0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что определяет мощность двигателя в насосе

Основные параметры насосов

Основными параметрами насоса любого типа являются производительность, напор и мощность.

Производительность или подача, Q, (м³/сек) определяется объемом жидкости, подаваемой насосом в нагнетательный трубопровод в единицу времени.

Напор Н (м) характеризует удельную энергию, которая сообщается насосом единице веса перекачиваемой жидкости. Этот параметр показывает, на какую величину возрастает удельная энергия жидкости при прохождении ее через насос, и определяется с помощью уравнения Бернулли. Напор можно представить как высоту, на которую может быть поднят 1 кг перекачиваемой жидкости за счет энергии, сообщаемой ей насосом.

Мощностью насоса (мощностью, потребляемой насосом) назы­вается энергия, подводимая к нему от двигателя за единицу вре­мени. Мощность можно определить из следующих соображений. Каждая единица веса жидкости, прошедшая через насос, приобре­тает энергию в количестве Н, за единицу времени через насос про­текает жидкость весом pgQ. Следовательно, энергия, приобретен­ная за единицу времени жидкостью, прошедшей через насос, или полезная мощность насоса:

Nп = ρgQН

Мощность насоса на валу N больше полезной мощности Nпна величину потерь в насосе, которые учитываются коэффициентом полезного действия насоса:

N = Nп / ηн =ρgQН/ηн

Величина механических потерь (потери на трение в подшипниках, в уплотнениях, трение поверхности рабочих колес о жидкость) оценивается механическим КПД ηмех, который равен отношению оставшейся после преодоления механических сопротивлений гидравлической мощности к мощности, потребляемой насосом.

Объемные потери (потери энергии жидкости из-за разницы давлений на входе и выходе рабочего колеса, потери производительности при утечке жидкости через зазора насоса) оценивают объемным КПД ηv, равным отношению действительной производительности насоса Q к теоретической Qт.

Гидравлические потери (потери на преодоление гидравлического сопротивления подвода, рабочего колеса и отвода, потери напора) оцениваются гидравлическим КПД ηГ, который равен отношению действительного напора насоса к теоретическому.

Тогда КПД насоса равен:

Коэффициент полезного действия насоса характеризует совершенство конструкции и экономичность эксплуатации насоса и отражает относительные потери мощности в самом насосе.

Для центробежных насосов КПД насоса ηн – 0,6-0,7, для поршневых насосов – 0,8-0,9, для наиболее совершенных центробежных насосов большой производительности — 0,93 – 0,95.

Номинальная мощность двигателя больше мощности на валу вследствие механических потерь в передаче от электродвигателя к насосуи в самом электродвигателе:

ηпер— к.п.д. передачи,

ηдв к.п.д. двигателя.

ηн ηпер ηдв— полный к.п.д. насосной установки η, т.е.

Полный КПД характеризует полные потери мощности насосной установкой.

Установочная мощность двигателя Nуст рассчитывается по величине Nдвс учётом возможных перегрузок в момент пуска насоса:

Nуст = βNдв

гдеβ– коэффициент запаса мощности

Nдв, кВтМенее 11-55-50Более 50
β2 – 1,51,5 –1,21,2 – 1,151,1

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Типы нагрузок на насос

Постоянная мощность

Термин «постоянная мощность» используется для определённых типов нагрузки, в которых требуется меньший вращающий момент при увеличении скорости вращения, и наоборот. Нагрузки при постоянной мощности обычно применяются в металлообработке, например, сверлении, прокатке и т.п.

Постоянный вращающий момент

Как видно из названия – «постоянный вращающий момент» – подразумевается, что величина вращающего момента, необходимого для приведения в действие какого либо механизма, постоянна, независимо от скорости вращения. Примером такого режима работы могут служить конвейеры.

Переменный вращающий момент и мощность насоса

«Переменный вращающий момент» – эта категория представляет для нас наибольший интерес. Этот момент имеет отношение к нагрузкам, для которых требуется низкий вращающий момент при низкой частоте вращения, а при увеличении скорости вращения требуется более высокий вращающий момент. Типичным примером являются центробежные насосы.

Определив, что для центробежных насосов типичным является переменный вращающий момент, мы должны проанализировать и оценить некоторые характеристики центробежного насоса. Использование приводов с переменной частотой вращения обусловлено особыми законами физики. В данном случае это законы подобия, которые описывают соотношение между разностями давления и расходами.

Во-первых, подача насоса прямо пропорциональна частоте вращения. Это означает, что если насос будет работать с частотой вращения на 25% больше, подача увеличится на 25%.

Во-вторых, напор насоса будет меняться пропорционально квадрату изменения скорости вращения. Если частота вращения увеличивается на 25%, напор возрастает на 56%.

В-третьих, что особенно интересно, мощность пропорциональна кубу изменения скорости вращения. Это означает, что если требуемая частота вращения уменьшается на 50%, это равняется 87,5%-ному уменьшению потребляемой мощности.

Итак, законы подобия объясняют, почему использование приводов с переменной частотой вращения более целесообразно в тех областях применения, где требуются переменные значения расхода и давления. Поставщики предлагают ряд насосов со встроенным частотным преобразователем, который регулирует частоту вращения для достижения именно этой цели. Так же как подача, давление и мощность, потребная величина вращающего момента зависит от скорости вращения.

Требования к вращающему моменту для такого типа нагрузки почти противоположны требованиям при «постоянной мощности». Для нагрузок при переменном вращающем моменте потребный вращающий момент при низкой частоте вращения – мал, а потребный вращающий момент при высокой частоте вращения – велик. В математическом выражении вращающий момент пропорционален квадрату скорости вращения, а мощность – кубу скорости вращения.

Читать еще:  Газ 31029 двигатель троит

Это можно проиллюстрировать на примере характеристики вращающий момент/частота вращения, которую мы использовали ранее, когда рассказывали о вращающем моменте электродвигателя: когда электродвигатель набирает скорость от нуля до номинальной скорости, вращающий момент может значительно меняться. Величина вращающего момента, необходимая при определённой нагрузке, также изменяется с частотой вращения. Чтобы электродвигатель подходил для определённой нагрузки, необходимо чтобы величина вращающего момента электродвигателя всегда превышала вращающий момент, необходимый для данной нагрузки.

Центробежный насос при номинальной нагрузке имеет вращающий момент, равный 70 Нм, что соответствует 22 кВт при номинальной частоте вращения 3000 мин–1. В данном случае насосу при пуске требуется 20% вращающего момента при номинальной нагрузке, т.е. приблизительно 14 Нм. После пуска насоса вращающий момент немного падает, а затем, по мере того, как насос набирает скорость, увеличивается до величины полной нагрузки.

Очевидно, что нам необходим насос, который будет обеспечивать требуемые значения расход/напор (Q/H). Это значит, что нельзя допускать остановок электродвигателя насоса, кроме того, электродвигатель должен постоянно ускоряться до тех пор, пока не достигнет номинальной скорости. Следовательно, необходимо, чтобы характеристика вращающего момента совпадала или превышала характеристику нагрузки на всём диапазоне от 0% до 100% скорости вращения.

Любой «избыточный» момент, т.е. разница между кривой нагрузки и кривой электродвигателя, используется как ускорение вращения насоса.

Насосы без посредников и наценок ООО «НАСОСНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ» © 2001-2019
125635 , г. Москва , ул. Учинская, д. 7 Телефон/Факс: +7 (495) 984-80-95

Правила и особенности подбора мощности насоса

Мощность насоса, которая подводится к валу, именуется подводимой. Она определяется как сумма крутящего момента на валу устройства к его угловой скорости. В процессе подбора агрегата важно учесть следующие показатели: напор и расход, и коэффициент (КПД) насоса, кавитация и т.д. Подобранный насос должен функционировать с высочайшим КПД, без кавитации в необходимом диапазоне по напору и расходу.

Виды мощности прибора для скважины

Во время выпуска устройств на заводе-изготовителе применяются обозначения разновидностей мощности:

  1. P1 (кВт). Входная электромощность – та, которую электродвигатель забирает от электросети.
  2. P2 (кВт). На валу электродвигателя – та, которую он отдает на вал. Входная электромощность насоса P1 равняется мощности на валу электродвигателя P2, поделенной на КПД электродвигателя.
  3. P3 (кВт). Входной показатель гидронасоса равняется величине P2, когда муфта, которая соединяет вал устройства и вал электродвигателя, не расходует электроэнергию.
  4. P4 (кВт). Полезная мощность погружного гидравлического насосного оборудования — та, которая выходит в процессе функционирования в виде расхода и напора воды.

Без соответствующего опыта не рекомендуется самостоятельно выполнять монтаж насоса

Рассчитать показатель можно онлайн, есть специальный калькулятор.

Мощность погружного насоса и его КПД

Номинальный КПД электродвигателя центробежного насоса для водоснабжения – это отношение полезной мощности к той, что потребляется. Обозначение – η. Формула распределения: η = (Р2/Р1) * 100. КПД электродвигателя никогда не будет выше единицы (100%) ни при каких обстоятельствах, так как «вечного двигателя» не существует, а любые приводы имеют потери.

Мощность P1 электродвигателя больше на величину развивающихся в электродвигателе потерь механики и тепла Pvдв.

КПД — так именуется отношение гидравлики к мощности, которая подведена на валу скважинного устройства, а их разность сообщает о потерях в агрегате. Формула: η = (Р4/Р3) * 100.

Утрата мощности в центробежном насосном устройстве также получается из ряда составляющих, а именно:

  • Гидравлические;
  • Механические;
  • Объёмные потери Рvнас.

Погружные насосы для дачи можно купить в любом специализированном магазине

Общий КПД представляет собой сумму КПД всех потерь. КПД устройства характеризует степень совершенства конструкции в плане механики и гидравлики.

Номинальный напор

Напором именуют разность удельных энергий воды на выходе из агрегата и на входе в него.

Напор бывает:

  • Объёмный;
  • Массовый;
  • Весовой.

Перед покупкой насоса стоит все узнать у продавца все по поводу гарантии

Весовой имеет значение в условиях определенного и постоянного гравитационного поля. Он повышается с сокращением ускорения свободного падения, а когда присутствует невесомость, равняется бесконечности. Поэтому весовой напор, активно применяемый сегодня, некомфортен для характеристик насосов объектов летательных, космических.

Сегодня нередко для высоконапорных приборов стремительным напором и энергией расположения пренебрегают из-за их малости в сравнении со статикой.

Полная мощность израсходуется на запуск. Она подходит извне в качестве энергии привода электродвигателя или с расходом воды, которая подается к струйному аппарату под особым напором.

Грамотный подбор агрегата по параметрам

Подбор насоса для условий, которые заданы, – важный этап проекта установки и станции. Для выбора агрегата к установке нужно иметь исходные значения, которые характеризуют трубопроводные системы, и требования, что предъявляются к проекту.

В такие данные, которые составлены в виде проекта, должны войти:

  1. Информация о назначении и характере функционирования прибора.
  2. Характеристика гидравлики трубопроводной системы, в том числе потребляемая по максимуму и минимуму производительность станции Qmax и Qmin потребляемый напор, который соответствует максимуму и минимуму расходов Нmaх и Нmin.
  3. Данные об источниках или резервуарах питания.
  4. Данные о месте и условиях местоположения насоса.
  5. Данные об электродвигателях и источниках энергии.
  6. Особенные требования. По этим сведениям, применяя каталоги и справочники по насосному оборудованию, можно подобрать прибор по характеристикам и по коэффициенту быстроходности.
Читать еще:  Что относиться к двигателям внутреннего сгорания

Первостепенно выбирают тип и марку насоса по сводному графику рабочих зон оборудования назначения, которое ему соответствует. Выбор осуществляется для усредненных данных расходов и напоров. При подборе координаты с точками Qcp и Нср необходимо идти к тому, чтобы она проходила в середине рабочего поля подбираемого устройства.

Чтобы насос служил длительное время, следует вовремя менять изношенные детали

Применив каталог, надо найти рабочую характеристику подобранного устройства и выстроить совместную характеристику его и трубопровода (скважины). Таким выстраиванием получают рабочую координату, что соответствует Qcp и Hср. Зная Qmax и Qmin, пo кривой находят соответствующие значения КПД. Если эти данные не меньше минимума КПД, которое принято, то такое устройство удовлетворяет исходным данным по энергопоказателям. Для выстраивания характеристики станции можно воспользоваться также по универсальным параметрам устройства.

По формуле выполняют расчет максимума эллипсоидальной высоты всасывания, которые соответствуют Qmax, и в дальнейшем сравнивают её с минимумом по высоте всасывания, которая задана. Если геодезия всасывания по формуле получится больше заданной, то подобранное устройство удовлетворяет исходным значениям по своей кавитации. Необходимо выписать из каталога-справочника данные геометрии, механики и гидравлики подобранного оборудования.

Выбор устройства по коэффициенту быстроходности:

  1. Надо посчитать усредненные значения по расходу и напору Qcp и Hср, беря количество оборотов по стандарту функционирующего колеса, вычислить по формуле удельная частота вращения ns.
  2. По удельной частоте вращения и Qcp и Иср выбирают насосное оборудование. Так как в такой ситуации устройство выбирается с применением закона подобия для оптимальных данных КПД, то нет надобности в еще одной проверке по характеристике.
  3. Зная частоту вращения, по данным Qcp, п и вычисленную по формуле коэффициента кавитации Скр, надо найти значение вакуум-высоты всасывания насосного устройства Hв. Далее по формуле для Qmax нужно найти максимум значения эллипсоидальной высоты всасывания и сравнить её с той, что задана в целях снижения цены строительных работ. Если максимум значения эллипсоидальной высоты выше того, что задано, то насосное оборудование подходит и по кавитации.

Выбор насосного устройства по коэффициенту быстроходности комфортно выполнять в ситуации, если нет характеристик приборов, а имеются лишь данные, которые соответствуют оптимальному режиму функционирования. Также обязательно измеряется давление на станции (пример глубинного оборудования).

Важно правильно подобрать мощность насоса и само оборудование, тогда насосная установка или станция будет функционировать максимально качественно.

Онлайн журнал электрика

Статьи по электроремонту и электромонтажу

  • Справочник электрика
    • Бытовые электроприборы
    • Библиотека электрика
    • Инструмент электрика
    • Квалификационные характеристики
    • Книги электрика
    • Полезные советы электрику
    • Электричество для чайников
  • Справочник электромонтажника
    • КИП и А
    • Полезная информация
    • Полезные советы
    • Пусконаладочные работы
  • Основы электротехники
    • Провода и кабели
    • Программа профессионального обучения
    • Ремонт в доме
    • Экономия электроэнергии
    • Учёт электроэнергии
    • Электрика на производстве
  • Ремонт электрооборудования
    • Трансформаторы и электрические машины
    • Уроки электротехники
    • Электрические аппараты
    • Эксплуатация электрооборудования
  • Электромонтажные работы
    • Электрические схемы
    • Электрические измерения
    • Электрическое освещение
    • Электробезопасность
    • Электроснабжение
    • Электротехнические материалы
    • Электротехнические устройства
    • Электротехнологические установки

Выбор мощности электродвигателя насосной установки

Для того чтоб избрать тип и мощность электронасосной установки, нужно исходя из местных критерий решить вопрос о схеме водоснабжения. Подачу воды производят в главном через водонапорный котел либо водонапорный бак с приводом центробежных насосов от асинхронных движков.

Конкретная подача воды от насоса в распределительную сеть осуществляется в открытых ирригационных системах с приводом от асинхронных движков.

Для принятой схемы водоснабжения выбирают насос (почти всегда надежный и обычный в эксплуатации насос центробежного типа).

Для выбора насоса и определения его мощности по водопотреблению определяют требуемые подачу и напор.

Подачу Q н (л/ч) насоса находят из последующего соотношения:

где Qmaxч — вероятный наибольший часовой расход воды, л/ч, k ч — коэффициент неравномерности часового расхода, k сут — коэффициент неравномерности дневного расхода (1,1 — 1,3), η — КПД установки, учитывающий утраты воды), Q ср.сут — среднесуточный расход воды, л/сут.

Напор насоса выбирают таким, чтоб он мог подавать воду при нужном давлении в заданную точку. Требуемый напор насоса Ннтр определяется высотой всасывания Нвс и высотой нагнетания Ннг, сумма которых определяет статический напор Нс, потерями в трубопроводах H п и разностью давлений на верхнем Рву и нижнем Рну уровнях.

Беря во внимание, что напор H = P/ ρg , где Р — давление, Па, ρ — плотность воды, кг/м3, g — 9,8 м/с2 — ускорение свободного падения, g — удельный вес воды, к/м3, получаем:

Ннтр = Hc + H п + (1/ ρ ) х (Рву — Рну)

Читать еще:  Грубая работа двигателя мтз

Зная требуемые расход и напор, по каталогу выбирают насос подходящих характеристик с учетом вероятной частоты вращения приводного мотора. Дальше определяют мощность электродвигателя насоса.

По универсальной характеристике избранного насоса уточняют его подачу Qн напор Нн и определяют коэффициент полезного деяния η н и мощность насоса Рн.

Мощность (кВт) мотора привода насоса P дв = (k з х ρ х Qн х Нн) / (ηн х ηп),

где — k з коэффициент припаса, зависящий от мощности электродвигателя насоса: Р, кВт — (1,05 — 1,7), т.к. в реальных критериях работы насосов могут происходить утечки воды из напорного трубопровода (вследствие неплотностей соединений, разрывов трубопровода и пр, потому электродвигатели для насосов выбирают с неким припасом мощности. Чем больше мощность, тем меньше коэффициент припаса можно принять. Так для мощности электродвигателя насоса 2 кВт — k з = 1,5, 3 кВт — k з = 1,33, 5 кВт — k з =1,2, при мощности больше 10 кВт — k з = 1,05 — 1,1. ηп — КПД передачи (для прямой передачи 1, клиноременной 0,98, зубчатой 0,97, плоскоременной 0,95), ηн — КПД насосов поршневых 0,7 — 0,9, центробежных 0,4 — 0,8, вихревых 0,25 — 0,5.

Для центробежных насосов в особенности важен верный выбор угловой скорости насоса, потому что его производительность пропорциональна угловой скорости, напор и момент — квадрату угловой скорости, мощность — ее кубу: Q ≡ ω , H ≡ ω 2 , М ≡ ω 2 , P ≡ ω 3

Из этих соотношений следует, что при увеличении угловой скорости насоса мощность его растет, что может привести к перегреву электродвигателя. При занижении угловой скорости мотора напор насоса возможно окажется недостающим для расчетной подачи.

Выбирая электронасосный агрегат по каталогу, нужно учесть его рабочие свойства (рис. 1) и характеристику магистрали, на которую работает насос, другими словами зависимость меж подачей и суммарным значением напора, требуемого для подъема воды на заданную высоту, преодоления гидравлических сопротивлений и сотворения лишнего давления на выходе из нагнетательного трубопровода. Необходимо стремиться к тому, чтоб рабочая точка А находилась в зоне наибольших значений КПД агрегата.

Рис. 1. Свойства насоса при разных частотах вращения (1, 2, 3, 4), магистрали при разных степенях дросселирования (5, 6) и КПД (7) насоса при номинальной частоте вращения.

Тип электродвигателя выбирают, исходя из условии среды и особенностей монтажа. К примеру, для привода погружных насосов типа ЭЦВ используют электродвигатели мощностью 0,7 — 65 кВт специального выполнения типа ПЭДВ, рассчитанные для работы в буровых скважинах поперечником от 100 до 250 мм с подачей на высоту до 350 м. Обмотка статора мотора выполнена проводом с полихлорвиниловой гидростойкой изоляцией.

Электродвигатель совместно с насосом устанавливается в скважине погруженным в откачиваемую воду (рис. 3). Пример условного обозначения агрегата: ЭЦВ-6-10-80-М, где ЭЦВ-6 — электронасосный скважинный агрегат для воды с чертой «6» по поперечнику скважины, а конкретно — для скважины с внутренним поперечником 149,5 мм, 10 — номинальная подача насоса, м3/ч, 80 — номинальный напор, м, М — вид климатического выполнения по ГОСТ 15150-69.

Условное обозначение электродвигателя, используемого в агрегате: ПЭДВ4-144 (ПЭДВ — погружной электродвигатель водозаполненный, 4 — номинальная мощность, кВт, 144 — наибольший размер в поперечном сечении, мм).

Рис. 2. Электронасосный центробежный скважинный агрегат для воды: 1 — насос, 2 — обойма, 3 — головка, 4 — оборотный клапан, 5 — рабочее колесо, 6 — лопаточный отвод, 7 — муфта, 8 — движок, 9 — верхний подшипниковый щит, 10 — статор, 11 — ротор, 12 — нижний подшипниковый щит, 13 — днище, 14 — пробка, 15 — пробка-фильтр, 16 — шпилька, 17 — сетка, 18 — кожух

Рис. 3. Схема расположения агрегата в скважине: 1 — агрегат, 2 — водоподъемная колона, 3 — датчик «сухого хода», 4 — кабель, 5 — муфта, 6 — опорная плита либо оголовок, 7 — колено, 8 — кран трехходовой, 9 — манометр, 10 — задвижка, 11 — станция управления и защиты, 12 — хомут, 13 — фильтр

В приводе непогружных центробежных и вихревых насосов употребляют асинхронные короткозамкнутые движки я и движки с фазным ротором с гидростойкой изоляцией мощностью 1,5 — 55 кВт.

Погружные электронасосы зависимо от уровня залегания водоносного слоя эксплуатируют на глубинах 40 — 230 м.

Механическая черта центробежного насоса имеет вентиляторный вид. Момент сопротивления трения в подшипниках насоса Мс — 0,05 Мн.

Средний момент поршневого насоса при работе на магистраль, где поддерживается неизменный напор, не находится в зависимости от угловой скорости вращения. Запуск поршневого насоса осуществляется при открытой задвижке на напорном трубопроводе. По другому может произойти катастрофа.

Центробежный насос можно пускать как при открытой, так и при закрытой задвижке на напорном трубопроводе.

С учетом критерий среды, особенностей монтажа, нужной мощности и частоты вращения насоса по справочным таблицам выбирают электродвигатель соответственного типа.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector