Производительность насоса — ХимТех

Наряду с напором и мощностью производительность относится к числу важнейших параметров насоса. Значение этих характеристик – определяющий критерий при выборе оборудования. Покупка насосного агрегата начинается с выяснения, удовлетворяет ли производительность устройства предъявляемым требованиям. О ней и пойдёт речь в нашей сегодняшней статье.

Что такое производительность насоса

Под производительностью насоса, она же подача или объемный расход, понимают объем жидкости, перекачиваемый оборудованием в единицу времени. Параметр обозначается буквой Q. Основные единицы измерения – м3/с, м3/ч, л/с, л/ч. Максимальное значение данной технической характеристики указывают на идентификационной табличке каждого насоса – шильде.

Производительность включает только объем реально перемещенной жидкости, обратные утечки не учитываются. Соотношение теоретического и реального расходов называют объемным КПД. У современного насосного оборудования уровень герметизации очень высок, поэтому реальная производительность практически равна теоретической.

Иногда вместо объемного расхода пользуются массовым. В этой ситуации величину подачи измеряют не объемом, а массой перемещаемой жидкости в единицу времени. Массовый расход обозначают буквой G.

Соотношение между массовым и объемным расходом выражается формулой:

Где ρ – плотность перекачиваемой жидкой среды.

Способы измерения производительности

• Ротаметр. Прибор представляет собой стеклянную трубку с поплавком, немного расширяющуюся кверху. Ротаметр вмонтирован в трубопровод, для измерения прибор снабжен шкалой и калибровочным графиком. С ростом подачи поплавок поднимается вверх. Вид калибровочного графика определяется конструкцией измерительного прибора и свойствами жидкой среды.
• Дифманометр с мерной диафрагмой. Прибор выглядит как U-образная трубка с жидкостью. Диафрагма в виде переборки с отверстием ставится в трубопровод, трубка подключается двумя шлангами, подсоединенными перед диафрагмой и за ней. Жидкости в трубопроводе и дифманометре не перемешиваются. Напор перекачиваемой жидкой среды после прохода через диафрагму снижается. По шлангам напор передается жидкости в U-образной трубке. Чем выше производительность, тем больше отличается напор с обеих сторон диафрагмы и тем выше разница между уровнями жидкости в двух ветвях дифманометрической трубки. Измерительные показания дифманометра переводятся в подачу с помощью градуировочного графика.
• Автоматические измерительные приборы. Информация о величине подачи передается на компьютер в виде электрического сигнала.

На что влияет производительность

Потребительские свойства насоса выражаются зависимостью напора от подачи. Максимальной подаче соответствует минимальный напор, и наоборот.

График зависимости получают опытным путем и заносят в сопровождающую техническую документацию. Если по каким-либо причинам соответствующая информация отсутствует, ее запрашивают на предприятии-изготовителе или самостоятельно тестируют оборудование на месте.

Длительная бесперебойная работа насоса возможна только при соответствии производительности условиям эксплуатации. Обычно требуемая величина объемного расхода известна заранее, поскольку оборудование подбирают под конкретную трубопроводную систему.

Производительность, м³/ч	Подходящий тип насоса
До 10	Бочковые, насосы-дозаторы, винтовые, импеллерные, полупогружные центробежные, мембранные, химические центробежные, оборудование для дезинфекции
10 – 100	Винтовые, импеллерные, полупогружные центробежные, мембранные, химические центробежные

Каждый тип насосного оборудования используют в определенной сфере применения. В ряде случаев возможные направления использования перекрываются. Например, винтовые насосы в отдельных областях успешно конкурируют с центробежными.

Если эксплуатационным требованиям удовлетворяют сразу несколько типов насосов, предпочтение отдают оборудованию, наиболее подходящему к конкретной величине производительности. Учитывают цену и затраты на эксплуатацию, включая размер потребляемой мощности и расходы на обслуживание или ремонт.

Расчет производительности, взаимосвязь с типом насоса

Конструкция и принцип действия насоса влияют на характеристику производительности и способ расчета. На величине параметра отражаются частота оборотов или тактов, свойства жидкости, характеристики трубопровода. При самовсасывании, увеличении плотности и вязкости жидкости подача снижается.

Центробежные

Центробежные насосы показывают высокую производительность, отличаются равномерностью подачи, однако показатели резко снижаются с возрастанием напора. По величине напора модели центробежного типа уступают оборудованию с мембранной, винтовой или импеллерной конструкцией.

С ростом производительности растет потребляемая мощность, а КПД проходит через максимальное значение и начинает уменьшаться. Наиболее благоприятный эксплуатационный режим при заданной частоте оборотов достигается при максимальном КПД.

Зависимость напора, потребляемой мощности и КПД от производительности при постоянной частоте оборотов отражается в универсальной характеристике. Показатели зависимости получают при проведении контрольных испытаний.

Насосы центробежного типа с несколькими колесами на одном валу называют многоступенчатыми. Жидкость поочередно перемещается через каждое из колес. При одинаковом с одноступенчатым насосом объемном расходе у многоступенчатого устройства напор будет больше.

Способы регулирования подачи:

• Изменение частоты оборотов рабочего колеса. С уменьшением частоты оборотов колеса снижается производительность насоса. Данный способ регулировки наиболее эффективен с энергетической точки зрения, поскольку со снижением подачи сокращается напор насоса, соответственно, уменьшается потребление электроэнергии. До сравнительно недавнего времени широкому применению рассматриваемого способа мешала высокая стоимость преобразователей частоты. Сегодня промышленность массово выпускает преобразователи частоты надлежащего качества, произошло снижение цен, что сказалось на изменении ситуации в пользу подобного способа регулировки.
• Смена положения задвижки на напорном трубопроводе. Изменение производительности достигается за счет регулирования задвижкой гидравлического сопротивления в трубопроводной системе. Чем сильнее открыта задвижка, тем выше подача. Этот способ проще, чем изменение частоты оборотов, но более затратен с точки зрения энергопотребления. При снижении производительности положением задвижки уменьшается КПД, а напор возрастает. Явление сопровождается бесполезным расходом энергии.
• Байпасирование. Производительность регулируют байпасом – обходным путем с задвижкой для отвода части жидкости из напорного трубопровода во всасывающий. Подачу изменяют положением задвижки. Величину изменения можно определить по разнице показаний двух дифманометров, установленных перед и после байпаса. При открытии задвижки байпаса возрастает производительность и потребляемая мощность, а КПД снижается. По этой причине данный способ регулировки подачи энергетически менее эффективен по сравнению с изменением частоты оборотов колеса.

Объемный расход устройств центробежного типа определяют по формуле:

• Q – производительность, м³/с
• b₁, b₂ – ширина колеса на внутренней и внешней окружности, м
• D₁, D₂ – внешний диаметр впускного отверстия и колеса, м
• σ – толщина лопаток, м
• z – количество лопаток
• c₁, c₂ – радиальные составляющие абсолютной скорости на входе и выходе из колеса, м/с

Мембранные

Агрегаты мембранного типа обеспечивают высокий напор в нагнетательной линии, при этом величина напора практически не сказывается на производительности. Ввиду инерционности движения мембранные устройства работают с малой частотой, что выливается в низкую подачу.

Винтовые

В винтовых насосах жидкость перекачивается вращением одного или нескольких сцепленных винтов. Профиль винтов позволяет герметично изолировать нагнетающую область от всасывающей.

При вращении винтов во впадинах между корпусом и винтом создаются заполненные жидкостью зоны замкнутого пространства. Жидкая среда постепенно перемещается вдоль винтовой оси в сторону нагнетающей области.

Вращательное движение винтовых насосов в отличие от мембранных не затруднено инерцией. Оборудование подобного типа может работать с высокой частотой и демонстрировать производительность, сравнимую с моделями с центробежным принципом действия, прежде всего многоступенчатыми со средними значениями подачи.

Производительность насосных агрегатов с винтовой конструкцией увеличивается с ростом частоты оборотов, при этом напор не изменяется. У многовинтовых моделей размер подачи выше, чем у одновинтовых.

Подачу насоса с одним винтом вычисляют по формуле:

• Q – производительность, м³/с
• ε – эксцентриситет, м
• D – диаметр винта, м
• Т – шаг винтовой поверхности статора, м
• n – частота вращения ротора, сек−1
• η_V – объемный КПД

Импеллерные

Производительность импеллерного насоса напрямую зависит от частоты оборотов вала электрического двигателя. По этой причине оборудование применимо для использования в качестве насоса-дозатора.

В моделях с импеллерным устройством сочетаются достоинства агрегатов с центробежным принципом действия и объемного типа. Остается достижимым высокий уровень напора и подачи, одновременно сохраняется возможность перекачки густых жидкостей с сильной вязкостью.

Насосы-дозаторы

Объемный расход насосов-дозаторов регулируют жестче по сравнению с остальными типами насосов, поскольку основное требование к дозирующему оборудованию – точность дозировки перемещаемой жидкости.

Способы регулировки:

• Ручное управление. Значение подачи выставляется поворотом ручки настройки.
• Сервопривод. Ход насоса ограничен до нужной величины, дозирование совершается автоматически. При отключении электроэнергии допускается настройка в ручном режиме.
• Частотный преобразователь. Настройка осуществляется через электронный блок управления с дисплеем. Возможна ручная настройка.

Среди разных типов насосов-дозаторов по уровню производительности и напора первенство принадлежит электромеханическим устройствам, на втором месте электромагнитные, замыкают ряд агрегаты с перистальтическим принципом действия.

Производительность насоса как рассчитать

Содержание

Расчет производительности для дома

Характеристики насоса

Подбор насоса по конструкции и рабочей точке

Регулирование работы насоса

Производительность насоса

Обзор насосов

Коротко о главном

Производительность центробежного насоса (подача Q) — это объём жидкости, перемещаемый агрегатом за момент времени. Для того чтобы произвести расчёт производительности насоса, необходимо знать условия, в которых он будет эксплуатироваться. Рассчитав данную величину, вы определитесь, какое устройство вам подойдёт.
Для расчёта производительности нужного устройства начнём с вопроса, как рассчитать напор насоса, который нам понадобится. Для этого нам необходимо произвести замеры расстояния от точки зеркала воды до самого крайнего потребителя. Расстояние считается в метрах.
Обратите внимание! Принято, что расстояние 10 метров по горизонтали от точки напора равняется одному вертикальному метру подъёма устройства. То есть устройство с напором 40 метров будет выдавать не более 2 атмосфер давления, если он будет производить забор воды на уровне её выдачи, а расстояние до точки выдачи будет 200м (то есть без подъёма, только по горизонтали).

Пример установки оборудования в частном доме

Расчет производительности для дома

На рисунке буквой Н — обозначается высота, а буквой L — длина. При расчёте расстояния необходимо занести расстояние по вертикали и горизонтали в разные строчки, далее мы объясним, как их сложить правильно.
Допустим, расстояние Н (высота) от зеркала воды до самой крайней точки (ванная комната) составило 8 метров, расстояние L(длина) магистрали, составила  18 метров, следовательно, длину переводим в высоту, разделив её на десять: H=L/10 = 18/10= 1. 8м, складываем её с замеренной высотой, получаем 9,8 метра.
Следующим этапом необходимо выполнить расчёт потребляемой воды Q. Для этого нужно посчитать, сколько одновременно открытых точек забора воды будет использоваться. В нашем случае:

• Смеситель умывальника – 10 литров в минуту
• Смеситель ванной – 15 литров в минуту
• Стиральная машина – 8 литров в минуту.

Суммарный расход вычисляем путём сложения, получатся 10+15+8=33 л/мин это показатель нужной производительности. Аппарат должен соответствовать либо превышать данное значение.

Выдача 20 литров в минуту, ёмкость резервуара 2л – идеальное негабаритное решение для постоянного напора воды в загородном доме из резервуара

Итак, мы выяснили, что для нужного нам снабжения дома водой нам понадобится, чтобы подача насоса составляла 33 литра воды в минуту на высоту 10 метров . Получив эти данные, направляйтесь в специализированный магазин и подбирайте нужную модель.

Характеристики насоса

Гидравлическая характеристика –  показывает зависимость производительности и напора, обозначается на графиках кривыми линиями.
Подача устройства – это объём жидкости, перемещаемый агрегатом за момент времени. Обозначается буквой Q – это производительность (подача). Измеряется в м³/ч либо л/сек.
Напор насоса — высота, на которую устройство может поднять столб воды. Обозначение буква H. Измеряется в метрах (м).
Мощность – это энергия, которую получает поток воды за момент времени. Обозначается буквой N, а измеряется в киловаттах.
Электрическая мощность — значение мощности электропривода аппарата, которая также измеряется в киловаттах.

График кривой напора и производительности.

КПД – значение выражает, сколько потребляемой энергии преобразуется в полезную. Полезная энергия – это энергия, которую отдаёт устройство жидкости, а потребляемая энергия – это значение, сколько потратил двигатель энергии, чтобы раскрутить вал.
Нагрузка, которую оказывает вода за счёт создания давления и её перемещения съедает часть полезной энергии, из-за этого она теряется. Высокий показатель КПД говорит о том, что машина эффективно справляется с работой.
Узнав, в чём измеряется производительность, вы легко сможете ориентироваться, на какие данные следует обращать внимания и понимать, что они означают.

Импеллерный аппарат. производительность импеллерного насоса позволяет ему работать с вязкими жидкостями. Применяется в нефтепереработке, пищевой и химической промышленности

Подбор насоса по конструкции и рабочей точке

Рабочая характеристика – величина производительности. Такой график показывает зависимость напора машины от ее производительности.
Рабочая точка – это место пересечения линий характеристики, а именно его производительности и напора. Такие графики составляются в условиях замеров нужных величин и внесение их на ось ординат. Величина измеряется в л/сек либо м³/час. Считается идеальным параметром для выбора устройства. Стоит учитывать, что со временем аппарат даёт просадку, и значение этой величины соответственно тоже изменяется. Учитывая просадку, устройство берут мощнее.

График отношения высоты напора и параметров системы

Техническая характеристика агрегата указывает, какова номинальная производительность насосов. Такие данные помогают нам определиться при выборе устройства. Зная условия эксплуатации, их сравнивают с номинальными значениями и подбирают нужный агрегат с учётом запаса.
Выбор аппарата для скважины:

Выбор типа и конструкции устройства зависит от условий его эксплуатации. Необходимо знать, где он будет установлен и какой напор он должен иметь. Различают следующие типы устройств:

• импеллерный; (ламельный)
• пластинчатый; (шиберный)
• центробежный;
• плунжерный;
• шестерённый;
• центробежно-шнековый (дисковый и осе – диагональный).

Каждый имеет свои достоинства и недостатки. Для того чтобы произвести расчёт насоса, необходимо посоветоваться с квалифицированным специалистом, либо самому хорошо разбираться в данной теме.

Осе – диагональный шнековый аппарат. Используется для работы с нефтепродуктами

Регулирование работы насоса

Регулирование работы – это процесс изменения технических характеристик устройства либо изменения характеристик системы подачи. Процесс осуществляется несколькими способами:

1. Дросселирование — самым распространённым является процесс регулирования за счёт изменений системы подачи. Для изменения условий системы подачи пользуются вентилями и задвижками. Из-за опасности возникновения кавитации таким способом не рекомендуется злоупотреблять. Как правило, на промышленных объектах на каждом вентиле стоят метки, пределы которых переходить не допускается, ввиду возникновения аварийной ситуации. (Кавитация – процесс образования пузырьков во всасывающем патрубке с последующим схлопыванием и высвобождением большого количества кинетической энергии, опасен гидроударами и разрывами трубопроводов).
2. Изменение частоты вращения – потери и возникновение аварийной ситуации минимальны, не требуется крутить задвижки. Такой метод можно считать идеальным, но увы недостаток все-таки есть. Не каждый привод предполагает регулировку частоты вращения.

В некоторых случаях производят регулирование работы устройства за счет изменения угла наклона лопастей

Все остальные способы требуют вмешательства в середину рабочей части насоса. Например, в многоступенчатых устройствах убирают количество рабочих ступеней.

Производительность насоса

В чём измеряется производительность? Подача измеряется в м3/ч в час либо л/сек. От производительности зависит, то для каких целей он будет применён.  У любой мотора есть свои заявленные характеристики. Как правило, они пишутся на жестяных табличках и крепятся на корпусе агрегата.

Табличка с характеристиками закреплена на крышке конденсаторного блока

На табличке указаны следующие параметры:

• Q – подача 40 литров в минуту;
• H – напор устройства, его высота подъёма столба воды 38 метров;
• V – питание сети 220Вольт 50Hz;
• kW – 0. 37кВт – мощность двигателя, ток 2,5А;
• 2900 – оборотов на валу;
• IP 44 – степень защиты (от капель и брызг, предметов размеров не более 1мм).
• Также, указана страна производитель.

Также на табличках могут указывать другую дополнительную информацию. Эта информация пригодится в дальнейшем при обслуживании.

Обзор насосов

Насосы бывают промышленные и бытовые. В основу работу положен одинаковый принцип, разница только в размерах и индивидуальных параметрах. Нужный агрегат подбирается в зависимости от типа выполняемой работы. Рассмотрим типы устройств и их разновидности.

Виды насосов

Поверхностные насосы

Такие устройства не погружаются в воду, а находятся над или под ее поверхностью. Забор воды происходит посредством всасывания через магистраль. Такие машины применяются для водоснабжения жилых домов, коттеджей, мест, где отрезок до зеркала воды небольшое.
Модели поверхностных насосов с подробными характеристиками можно найти тут.
Бывают  двух видов:

• Вихревые – имеют небольшую глубину всасывания. Большинство видов применяются для повышения давления воды, которая поступает из системы или резервуара. Также, существуют конструкции, которые используются для забора воды с небольшой глубины, до 9 метров. Для удобств эксплуатации такие устройства устанавливаются в паре с автоматикой. Благодаря системе автоматики и гидроаккумулятора, появилась возможность получать воду, просто открыв кран. Автоматика следит за наполнением резервуара (гидроаккумулятора) и подкачивает воду в него, когда давление снижается до установленного значения.

Поверхностный вихревой насос в разрезе. У центробежного аппарата такая же конструкция, отличие в том, что используется два и более колеса забора воды

Центробежные – практически ничем не отличаются. Они имеют аналогичную конструкцию. Разница состоит в количестве составных частей: у вихревого устройства – одно колесо, а у центробежного может быть два и больше колеса забора воды. От количества колёс зависит мощность напора. Выдача составляет от трех до девяти кубических метров в час.
Центробежный насос устройство и принцип работы:

Колодезные насосы

Такие машины имеют нижний забор воды. Конструкция позволяет работать полностью погружая устройство в воду. Охлаждение осуществляется благодаря температуре перекачиваемой жидкости. В конструкции применено оригинальное решение – автоматический выключатель, который отключает питание при падении уровня воды. Выключатель работает по принципу поплавка. Аппарат дает от трёх до семи кубов воды в час, напор от 10 до 30 метров.

Колодезный насос. Имеет нижний забор воды и автоматический выключатель
(защита от сухого хода)

Скважинные насосы

Размер скважинных агрегатов в диаметре составляет от 75мм до 250мм, благодаря этому размеру, не составляет труда опустить аппарат в обсадную трубу скважины. Они подходят для подачи слегка загрязнённой воды с примесями. Благодаря хорошей производительности насосы получили достаточно широкое применение в быту. Устанавливаются в комплекте с автоматикой и гидроаккумулятором. Используют для обеспечения водой жилых домов.

Пример применения скважинного аппарата.

Дренажные насосы

Погружной тип, предназначенный для работы с загрязнённой водой. Такими устройствами откачивают загрязнённую воду с котлованов, подвалов, бассейнов, искусственных водоёмов. Устройства малогабаритные, производительность насосов колеблется от 10 до 100 кубических метров в час, в зависимости от производителя и назначения.

Дренажный насос. Конструктивные характеристики

Разновидностью дренажных устройств выступают фекальные. Отличие их в том, что фекальный может перекачивать жидкость, содержащую более крупные частицы, используются для перекачивания канализационных и сточных вод.
Фекальные насосы подходящие вашим параметрам можно на нашем сайте.

Шестерёнчатый насос

Шестерёнчатый, как его ещё называют шестерённый — это агрегат объёмного типа. Хорошо себя зарекомендовал при работе с вязкими продуктами, такие как различные типы масла, нефтепродукты. Существует два типа: с внутренним зацеплением и внешним. Проводя расчет производительности насоса шестерёнчатого типа, необходимо учитывать то, что она зависит от конструкции машины и его размеров, косозубые шестерни обеспечивают более плавный поток жидкости, чем прямозубые.
Чтобы узнать производительность насоса формула следующая:

Q = 2·f·z·n·b·η_V

• Q – производительность шестеренчатого насоса, м³/с;
• f – площадь поперечного сечения пространства между соседними зубьями, м²;
• z – число зубьев;
• b – длинна зуба, м;
• n – частота вращения зубьев, сек^-1;
• η_V – объемный коэффициент полезного действия.

Наибольшее применение получила косозубая конструкция шевронных шестерён. Коэффициент полезного действия не превышает 70%.
Шестерённый насос — устройство, принцип работы, применение:

Циркуляционный насос

Для поддержания правильного режима работы теплоносителя, для циркуляции воды в системе отопления применяют циркуляционные насосы. Основной особенностью является размер. Они очень компактны и размещаются, прямо на магистральной трубе системы отопления. Благодаря устройству достигается равномерная температура по всей системе отопления. В них есть встроенный режим регулировки производительности.

Характеристики циркуляционных аппаратов

Коротко о главном

Мы посмотрели краткий обзор насосов. Узнали, что такое производительность насосов, узнали, как она измеряется и рассчитывается, что такое рабочая точка, какой следует подобрать агрегат в зависимости от типа его конструкции, как смотреть его исходные параметры, что они означают и многое другое.
Думаю, вы стали маленьким профессионалом и, опираясь на эту информацию, с лёгкостью разберётесь в своей системе водоснабжения.  и советами по применению насосного оборудования в нашей жизни.

Хотелось бы, чтобы вы поделились своими советами по применению насосного оборудования в нашей жизни.

Понимание того, как измерять производительность насоса

Насосы работают в основном за счет преобразования электроэнергии в движение. Производительность насоса можно измерить с помощью 3 основных аналитических моделей; расход (Q), напор (ч) и эффективность (n). Эти 3 модели позволяют пользователям получить общее представление о работе насоса во время работы.

Блог по теме: выявление и объяснение основных компонентов вашей промышленной панели управления

Что такое «Расход, Q»

Расход — это мера скорости и скорости жидкости, проходящей через насос. В зависимости от использования насоса, скорость потока может быть измерена как объемная скорость потока (в случае насосов, которые перемещают жидкости) и массовая скорость потока (для насосов, которые работают с другими типами жидкостей).

• Для объемного расхода: Q=vA
  Где v=скорость жидкости
  А A= площадь поперечного сечения аппарата, содержащего жидкость
• Для массового расхода: m= pQ= pvA
  Где p= плотность жидкости
  И m= масса

Масса и скорость жидкости связаны по следующей формуле: v=m/pA Напор, H

Напор насоса является мерой того, насколько высоко жидкость может быть прокачана насосом. Эта модель позволяет пользователям установить, насколько мощная их помпа. Если можно пренебречь влиянием трения на входной и выходной патрубках насоса, то напор насоса будет равен h — высоте свободного конца шланга над поверхностью питающего резервуара.

Существует заметная зависимость между напором и расходом для каждого насоса: Увеличение напора вызывает уменьшение расхода.

Напор может достигать максимального значения, при котором расход будет равен нулю. Когда напор равен нулю, скорость потока максимальна

Эффективность, n

Эффективность насоса — это точка, в которой скорость потока Q и напор h работают с максимальной эффективностью.

Максимальная эффективность достигается при идеальном балансе между Q и h, особенно в точке между Q=0 и h=0.

Эффективность измеряется как n= выход/вход; где выход — это мощность, отдаваемая жидкостью, а вход — мощность, потребляемая двигателем.

Эффективность электрических насосов также может быть измерена с помощью:

Вход=VI

• Где V=напряжение, подаваемое на двигатель

• I=ток, подаваемый на двигатель

Примечание: Все единицы, используемые для измерения эффективности, должны быть одинаковыми, чтобы их можно было отменить и сделать единицу эффективности безразмерной.

---

Проанализировав эти 3 аналитические модели, вы сможете определить, насколько хорошо ваш насос работает в рамках своего применения.

Темы:

промышленный насос,

предотвратить ремонт промышленного насоса,

ремонт насоса,

сервисный центр управления, двигателей и насосов

Как читать характеристику насоса: полное руководство

Как читать кривую производительности насоса, остается темой, вызывающей большой интерес в пищевой, молочной, фармацевтической промышленности и производстве напитков , поэтому в этом посте мы представляем важную информацию о двух наших самых популярных типах — Центробежный и объемный. .

Кривая производительности насоса поможет вам выбрать правильный насос для конкретных нужд вашей области применения.

Кривая центробежного насоса

Поскольку время производственного цикла увеличивается, выбор правильного насоса с первого раза становится важнее, чем когда-либо. В то же время, понимание всего диапазона возможностей каждого насоса в конкретных условиях эксплуатации дает вам окно для ваших вариантов, поэтому вы не ограничены лишь несколькими вариантами в процессе выбора.

Также называется кривой выбора насоса, кривой эффективности насоса или кривой производительности насоса. Диаграмма кривой насоса дает вам информацию, необходимую для определения способности насоса создавать поток в условиях, влияющих на производительность насоса . Точное чтение характеристик насоса поможет вам выбрать правильный насос на основе таких переменных, как:

• Напор (давление воды)
• Поток (объем жидкости, который вы должны перекачать за определенный период времени)

Насос должен создают достаточный перепад давления, чтобы компенсировать потерю напора, создаваемую в трубопроводных системах трением, клапанами и фитингами. Кривая насоса показывает два коэффициента производительности по осям X, Y, поэтому вы можете увидеть объем жидкости, который насос может перекачивать при различных условиях давления.  

В этом пояснении к характеристике насоса также рассматриваются такие переменные, как: 027

Чистый положительный напор на всасывании (NPSH) в центробежных и положительных поршневые насосы

Например, если вы знаете расход, требуемый для вашего применения, вы находите расход в галлонах в минуту (или час) вдоль нижней горизонтальной линии кривой, а затем проводите линию до напора/PSI, которую вы требовать. Кривая покажет вам, будет ли выбранный вами насос работать в этом приложении.

1. КАК СЧИТАТЬ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА?

Кривые обычно включают показатели производительности, основанные на давлении, расходе, мощности в л.с., подстройке рабочего колеса и требуемом чистом положительном напоре на всасывании (NPSHr).

Кривые центробежного насоса полезны, поскольку они показывают показатели производительности насоса на основе напора (давления), создаваемого насосом, и расхода воды через насос. Скорость потока зависит от скорости насоса, диаметра рабочего колеса и напора.

Что такое голова?

Напор — это высота, на которую насос может поднять воду прямо вверх. Вода создает давление или сопротивление с предсказуемой скоростью, поэтому мы можем рассчитать напор как перепад давления, который насос должен преодолеть, чтобы поднять воду.

Распространенными единицами измерения являются футы головы и фунты на квадратный дюйм. (Калькулятор характеристик насоса может предлагать различные единицы измерения, такие как бар или метры напора). Как показано на рис. 1, каждые 2,31 фута напора равны 1 фунту на квадратный дюйм.

Рис. 1. Каждые 2,31 фута напора создают давление в 1 PSI.

Формула для PSI: Футы напора/2,31 = PSI

Расход – это объем воды, который насос может перекачать при заданном давлении . Расход показан на горизонтальной оси в таких единицах, как галлоны в минуту или галлоны в час, как показано на Рис. 2.

Рис. 2. Базовая кривая производительности центробежных насосов показывает диапазон производительности. На этой кривой напор измеряется в фунтах на квадратный дюйм; расход измеряется в галлонах в час. Учитывая взаимосвязь между напором и PSI, мы можем взглянуть на кривую выборки по-другому и сказать, что при напоре 184,8 фута (80 фунтов на квадратный дюйм X 2,31 фута) насос будет генерировать расход 1321 галлон в час.

Что такое общий динамический напор?

Хотя кривые насоса помогают выбрать правильный насос для работы, сначала необходимо узнать общий динамический напор для применения.

Общий динамический напор (TDH) представляет собой количество напора или давления на стороне всасывания насоса (также называемое статическим подъемом) плюс сумма 1) высоты, на которую должна перекачиваться жидкость, плюс 2) потери на трение, вызванные шероховатость или коррозия внутренней трубы.

TDH = статическая высота + статическая подъемная сила + потери на трение

• Статический подъем — это высота, на которую поднимается вода, прежде чем она достигнет всасывающей стороны насоса.
• Статическая высота — это максимальная высота, достигаемая трубой на стороне нагнетания насоса.
• Потери на трение (или потери напора) – это потери на трение в трубе при заданном расходе.

Узнайте больше о центробежных насосах и основных расчетах.

Как использовать кривые производительности насоса при выборе оборудования: основы

Допустим, вы хотите узнать скорость потока, которую вы можете получить от насоса на рисунке 3 при частоте 60 Гц, когда расчетное давление составляет 80 фунтов на квадратный дюйм. В этом случае кривая показывает, что насос может достигать скорости потока 1321 галлон в час при давлении нагнетания 80 фунтов на квадратный дюйм.

Рис. 3. На этой кривой производительности насоса насос может создавать давление нагнетания 80 фунтов на квадратный дюйм при расходе 1321 галлон в час. Диаграммы характеристик насоса показывают расход по горизонтальной оси и давление по вертикальной оси.

Чтение кривых центробежного насоса, содержащих дополнительную информацию

Поскольку некоторые центробежные насосы работают в диапазоне мощностей, их кривые будут содержать дополнительную информацию. На рис. 4, например, показан насос мощностью от 2 до 10 лошадиных сил в зависимости от желаемой производительности.

Рис. 4. Насосы с регулируемой мощностью могут работать в различных сочетаниях напор/поток и с различными размерами рабочего колеса.

Дополнительные кривые см. в кривых производительности Alfa Laval LKH.

Размер трима крыльчатки

Размер крыльчатки — еще одна переменная, влияющая на соответствие требованиям к производительности. На приведенной выше кривой показаны размеры отделки крыльчатки в правом конце каждой кривой в диапазоне от минимального 4,33 дюйма до максимального 6,42 дюйма.

Уменьшение размера рабочего колеса позволяет ограничить насос определенными требованиями к производительности . Приведенная выше кривая показывает максимальную производительность насоса с рабочим колесом с полной настройкой, минимальную производительность насоса с рабочим колесом с минимальной настройкой и производительность, обеспечиваемую рабочим колесом с расчетной настройкой или с наибольшей настройкой рабочего колеса, соответствующей расчетным условиям. Рабочие колеса обычно обрезаются на 0,20 дюйма (или 5 мм) за раз.

Размер крыльчатки также является важным фактором при работе с жидкостями, чувствительными к сдвигу, или жидкостями, вязкость которых меняется под давлением.

Требуется/имеется чистый положительный напор на всасывании

В дополнение к давлению и расходу кривая в нижней части рисунка 4 показывает NPSHr, что означает требуемый чистый положительный напор на всасывании. NPSHr — это минимальное давление, необходимое на стороне всасывания насоса, чтобы избежать кавитации или попадания воздуха в поток жидкости. NPSHr определяется насосом. Всегда хочется НПШа>НПШр.

НПШа, где «а» означает в наличии , определяется технологическим трубопроводом.

Вы всегда хотите, чтобы NPSH был больше, чем NPSHr. Без достаточного положительного всасывания насос будет кавитировать, что повлияет на производительность и срок службы насоса.

Переменные КПД и производительности

Хороший КПД насоса означает, что насос не тратит энергию впустую для поддержания своей производительности. Ни один насос не эффективен на 100%, однако в работе ему приходится перекачивать жидкости.

При выборе комбинации насоса и двигателя учитывайте не только общую текущую потребность, но и будущую потребность, чтобы убедиться, что ваш выбор соответствует изменяющимся требованиям. С этой целью s Обычной практикой является адаптация насоса к параметрам производительности, а не к максимальной эффективности.

Например, , в то время как середина кривой эффективности насоса обычно находится там, где насос работает с максимальной эффективностью с точки зрения давления и расхода , движение вправо по кривой вверху показывает увеличение мощности, необходимой для поддержания потока скорость по мере увеличения напора. Например, для расхода 40 галлонов в минуту при напоре 80 футов требуется 2 л.с., но для поддержания расхода 40 галлонов в минуту при напоре 110 футов потребуется двигатель мощностью 3 л.с.

Вы можете проверять насосные системы, используя рабочие характеристики насосов. Как только вы определите точку наилучшего КПД (BEP) для вашего приложения, вы можете внести коррективы для повышения общей эффективности системы, например, добавить частотно-регулируемый привод (VFD) и изменить диаметр рабочего колеса насоса. Управление расходом путем регулировки скорости насоса с помощью частотно-регулируемого привода вместо напорных клапанов может привести к повышению эффективности и большей экономии энергии.

При параллельном использовании насосов можно увеличить подачу при том же напоре. Как показано на рис. 5, параллельное использование насосов дает скорость потока, которая является суммой скоростей потока насоса A и насоса B.

Наконец, кривые насосов с регулируемой скоростью показывают расход при различных оборотах в минуту, как показано на рис. 6.

рис. 5. Предположим, два одинаковых насоса, при параллельном использовании расход удваивается. Системная кривая показывает скорость потери давления. По мере увеличения расхода потери давления увеличиваются. Рисунок 6

2. Как читать кривую поршневого насоса

Насос прямого вытеснения (PD) производит один и тот же поток при заданной скорости (в оборотах в минуту — об/мин) независимо от давления нагнетания. Кривые объемного насоса дают вам информацию, необходимую для определения способности насоса создавать поток в условиях, влияющих на производительность насоса.

Насосы PD выпускаются в различных механических конструкциях, вот некоторые из них:

• Насосы с кольцевым поршнем
• Роторно-лопастные насосы
• Двухвинтовые насосы
• Винтовые насосы

Кривая поршневого насоса отвечает на несколько важных вопросов в процессе выбора насоса:

1. На какой расход рассчитан насос?
2. Насколько проскальзывание влияет на работу насоса?
3. Сколько л.с. требуется для ожидаемого давления?

Кривые отвечают на эти вопросы, отображая пересечения нескольких важных переменных, включая производительность, рабочую мощность, мощность вязкости и требуемый чистый положительный напор на всасывании (NPSHr).

Производительность

Производительность, как показано на рис. 7, представляет собой объем жидкости, который насос может вытеснить при числе оборотов в минуту.

По мере увеличения числа оборотов поток насоса увеличивается с 0 галлонов в минуту или (галлонов в минуту) при 0 оборотах в минуту до примерно 130 галлонов в минуту при 500 оборотах в минуту. Помните, что некоторые калькуляторы кривых производительности могут включать такие единицы измерения, как литры в минуту (л/мин), поэтому при использовании калькуляторов проверяйте единицы расчета.

Рис. 7 . Кривая PD насоса показывает производительность насоса на горизонтальных линиях в единицах в минуту. В этом примере кривая показывает галлонов в минуту (GPM) и литров в минуту (LPM) в левом поле, а вертикальные линии указывают скорость насоса в оборотов в минуту (RPM) .

Рисунок 7

Важность вязкости при выборе насоса

Насосы прямого вытеснения обеспечивают постоянный поток жидкости при заданной скорости насоса. Однако при увеличении вязкости увеличивается сопротивление потоку, поэтому для поддержания потока в системе при более высокой вязкости насосам требуется большая мощность.

Низкая вязкость также влияет на производительность насоса в виде проскальзывания. Проскальзывание – это внутренняя рециркуляция жидкости с низкой вязкостью со стороны нагнетания насоса обратно на сторону всасывания насоса. Величина проскальзывания в насосе PD зависит от вязкости жидкости и давления нагнетания.

По мере увеличения давления нагнетания, сохраняя постоянную вязкость, больше жидкости просачивается со стороны нагнетания на сторону всасывания насоса, поэтому насос должен вращаться с более высокими оборотами для поддержания производительности.

На рис. 8 кривая объемного насоса показывает влияние вязкости на проскальзывание с коррекционной диаграммой. При изменении вязкости и давления поправка на проскальзывание указывает на то, что пропускная способность падает с максимума примерно 7 галлонов в минуту до минимума примерно 3,5 галлонов в минуту. Когда вязкость превышает 1000 сП, пробуксовка в жидкостных гигиенических насосах практически не происходит. Если проскальзывание не является фактором, используйте линию 0 PSI для определения расхода.

Поскольку насосы PD создают поток для перекачивания жидкостей с относительно высокой вязкостью, выбор насоса PD требует анализа трех основных факторов, влияющих на перекачку жидкости:

Динамическая вязкость жидкости , плотность и реакция на сдвиг .

Рис. 8. Поправка на проскальзывание учитывает изменения производительности насоса с учетом вязкости жидкости (сопротивления потоку) и давления нагнетания.

Рисунок 8

Динамическая вязкость

Динамическая вязкость является мерой сопротивления жидкости течению. Только на основании здравого смысла мы можем представить, что вода менее вязкая или менее текучая, чем кукурузный сироп, поэтому кукурузный сироп имеет более высокую вязкость, чем вода. Мы измеряем внутреннее сопротивление потоку как абсолютную вязкость (также называемую динамической вязкостью). Очень важно, чтобы используемая вязкость соответствовала условиям сдвига «в насосе» или скорости сдвига 800 или более с-1 (инверсные секунды). Как показывает следующее сравнение, различия в вязкости сильно различаются в зависимости от жидкости:

• При комнатной температуре абсолютная вязкость воды составляет около 1 сантипуаз (сП)
• При комнатной температуре абсолютная вязкость кукурузного сиропа составляет около 5000 сП (сП)

Плотность из вес жидкости по объему.

Вода менее плотная, чем, например, кукурузный сироп, поэтому, если вы поместите равные объемы воды и кукурузного сиропа рядом, кукурузный сироп будет весить больше, чем вода. Кроме того, из-за различий в плотности воды и кукурузного сиропа вода будет плавать поверх кукурузного сиропа, если его смешать. Следующее сравнение показывает разницу в плотности воды и кукурузного сиропа в килограммах на кубический метр:

• Плотность воды: 1 г/см³ или 997 кг/м³
• Плотность кукурузного сиропа: 1,38 г/см³ или 1380 кг/м³

Сдвиг

Сдвиг- чувствительные жидкости изменяют вязкость под нагрузкой, например, когда они ударяются о рабочее колесо внутри насоса. Некоторые жидкости становятся менее вязкими при увеличении силы (так называемое разжижение при сдвиге), в то время как другие становятся более вязкими при увеличении силы (так называемое загущение при сдвиге).

Для сравнения, ньютоновские жидкости, такие как вода, не меняют своей вязкости независимо от усилия сдвига.

Однако вязкость чувствительных к сдвигу веществ в технологической линии меняется. Обычные вещества, чувствительные к сдвигу, включают кетчуп, шампуни и полимеры; по мере увеличения сдвига во время обработки кетчупа вязкость кетчупа снижается.

Продолжая пример обработки кетчупа, в следующем разделе обсуждается дополнительная важная информация о характеристиках насоса: рабочая мощность л.с. (WHP), мощность вязкости (VHP) и требуемый положительный напор на всасывании (NPSHr).

Тормозная мощность

При выборе размера насоса PD важно выбрать правильную тормозную мощность. Тормозная мощность (BHP) — мощность, необходимая насосу для преодоления давления нагнетания. BHP определяется путем сложения рабочей мощности (WHP) и вязкостной мощности (VHP).

BHP = WHP + VHP

Чтобы правильно проанализировать тормозную мощность, вы должны сравнить рабочую мощность с вязкостной мощностью.

Рабочая мощность

Рабочая мощность (WHP) — это мощность, необходимая выбранному насосу PD для достижения желаемого расхода с учетом ожидаемого падения давления на компонентах системы. Компоненты, такие как клапаны, теплообменники и фильтры/фильтры, и это лишь некоторые из них. WHP иногда называют внешней мощностью.

Чтобы определить WHP, найдите пересечение ожидаемого перепада давления (PSI) и числа оборотов в минуту, как показано на рис. 9. Вспомните, что требуемое число оборотов в минуту было результатом требуемого расхода в сочетании с поправкой на проскальзывание, если таковая имеется.

Рис. 9. Рабочая мощность (WHP) — это мощность, необходимая для работы поршневого насоса. По мере увеличения давления со стороны нагнетания насоса для работы насоса требуется дополнительная мощность. Например, при 300 об/мин и 150 PSI насосу требуется 6,7 рабочей мощности.

Рисунок 9

Вязкость, мощность в л.с.

Поддержание производительности насоса при различной вязкости требует соблюдения минимальной мощности, как показано на рис. 10. Существует определенная минимальная мощность, необходимая для обеспечения вращения вращающихся частей насоса, с учетом вязкости жидкости в насосе. . VHP иногда называют внутренней мощностью л.с.

Чтобы получить требуемую мощность для приложения, добавьте WHP и VHP.

• WHP = 6,7
• VHP = 4
• Требуемая мощность 6,7 + 4 = 10,7

Рис. VHP) — это мощность, необходимая для вращения вращающихся частей насоса против потока жидкости. внутри насоса. При 300 об/мин и вязкости 500 сП насосу требуется 4 VHP.

Рисунок 10

ПОСЛЕДУЮЩИЕ ШАГИ

Как переработчику вам нужен насос, который безопасно и эффективно перекачивает продукт из точки А в точку Б. Но при таком большом разнообразии насосов, двигателей и применений выбрать правильный насос может быть сложно.

Вот где мы входим!

CSI известна как эксперт в области спецификации, определения размеров и поставки насосной техники для гигиеничных промышленных процессов. Поговорите с нашей опытной командой насосов сегодня и будьте уверены в своей следующей покупке насоса!

Связаться с CSI

О CSI

Компания Central States Industrial Equipment (CSI) является лидером в области дистрибьюции гигиенических труб, клапанов, фитингов, насосов, теплообменников и расходных материалов для техобслуживания для гигиеничных промышленных процессоров с четырьмя распределительными предприятиями в США.