).
Погружные устройства — это единственная категория, в которой на вопрос "водонепроницаемы ли они?" можно честно ответить «да» — но только при соблюдении номинальной глубины погружения, режима эксплуатации и температуры жидкости.
Серия насосов | Влажная часть, подверженная воздействию | Двигатель, подверженный воздействию | Типовой корпус | Будет ли безопасно, если сайт затопит? |
|---|---|---|---|---|
Поверхность (в помещении) | Только вода из водопровода | Сухой воздух в помещении | ODP или TEFC с низким показателем IP | Нет |
Поверхность, пригодная для использования на открытом воздухе | Насосная вода + погодные условия на обсадной колонне | Дождь, брызги от ветра | Класс защиты IP54 или выше, исполнение TEFC | Нет (только заставка) |
Струйный / самовсасывающий для наружной установки | Накачанная вода, периодические утечки при заправке | Наружная атмосфера | Герметичный корпус TEFC с уплотнительными прокладками | Нет |
Погружной дренаж | Непрерывное погружение | Непрерывное погружение | Герметичные, часто заполненные маслом | Да, в пределах номинальной глубины |
Погружная скважина | Постоянное погружение в скважину | Непрерывное погружение | В воде / в банках | Да, именно для этого и создано |
Эта таблица отражает те вопросы, которые инженер по закупкам должен обсудить до подписания заказа на поставку, а не после того, как насос уже будет доставлен на объект.
Как читать информацию об IP-классе и корпусе двигателя
Важны две системы маркировки. Код защиты по стандарту МЭК (например, IP54, IP55, IP68) описывает степень защиты от проникновения твердых частиц и воды. Первая цифра указывает на защиту от пыли и твердых частиц, вторая — на защиту от воды: от вертикального попадания капель до полного постоянного погружения.
Классификация корпусов по стандарту NEMA охватывает те же области, но с использованием иной терминологии: TEFC, ODP (открытый, защищенный от капельного попадания воды) и варианты для промывки.
Несколько простых правил помогут покупателям избежать неприятностей. Водонепроницаемый двигатель выдерживает вертикально падающую воду; при наклонном брызге это правило не действует. Двигатель с классом защиты IP54 защищен от пыли и брызг с любой стороны, но не предназначен для работы под струей воды или при погружении в воду.
Под водой следует устанавливать исключительно двигатели с классом защиты IP67 или IP68, встроенные в насосы, специально предназначенные для погружного использования, при этом ограничения по глубине и продолжительности работы остаются в силе. Технические паспорта производителя — например, Технические характеристики Jabsco 8860 — укажите эти ограничения для каждой конкретной модели, а не для всего семейства насосов.
Еще два нюанса, на которые следует обратить внимание на заводской табличке. Класс изоляции и тепловая защита не равнозначны степени защиты от проникновения; двигатель класса F все равно может выйти из строя из-за попадания влаги. Кроме того, указанные характеристики применимы к двигателю в том виде, в каком он поставляется — просверливание дополнительного отверстия для кабеля в клеммной коробке приведет к его выходу из строя.
Ошибки при монтаже, приводящие к попаданию воды в двигатель
Большинство обращений по поводу того, что "насос вышел из строя, и мы не знаем, почему", связано с одной и той же горсткой ошибок при монтаже. Причина почти никогда не кроется в рабочей части насоса.
Незагерметизированный кабельный ввод или ввод неподходящего размера
Кабельный ввод является наиболее распространённым местом проникновения влаги в наружные насосы. Если ввод, рассчитанный на кабель диаметром 10 мм, зажимается на кабеле диаметром 7 мм, в клеммной коробке образуется капиллярный канал. Дождевая вода проникает по оболочке кабеля и скапливается на клеммах.
Используйте сальник подходящего размера, затяните его с соблюдением момента затяжки и, если это допускает стандарт, установите капельную петлю под входом.
Клеммная коробка осталась открытой или незапечатанной после проведения технического обслуживания
Техники снимают крышку клеммной коробки, чтобы подключить двигатель, и забывают установить прокладку, перекручивают винт или оставляют отверстие открытым. В результате коробка по степени защиты IP становится не хуже дуршлага. Это самая предотвратимая неисправность во всем списке — и самая частая.
Насос, установленный в колодце, который может затопиться
Непогружной насос, установленный в отстойнике, подвале или помещении, подверженном затоплению, выйдет из строя, даже если в обычных условиях он работает всухую. Необходимо либо поднять агрегат выше максимально возможного уровня затопления, либо выбрать погружной насос.
Игнорирование образования конденсата внутри двигателя
Насосы, которые периодически включаются и выключаются в условиях высокой влажности, впускают и выпускают влажный воздух из двигателя. Охлаждающиеся обмотки вызывают конденсацию этой влаги внутри. С течением времени вода, проводящая электричество, скапливается в самой низкой точке.
Решить эту проблему можно с помощью сливных пробок, обогревателей или непрерывной работы с низкой нагрузкой; игнорирование проблемы не поможет.
Установка мотора с защитой от капельного воздействия в горизонтальном положении на открытом воздухе
Открытые мотор-редукторы с защитой от попадания капель предназначены для эксплуатации в помещениях в вертикальном положении. При установке на открытом воздухе или в любом горизонтальном положении в условиях дождя в течение одного сезона в них попадает вода через вентиляционные отверстия.
Контрольный список перед установкой вблизи водоемов
Прежде чем остановить свой выбор на какой-либо модели, ознакомьтесь с этим списком. Он специально составлен кратко — каждый пункт соответствует реальному варианту отказа, рассмотренному выше.
- Определите тип насоса по заводской табличке: наземный, для установки на открытом воздухе или погружной.
- Определите класс защиты двигателя (IP) или обозначение NEMA и сопоставьте его с наихудшими условиями эксплуатации на объекте, а не со средними показателями.
- Убедитесь, что кабельный ввод соответствует диаметру кабеля и что все неиспользуемые вводы закрыты заглушками, рассчитанными на соответствующую нагрузку.
- Убедитесь, что прокладка клеммной коробки установлена, не повреждена, а крышка затянута с одинаковым усилием.
- Сверьте высоту установки с максимальным достоверным уровнем паводка для котлована или площадки.
- Для подводных аппаратов необходимо уточнить номинальную глубину погружения, минимальную глубину погружения и тип соединения кабеля.
- Для наземных насосов, устанавливаемых на открытом воздухе, необходимо предусмотреть навес или кожух, если степень защиты двигателя ниже IP55.
- План мер по предотвращению образования конденсата на двигателях с периодической нагрузкой, эксплуатируемых во влажной среде.
Если какой-либо пункт остался нерешенным, насос нельзя включать вблизи воды.
Вопросы и ответы
Можно ли сделать неводонепроницаемый насос водонепроницаемым, установив на него кожух или защитный кожух?
Навес, сооруженный на месте, может повысить степень защиты от дождя до защиты от брызг, но он не способен превратить мотор, защищенный от капель, в погружной. Кроме того, кожухи удерживают тепло, что может привести к снижению номинальной мощности мотора. Используйте кожухи в качестве дополнения к оборудованию с надлежащей степенью защиты, а не в качестве его замены.
Двигатель моего насоса намок, но все еще работает. Стоит ли оставить все как есть?
Нет. Влага внутри двигателя постепенно разрушает изоляцию даже после высыхания. Измерьте сопротивление изоляции относительно земли с помощью мегомметра; если показатель низкий или имеет тенденцию к снижению, это означает, что обмотка уже повреждена.
Профилактическая остановка или перезапуск обходятся дешевле, чем внеплановый сбой в часы пикового спроса.
Насосы из нержавеющей стали по умолчанию более водонепроницаемы, чем чугунные?
Нет. Нержавеющая сталь повышает коррозионную стойкость рабочей части и внешних поверхностей, но не степень защиты двигателя. Насос из нержавеющей стали с клеммной коробкой с низким классом защиты так же уязвим к попаданию влаги, как и его чугунный аналог.
Всегда проверяйте номинальные характеристики двигателя отдельно от материала корпуса.
Можно ли использовать погружной насос в надземном режиме, если мне больше нравится его герметичный двигатель?
Некоторые погружные насосы могут работать в сухом монтаже в охлаждающей рубашке, однако большинство из них для охлаждения двигателя используют окружающую воду и на открытом воздухе перегреваются. Перед этим необходимо убедиться в соответствии конкретной модели требованиям к сухому монтажу и необходимости охлаждения за счет проточной воды.
Какой класс защиты следует указать для насоса, устанавливаемого в зоне, подвергающейся промывке водой, где обрабатываются пищевые продукты или химические вещества?
Выберите модель, рассчитанную на прямой напор воды и частую очистку, с коробкой выводов из нержавеющей стали и герметичными кабельными вводами. Убедитесь в химической совместимости прокладок с используемыми моющими средствами. Рассматривайте промывку как режим непрерывной эксплуатации, а не как эпизодическое мероприятие.
Заключение
Итак, являются ли водяные насосы водонепроницаемыми? Только в том конкретном смысле, который допускает их конструкция. В рабочей части по определению находится перекачиваемая жидкость; двигатель и электрический корпус защищены лишь в той степени, в какой это допускают их класс защиты IP или NEMA, кабельные вводы и особенности монтажа.
Наземный насос выдерживает воздействие влажности окружающей среды, насос для установки на открытом воздухе — дождь и брызги, а только настоящий погружной насос способен выдерживать постоянное погружение в воду в пределах указанных технических характеристик. Сопоставьте серию насоса и класс защиты корпуса с фактическими условиями эксплуатации на объекте, проверьте клеммную коробку и кабельный ввод перед подачей напряжения, и ответ на вопрос, является ли ваш водяной насос водонепроницаемым, станет технической характеристикой, которую вы контролируете, а не просто надеждой.