Что такое характеристика насоса
Перейти к содержимому

Что такое характеристика насоса

  • автор:

1.4.2. Характеристики насосов и системы

Как насосы, так и системы имеют определенные характеристики, которые определяют возможность работы конкретного насоса в данной системе. Эти характеристики должны быть согласованы между собой так как в противном случае может происходить повреждение трубопровода или насоса. Различные авторы применяют разные названия характеристик, в данном случае используются термины, представленные в монографии А.В. Александрова [1].

а. Характеристики насосов:

Qпроизводительностьобъем воды подаваемой насосом в единицу времени — м 3 , на практике используют показательм 3 ;

Н– давление (Па) , развиваемое насосом при данной производительностиQ. Для насосов, перекачивающих воду, используют термин«напор». Он измеряется несистемной величиной, наглядной и удобной для практических целей – в метрах водяного столба (м. вод. ст.; 1м. вод. ст.=9.8 кПа). Также еще встречается старая единица измерения давления «техническая атмосфера» —атм.1атм.≈0.1 МПА. Для насосов зарубежного производства применяют также старую единицу –бар; 1бар≈ 1атм.

Таким образом, если отсутствуют потери в трубопроводах, напор Н– это высота, на которую насос может поднимать воду с производительностьюQ.

допустимыйкавитационный запас (ДКЗ) – минимальный напор (м. вод. ст.), или давлениеРвак(Па) которое должно быть на входе в насос, чтобы на лопастях рабочего колеса насоса не возникала кавитация – вскипание воды, когда давление в жидкости становится меньше давления ее насыщенных паров при данной температуре. Кавитация вызывает эрозионное разрушение металла и существенно снижает эксплуатационный ресурс насоса.

Давление перед входом в неработающий насос, входной патрубок которого находится на уровне всасываемой воды равно атмосферному Ра. Когда насос перекачивает воду давление уменьшается на давление для преодоления сопротивления движению водыРв. Кроме этого, давление падает по сравнению с неподвижной водой на величину динамического разряженияРд=. Когда насос поднят над уровнем засасываемой воды на высотуZн, у входа в него появится дополнительное разряжение давленияРzgZн. Следует также учесть давление насыщенных паров над поверхностью воды в насосеРнас. В итоге, для работы насоса без кавитации требуется выполнение следующего условия:

РаРв.- РдРzРнас> ρg∙(1.4)

Величину (Р*вак) для насоса определяют экспериментально на стенде, получая кривую, показанную на рис. 1.61 для стандартных условий:Ра= 101300 Па (На=10.3 м. вод. ст.),tв=20 0 С,Рнас.=2490 Па, (≈ 0.25 м.вод ст.). Скорость воды при входе в насос редко превышает 2 м/с, что даетРд≈ 2000 Па (≈ 0.2 м. вод. ст.).

Таким образом, в идеальном случае, если бы в насосе не было вращающихся частей, кавитационный запас составлял ≈ 4500 Па (0.45 м.вод ст.) и насос мог бы забирать воду с глубины 9.9 м (без учета сопротивления Рв). В реальности в центробежном насосе крыльчатка вращается с угловой скоростью ≈ 1400 ÷ 2800 об/мин что обуславливает высокие скорости обтекания лопастей и существенное падение давления на них. Поэтомупри номинальной производительности насоса достигает значений 4-5 м. вод. ст..

В мировой практике имеет обозначениеNPSH(Net Positive Suction Head). В отечественной технической литературе [ ] используется обозначение ДКЗ (допустимый кавитационный запас).

Для практических расчетов используют значение большее, чем , полученное на стенде, применяя коэффициентkзап =1.1÷1.4. Таким образом, =kзап. Значениеkзап =1.1 используется для насосов, работающих кратковременно (например, в балластной или осушительной системе). В этом случае возможное возникновение кавитации из–за неточности расчета, засоренности всасывающего трубопровода и пр. не может серьезно повредить насост.к. снижение его ресурса становится соизмеримо с общим межремонтным периодом, когда можно заменить рабочее колесо при плановом ремонте механизмов в МО.

Значение kзап =1.4 применяется для насосов, постоянно перекачивающих жидкость (циркуляционные насосы), где режим кавитации недопустим. К сожалению, в паспортах не указывается, какое значениеkзаппринято при назначении, поэтому приходится считать, что в паспортеkзап =1.0 и уже в расчетах принимать необходимый запас в зависимости от назначения насоса.

допустимая вакуумметрическая высота всасывания. Такая характеристика насоса использовалась от самого начала промышленного применения насосов. Это связано с тем, что большинство физических величин, определяющих начало кавитации и входящих в (1.4) для судна постоянны – насос работает на уровне моря при стандартной температуре 20 0 С. Судовому механику была удобна характеристика, показывающая на какую высоту насос может устойчиво (без кавитации и гидравлических ударов) поднимать воду.

Именно эта высота наглядно показывается мановакуумметром на всасывающем трубопроводе, на циферблате которого была нанесена красная черта границы опасного режима.

Зависимость (1.4) и характеристика кавитационный запасимеют более глубокий физический смысл, чем, но менее понятны для тех, кто эксплуатирует систему или производит ее наладку. Между этими двумя характеристиками существует простая связь (рис.1.61):

=НаРнас. (1.5)

Использование двух характеристик порождает путаницу – в паспортных данных насоса иногда под именем допустимой высоты всасыванияприводится значениекавитационного запасаи наоборот, что требует внимания со с стороны проектанта.

Рис. 1.61. Диаграмма взаимного расположения и

Следует отметить особую опасность работы насоса при значительном превышении сопротивления на входе в насос над Из-за падения давления происходит закипание жидкости не только на лопастях, а уже во всем объеме корпуса насоса. Сплошность потока нарушается и поскольку жидкость по трубопроводу движется по инерции, она ударяет по корпусу и рабочему колесу, находящимся в парогазовой среде . Происходят циклические гидравлические удары.. При приближении к этому режиму производительность насоса начинает падать, а его работа сопровождается резким шумом и вибрацией. У насосов производительностью 250-400 м 3 /ч и более может разрушиться корпус.

Nмощностьнасоса. Различаютгидравлическую мощность:

Nг(Вт)=Q(м 3 /с)∙Н(Па); (1.6)

потребляемуюмощность

где η– к.п.д. насоса, лежит в пределах 0.2÷0.8;

мощность приводного электродвигателя

где kискоэффициент использованиямощности двигателя.

Величина kиссоставляет 0.2÷0.7, она меньше единицы не только от того, что трудно подобрать электродвигатель, точно подходящий по мощности данному насосу, но и из-за необходимости иметь запас мощности для устойчивой работы, когда производительностьQнаходится вблизи правой границы рабочей части диаграммы характеристик насоса (см. далее пп.б).

В паспорте насоса и его обозначении приводятся характеристики при η≈max . например, обозначение насоса НЦВС 63/20 означает «насос центробежный вертикальный самовсасывающий с производительностью 63 м3/ч и напором при этой производительности Н=20 м. вод. ст.». Однако все перечисленные выше характеристики не являются постоянными для данного насоса – они меняются при изменении производительности Q. Эти зависимости отражается на диаграмме характеристик насоса. Данные по отечественным насосам приведены в Приложении 2.

б. Диаграмма характеристик насоса

Каждый из типов насосов имеет свой вид диаграммы. В качестве наиболее общего примера рассмотрим диаграмму характеристик центробежного самовсасывающего насоса, показанную на рисунке 1.60.

.

Рис. 1.61. Диаграммы характеристик насоса НЦВС-40/20 при частоте вращения электродвигателя 2900 об/мин, на воде с температурой 20 0 С

Центробежные насосы имеют «падающий» вид зависимости Н=f(Q) cо слабо выраженным максимумомНпри низких значенияхQ. На диаграмме выделена так называемая «рабочая часть», в пределах которой допустимо изменениеQ.

Слева от границы зоны рабочей части характеристика Н=f(Q)слабо выпуклая или горизонтальна. Производительность насоса при совместной работе с трубопроводом определяется равенством сопротивления трубопровода напору насоса. На выпуклой части характеристики насоса существуют две точки (А и Б на рис. 1.61) с одинаковым напором и разной производительностью

Это приводит к возникновению автоколебаний жидкости в трубопроводе. Такой характер работы насоса называется «помпаж» поскольку вода при этом вытекает из трубы так, как это происходит у старинных ручных пожарных помп – рывками. В таком режиме насос работает неустойчиво и при неблагоприятном стечении условий в системе могут происходить гидравлические удары. Поэтому «рабочая часть» начинается в зоне, где характеристика имеет явно выраженный наклонный вид. Однако, при малых значениях производительности мало значение кавитационного запасаНвак, что увеличивает высоту всасывания насоса. Справа «рабочая часть»характеристики ограничена из-за того, что за этой границей находится зона неустойчивой работы насоса, обусловленная уже особенностью характеристики «момент- число оборотов» электродвигателя. При этом могут происходить колебания скорости вращения электродвигателя, также приводящая к колебаниям скорости движения потока через насос, возникновению противодавления и разряжения. Все это может вызывать периодическую перегрузку двигателя и выход его из строя или гидравлические удары в насосе.

В связи с этим, надо стремиться к исключению работы насоса за правойграницей рабочей части, что особенно важно при большой длине трубопровода, присоединенного к нагнетательному патрубку насоса. Работа в зоне передлевой границей должна быть кратковременной, только в период запуска насоса.

Значение характеристики насоса Нвак(кавитационный запас) плавно нарастает с увеличением производительностиQ. Таким образом, при малой производительности высота всасывания насоса может повышаться до 7÷8 м. вод. ст.

Кривая потребляемой мощности Nп= f(Q)в соответствии с (1.4) имеет вид прямой или слегка выпуклой линии , что обусловлено «падающим» характером зависимостиН=f(Q).

Зависимость для к.п.д. – η = f(Q) имеет максимум при паспортной или несколько большей производительности насоса.

Наиболее спорной является зависимость =f(Q). В литературе 50- 60 гг. и конструкторской документации некоторых ЦКБ она имеет вид, показанный на рис. 1.63. В более поздних источниках она не приводится, но в паспортах указывается , например, «допустимая высота всасывания — 6 м». Хотя всегда следует иметь ввиду сделанное ранее замечание о возможной путанице между допустимой высотой и кавитационным запасом.

Из сопоставления зависимости (1.5) и кривой Нвакна рис. 1.61 можно сделать вывод, что криваядолжна быть наклонной. Скорее всего, ее горизонтальный вид (см. рис.1.63) в пределах рабочей части дает определенный запас, устанавливая реальное значение допустимой высоты всасывания у правой границы рабочей части. С позиций надежности работы насоса в системе такая форма вполне приемлема для расчетов, поскольку дает определенный запас, компенсирующий возможные неточности расчета.

Рассмотренные выше характеристики насоса необходимы для согласования его совместной работы с перекачивающим трубопроводом, который также имеет свои характеристики.

в. Характеристики трубопровода системы и согласование их с характеристиками насоса

Характеристика трубопровода Нс представляет собой зависимостьгидравлического сопротивленияперемещения по нему жидкости от скоростиvэтой жидкости.

Рис.1.62. Диаграмма характеристик системы: I-всасывающая часть; II— нагнетательная.

Зависимость имеет вид квадратичной параболыи обычно выражается в функции от расхода жидкости через трубуQ, который связан со скоростью:

Q=πd 2 v/4. (1.9)Когда в трубопроводе имеется насос (рис. 1.62), разделяющий трубопровод на всасывающуюIи нагнетательную частиII, характеристика всасывающей частиHвсстроится отдельно, как показано на рисунке. . При нулевом расходеНсна­чинается со значения геометрической высоты

Рис. 1.63. Согласованные характеристики системы и насоса; — — — — — положение характеристики Нвс в случае длительной работы насоса

подъема жидкости в системе Zc , аНвс-с высоты подъема жидкости к насосуZвс. Построение этих характеристик производится на основе гидравлического расчета, который будет дан ниже, в п. 2.7. Необходимость деления вызвана тем, что для обеспечения работоспособности системы с данным насосомНвснужно сравнивать снасоса, аНсс характеристикой насосаН.

Для этого характеристики системы накладываются на диаграмму характеристик насоса, (рис. 1.63).

Как дано в [ 1] должно соблюдаться условие >Нс+.

Работоспособность системы с данным насосом обеспечивается только при условии согласованияхарактеристик между собой. Пример согласования показан на рис. 1.63.

Рабочая(в отличии отпаспортной Q) производительность насосаQрабпри совместной работе с системой определяется точкойАпересечения характеристик насосаНи системыНс, в которой напор насоса равен гидравлическому сопротивлению системы.

Эта точка пересечения должна находиться в пределах рабочей части характеристики насоса. Кроме этого, точка Б-пересечения линиисНвсдолжна обязательно располагаться справа от точкиА,так как в противном случаеНвс будет превышать. Но такое положение, как отмечено выше, допустимо только в кратковременно работающих системах (балластной, осушительной). Для насосов же постоянно работающих, характеристикаН’вс(см. рис. 1.63) должна проходить ниже кавитационного запаса. Кроме рассмотренных ограничений, при согласовании следует учитывать ограничение по предельно допустимой скорости воды в трубопроводе, что может ограничивать значениеQраб.

Существуют насосы (как правило, льяльные), производители которых не предоставляют их характеристик, ограничиваясь лишь паспортными значениямиН, Q,, и иногда. При их согласовании необходимо, чтобы QрабQ,Н>Нс , Нвс <.

Для систем, у которых Zвс(см. рис. 1.62) существенно превышаетили( отопительная, водоснабжения и др.) для согласования их с соответствующими насосами достаточно выполнения условияН>Нс .

Процедура согласования и некоторые приемы будут рассмотрены ниже, в п. 2.7, посвященному гидравлическим расчетам.

г.Параллельное и последовательное включение насосов в системе

При параллельной работе двух насосов на одну систему их суммарная характеристика получается путем сложения на диаграмме значений Q характеристики каждого насоса. При одинаковых насосах, соединенных параллельно можно увеличить расход жидкости в магистралях системы, но не в два раза, а меньше, поскольку их результирующая характеристика становится более пологой относительно характеристики системы, как показано на рисунке 1.64-а.

Прибавка производительности зависит от крутизны характеристики системы. При параллельном включении двух насосов, неодинаковых по паспортным значениям НиQобеспечить их совместную устойчивую работу крайне сложно, в силу разных причин, которые здесь не рассматриваются, поскольку в реальном проектировании систем такой вариант следует исключать изначально.

Последовательное включение насосов (рис.1.64-б) позволяет увеличить суммарный напор, их характеристики суммируются «по вертикали». Наибольший выигрыш в приросте напора будет при «крутой» характеристике системы.

Рис. 1.64. Параллельное — а) и последовательное- б) соединение двух одинаковых насосов; Н 1 с – «крутая» характеристика системы; Н 2 с – пологая; Н(I+II) – суммарная характеристика соединенных насосов; Q и Н –приращения производительности и напора при разном виде Нс.

.Это используется в грузовых системах танкеров при выгрузке нефтепродуктов. Следует отметить, что насосы могут здесь иметь разные значения паспортных характеристик, однако насос, имеющий большее значение Qдолжен стоять первым по ходу движения жидкости.

Для быстрого соединения разными способами применяются насосы , которые на одном валу имеют две крыльчатки с раздельными входными и выходными патрубками. Эти патрубки имеют возможность параллельного или последовательного соединения. Подобные насосы применялись до 60-х годов и в общесудовых системах. При параллельном включении такой насос работал в балластной системе, обеспечивая малое время откачки балласта, а при последовательном соединении патрубков создавал высокий напор, требуемый в водопожарной системе. В современных источниках не удалось найти сведений о таких насосах, по–видимому в силу того, что последующие редакции Правил сильно ограничили использование водопожарных насосов не по прямому назначению.

Основные характеристики насосов

Вода — основа нашей жизни на Земле. Конечно, не всегда, когда мы говорим это слово, мы имеем в виду то, что можно использовать для питья. Намного чаще мы говорим о жидкости, которая используется в различных отраслях промышленности. Чтобы извлекать или перемещать воду еще лучше и эффективнее, было создано множество сложных конструкций, называемых насосами.

Все насосное оборудование имеет номенклатурные показатели, которые характеризуют основные особенности их работы и сферу применения.

Главные показатели и характеристики насосов для воды

Подача насоса

Подача насоса Q – объём жидкости, подаваемый насосом в единицу времени. Подача насоса определяется рабочей точкой на его характеристике и кроме конструктивных особенностей зависит от частоты вращения рабочего колеса и гидравлической характеристики сети. Чаще всего обозначается в кубометрах в час М3/Ч.

Напор насоса H

напор насоса

Напор насоса H – это, давление, создаваемое рабочим органом насоса, а простыми словами, давление, необходимое для того, чтобы протолкнуть жидкость на заданную высоту. Измеряется в метрах М

Напорно-расходная характеристика

Напорно-расходная характеристика — графическое отображение зависимости напора от его подачи, так называемая Q-H характеристика. Напорно-расходная характеристика, является основной характеристикой, используемой для выбора насосов и приводится в каталогах производителей в виде графиков. Необходима для правильной эксплуатации насосов и их подбора при создании различных перекачивающих установок.

Также напорно-расходная характеристика применяется для расчета рабочей точки гидравлической системы.

КПД насоса

КПД коэффициент полезного действия насоса – показатель, характеризующий отношение полезной гидравлической мощности к полной мощности, подводимой к насосу. Максимальное значение величины КПД характеризует оптимальный режим работы насоса. Различают оптимальный и номинальный режим работы насоса. Последний характеризуется допустимыми параметрами работы насоса, а оптимальный – это режим работы с такими параметрами, когда насос функционирует наиболее эффективно.

Кавитационный запас

Кавитационный запас – минимальное давление жидкости на входе в насос, при котором насос не будет кавитировать. Если насос работает с повышенным всасыванием, происходит разряжение на входе во всасывающий патрубок, давление падает, появляются пузырьки-каверны и жидкость преобразуется в пар. Появление пузырьков, которые лопаются при входе в патрубок нагнетания, ведет к возникновению процесса кавитации, наносящего серьезные повреждения механическим частям насоса. Кавитационный запас насоса обозначается как NPSHr (Net Positive Suction Head Required). Измеряется в метрах, М

Мощность насоса

Мощность насоса N – энергия, подводимая от двигателя к насосу в единицу времени, измеряется в ваттах, Вт

Характеристики насосов

От правильности выбора центробежного насоса зависит его энергоэффективность, скорость перекачивания воды, соответствие поставленным задачам. С оценки технических характеристик насоса начинается выбор агрегата. Даже в простых расчетах необходимо учитывать не только цифры, но и условия работы центробежного насоса на определенной локации.

Характеристики насоса чаще всего представляют в виде графиков, где от одного показателя зависит второй. Это объясняется взаимодействием параметров насосного оборудования. С построением графика намного проще определить точки соприкосновения и рассчитать, для какого значения одного показателя будет соответствовать другое. Даже если вы раньше не сталкивались с подобными расчетами, после изучения обзорного материала, будет понимание технических особенностей насосов.

Характеристики любого насоса

При выборе насосов технические характеристики можно условно разделить на ключевые и дополнительные. Для начала разберемся с перечнем основных параметров насосов, которые определяют работу насоса.

Производительность насоса – это количество кубометров или литров за час, которые может перекачать насос. Производительность насоса помогает определить, насколько эффективным будет агрегат для работы в определенных условиях.

Напор насосов – это техническая характеристика, которая обозначается в формулах в метрах. За счет нее вы можете определить, насколько высоко с помощью этого насоса можно поднять перекачиваемую жидкость. Если вам нужно поднимать жидкость из расположенного низко источника, либо транспортировать жидкость придется высоко, характеристики напора играют большую роль.

Мощность – это совокупность значений энергии, которая производится насосами за единицу времени.

Коэффициент полезного действия насоса – еще один важный параметр, который рассчитывают по двум показателям. Он означает отношение двух видом энергий насосов – полезной и потребляемой. КПД для удобства чаще переводят в проценты.

Для получения необходимых технических характеристик проводят замеры насоса. Для этого могут понадобиться манометр, дроссельная шайба. Для получения значения результативного параметра КПД потребуются просчеты производительности, мощности и напора.

Если вы не желаете использовать формулы, можно построить график работы насоса. В нем обозначают разные точки. Путем построения кривых на графике с возрастанием удастся проанализировать необходимые параметры. С помощью графика также можно установить плавность и бесперебойность работы конкретного насоса. Если график получается с плавным, постепенным возрастанием кривой, это означает отличные характеристики насоса. Хуже, когда кривая ступенчатая.

С построением кривой определяют рабочую характеристику насосов. Она определяет взаимоотношение между подачей оборудования и показателями напора. При пересечении этих двух характеристик обозначают на графике рабочую точку насоса.

Саму кривою делят на части – нисходящую и восходящую. Первый промежуток означает стабильную работу насоса, для восходящего участка кривой характерна неустойчивая работа с рисками срывов. Мощность холодного хода рассчитывают в момент отсутствия подачи жидкости для перекачивания. КПД в точке этого значения должен быть нулевым. Когда в насосе начинается подача воды, этот процесс сопровождается ростом показателя КПД. После достижения коэффициентом полезного действия своего предела, начинается снижение показателя.

Характеристики насоса и их регулирование

Настройки технических параметров призваны изменить подачу воды в насосе. Существует несколько способов регулирования технических характеристик насоса для достижения поставленных целей. Самым простым считают способ воздействия на систему путем установки регулирующего вентиля. Располагать задвижку можно только вблизи насоса, но не на всасывающем трубопроводе. Здесь важно просчитать правильное размещение задвижки, чтобы не допустить сбоя в системе.

Другой вариант – воздействие на показатели частоты вращения в насосе. Для этого потребуется установка специальных устройств. Существуют и другие способы регулирования технических параметров в насосе. Их внедрение предусматривает вмешательство в целостность насоса, поэтому это не всегда обосновано, безопасно.

В регулировании технических параметров насосов можно изменить количество рабочих ступеней, изменить наклон в установке рабочего колеса. Специалисты могут предложить и комбинированные варианты, когда для изменения технических характеристик используют сразу несколько подходов.

Как работают центробежные насосы?

Центробежный насос считается одним из самых востребованных на рынке. Он демонстрирует высокую мощность, позволяет использовать устройство на протяжении всего срока эксплуатации без износа. Используют такие виды насосов в разных целях – для промышленного назначения и бытового.

По техническим характеристикам насосы превосходят другие типы агрегатов из одной ценовой сетке. Эффективность центробежного насоса во многом зависит от рабочего колеса. Конструкцией предусмотрено центральное использование этого ключевого элемента.

Все рабочие колеса в центробежных насосах имеют по два диска, расположенных спереди и сзади на расстоянии нескольких сантиметров. За счет расположенных между ними лопастей производится перекачивание жидкости в системе.

Чтобы в рабочем режиме насос бесперебойно перекачивал жидкость, есть специальные уплотнители. Они предотвращают утечки и другие проблемы в работе центробежного насоса. Алгоритм работы любого насоса из этой категории представлен следующей пошаговой инструкцией:

  • при включении насоса вода из источника заполняет его;
  • при движении жидкость попадает в промежутки между лопастями;
  • с центробежной силой вода выталкивается к патрубку на выходе системы;
  • дальше вода продолжает двигаться за счет переменных значений давления рабочей камеры. В рабочей камере прослеживается снижение давление, а в выходящем патрубке оно высокое.

По такому алгоритму циркулирует жидкость в насосе. Сбои и остановка работы происходит при попадании воздуха. С воздушными пробками пропадает разница давления, поэтому весь процесс нарушается. Если вы обратите внимание на современные модели центробежных насосов, производители учитывают этот фактор, и предлагают в комплекте воздухоотводящие устройства.

Чтобы понимать взаимодействие всех технических параметров насосов, необходимо обозначить все конструктивные элементы. В центробежном насосе есть:

  • обратный клапан. Он удерживает небольшое количество воды в системе для запаса. При включении насоса обязательно заполняйте его жидкостью;
  • фильтры. Устанавливают на входном патрубке, куда поступает жидкость из источника. С помощью фильтров удается блокировать все сторонние частицы и загрязнения. Так, удается продлить работу центробежного насоса;
  • предохранительный клапан насоса. Предотвращает гидроудары;
  • дополнительные оснащения для автоматизации контроля и настроек насоса.

Все центробежные насосы отличаются между собой. Вы сможете подобрать оптимальные варианты оборудования с зависимости от поставленных целей.

От чего зависят технические характеристики насосов: вывод

Можно выделить ряд факторов, которые определяют работу насосов. Технические характеристики насосов зависят от движения рабочего колеса. Если оно вращается в обратном направлении, эффективность работы такого оборудования будет существенно ниже.

Из-за технических неполадок в работе насоса, которые могут быть вызваны попаданием сторонних предметов, засорения и прочих факторов оборудование может выйти из строя. Также к перечню условий относят неисправность в трубопроводе.

Соответственно, не только электродвигатель определяет работу насоса. Мощность электродвигателя не определяет однозначно возможности оборудования.

Если вы намерены обеспечить бесперебойную работу насосного оборудования, потребуется правильно подобрать соотношение ключевых характеристик насоса. Также ориентируйтесь на цену насоса. Оборудование может быть менее мощным, но эффективным. Мощные насосы стоят на порядок дороже, но вы должны определить, насколько такое оборудование нужно в условиях эксплуатации.

Характеристика насоса: напорная, гидравлическая, рабочая точка.

Характеристика насоса

Для правильной эксплуатации циркуляционных насосов и их подбора при создании различных перекачивающих установок необходимо знать как изменяются основные параметры насосов в различных условиях их работы.

Важно иметь сведения об изменении напора H, расхода мощности N и коэффициента полезного действия (КПД) насоса при изменении его подачи Q. В технике принято характеристики насоса представлять в виде графиков, которые характеризуют взаимное изменение основных параметров насоса в различных условиях работы.

  • Как получить технические характеристики насосов
  • Гидравлическая характеристика насоса
  • Рабочая характеристика насоса
  • Регулирование работы насоса
  • Видео по теме. Частные характеристики насоса

Как получить технические характеристики насосов

Основной считается зависимость подачи насоса от его напора, так называемую Q-H характеристику. Расход мощности и КПД являются уже следствием работы насоса по созданию подачи Q и напора H, которые и являются целью приобретения насоса.

Характеристика каждого насоса определяется только путем его испытания. Аналитические способы построения характеристик очень сложны и не дают достаточно надежных результатов.

Технические характеристики насосов получают при проведении испытаний.

Технические характеристики насосов

При испытании насоса жидкость совершает замкнутый цикл. Забираемая насосом из резервуара, жидкость подается в напорную сеть, состоящую из участка трубопровода с расходомером и дроссельной задвижкой, а потом снова возвращается в резервуар.

При этом вся энергия, получаемая жидкостью в насосе, поглощается преимущественно в дроссельной задвижке. Закрывая и открывая задвижку, можно изменять подачу насоса с нуля от нуля до некоторого максимального значения. Число оборотов насоса в течение одного опыта сохраняется постоянным.

При разных открытиях дроссельной задвижки производят замеры: подачи, напора, рабочее давление нагнетания насоса, давления всасывания, температуры жидкости и мощности, потребляемой насосом.

Гидравлическая характеристика насоса

Гидравлической характеристикой насоса – в зависимости от источника она может быть названа напорной характеристикой насоса – называют зависимость подачи от напора. Перед тем как перейти к описанию и её построению необходимо определиться с основными понятиями.

Основные параметры насоса

Подача q насоса (производительность насоса) – это количество жидкости, которое перекачивает насос в единицу времени. Обозначается буквой Q. Измеряется в кубических метрах в час(м 3 /ч), или литрах в час(л/ч).

Напор насоса – это удельная механическая работа, передаваемая насосом перекачиваемой жидкости. Другими словами напор это высота столба воды на которую насос способен поднять жидкость. Напор насоса обозначается буквой H. Измеряется в метрах водного столба (м).

Мощность – это полное приращение энергии, получаемое всем потоком в насосе в единицу времени. Обозначается буквой N. Измеряется в киловаттах(кВт)

КПД (коэффициент полезного действия) насоса – это отношение полезной мощность к потребляемой насосом. КПД является безразмерной величиной.

Замер подачи большей частью осуществляется мерной дроссельной шайбой или соплом по величине перепада давления до и после прибора; перепад давления измеряется дифференциальным манометром.

По данным замеров подачи, напора и мощности, определяют КПД насоса. В результате получают таблицу значений напора, мощности и КПД для последовательного ряда значений подачи насоса от нуля до некоторого максимального значения.

Опытные значения напора, расхода, мощности и КПД могут быть представлены в виде системы точек. Соединяя точки плавными кривыми, получаем непрерывную зависимость рассматриваемых параметров от подачи насоса при постоянном числе оборотов. Эти кривые являются основными характеристиками насоса при постоянном числе оборотов. Напор насоса обычно имеет большие значения при меньшей подаче и уменьшается с её возрастанием.

Отдельные типы насосов имеют отличные характеристики, например техническая характеристика центробежного насоса представляет собой плавную кривую, а у оборудования объемного типа график выглядит ступенчато.

Холостой ход насоса

Холостой ход насоса — это работа насоса при нулевой подаче

Мощность насоса при нулевой подаче имеет некоторое значение N, которое называется мощностью холостого хода. Величина мощности холостого хода зависит от типа насоса, его коэффициента быстроходности. При холостом ходе его полезная мощность равна нулю, и следовательно, КПД также равен нулю.

С возрастанием подачи КПД растет, достигая оптимального значения при режиме, близком к расчетному, а затем начинает падать. Такие характеристики дают достаточно полное представление о свойствах насоса в эксплуатации, если насос снабжен двигателем с постоянным числом оборотов.

Иногда возникает потребность в более сжатом выражении характеристики насоса. Тогда строят одну характеристику Q-H, помечая на ней точки с определенными значениями КПД. Зная для каждой точки характеристики подачу, напор и КПД, легко вычислить мощность.

При изменении частоты вращения, например 60% от номинала или 80% от номинала, характеристика Q-H насоса смещается ниже или выше номинальной.

При испытании и построении характеристики насоса, измеряют не только подачу и напор, но и расход мощности и КПД, которые также наносятся на график.

По составленному графику устанавливается оптимальный режим работы насоса, соответствующий максимальному значению коэффициента полезного действия (КПД) насоса. Затем определяются значения подачи, напора и мощности, соответствующие наиболее выгодным условиям работы насоса. Такой режим работы называется “Рабочей точкой” насоса.

Рабочая характеристика насоса

Рабочая характеристика насоса

Рабочая характеристика – это кривая, на которой отражена зависимость между подачей и напором насоса. На рабочей характеристике указывается рабочая точка.

Рабочая точка насоса – это точка на пересечении гидравлической характеристики сети и напорно-расходной (напорной характеристики) характеристики насоса.

Выбирают рабочую точку циркуляционного насоса уже на нисходящей ветки кривой Q-H. Это область устойчивой работы насоса. Восходящая часть кривой Q-H является областью неустойчивой работы, частых срывов подачи.

Мощность насоса при нулевой подаче имеет некоторое значение, которое называется мощность холостого хода. При работе на холостом ходу полезная подача (производительность) насоса равна нулю, а следовательно его КПД так же равен нулю – жидкость не перемещается. С возрастанием подачи КПД растет до своего оптимального значения, а затем начинает падать.

Техническая характеристика центробежного насоса дает достаточно полное представление о свойствах насоса в эксплуатации, его сильных и слабых сторонах, и его работе в трубопроводной сети.

Регулирование работы насоса

Регулирование работы насоса

Изменение технической характеристики насоса или характеристики системы для обеспечения требуемой подачи называется регулированием насосной установки и осуществляется несколькими способами.

Регулирование воздействием на систему является наиболее распространенным и простым способом. В этом случае регулирование осуществляется задвижкой или вентилем, устанавливаемым обычно в непосредственной близости от насоса на напорном трубопроводе. Такой способ регулирования называется дросселированием.

Дросселирование на всасывающем трубопроводе не рекомендуется из-за опасности возникновения кавитации. Каждому положению задвижки соответствует своя характеристика системы и рабочая точка перемещается от исходного значения подачи к требуемому.

Другим способом регулирования работы насоса является регулирование изменением частоты вращения насоса. Этот способ позволяет свести к минимуму потери, не требует изменения характеристики систему, но предполагает использование привода с регулируемой частотой вращения, либо специальных устройств.

Остальные способы изменения технической характеристики насоса требуют вмешательства в его конструкцию, например возможно:

  • уменьшить напор применив входной направляющий аппарат
  • регулировать подачу насоса путем изменения угла установки лопастей рабочего колеса
  • для многоступенчатого насоса можно воспользоваться изменением числа работающих ступеней.
Видео по теме. Частные характеристики насоса

На практике техническая характеристика насоса может изменяться и комбинированным способом регулирования, например изменением частоты вращения и дросселированием.

Перед выпуском оборудования в эксплуатацию снимают частные характеристики насоса. Одной из таких кривых является кавитационная зависимость. Такой график показывает как изменяется напор насоса с изменением давления на всасе. Частные кавитационные характеристики насоса необходимы для определения минимального подпора на всасе и исключения появления кавитации.

Вместе со статьей «Характеристика насоса: напор, подача, рабочая точка. Регулирование насоса.» смотрят:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *