Как определить полезную мощность насоса

Мощность насоса (напор): определение, формула, характеристики, единицы измерения

Мощность насоса – значимая техническая характеристика центробежного насоса, которая определяет выполняемую работу за определенный период времени. Под насосом имеют в виду систему для транспортировки перекачиваемой жидкости. Жидкость может быть чистой или с примесями в виде твердых частиц. Каждый насос перекачивает фракции определенного диаметра. Насос отличается от водоподъемного оборудования способностью увеличивать давление или кинетическую энергию.

Для расчета полезной мощности важно рассмотреть два важных термина. Подача напора насоса обозначается Q. Это количество воды, которое поступает в насос. Все измерения производятся за единицу времени. Напор насоса – это механическая энергия, вырабатываемая при прохождении жидкости через насос. Она определяется двумя значениями – энергией при входе и энергией на выходе воды. Простыми словами, напор насоса определяет высоту, на которую водяной насос сможет транспортировать жидкость.

Еще одним важным параметром будет мощность, потребляемая насосом. Она обозначается буквой N. Единицей измерения будут кВт. Полезная мощность – это Nп или полученная мощность, которая образуется при прохождении определенного количества воды за единицу времени.

КПД водяного насоса – это количество потерянной энергии. Это та энергия, которую потребляет двигатель для работы.

В процессе вырабатываемой энергии есть не только затраченная на перекачивание воды, но и несколько других разновидностей. Общие потери в насосах определяются по формуле: 1 – КПД. Чем меньше КПД, тем меньше лишней энергии вырабатывается. Следовательно, учитывая все существующие КПД и их причины, можно снизить общие потери в насосе.

Расчет КПД в насосе и двигателе

При техническом обслуживании специалист не сможет определить мощность, оставшийся срок службы подшипников насоса или двигателя с высокой степенью точности. Именно состояние этих деталей может стать причиной замены насоса или обслуживания. С другой стороны, в ходе использования насоса можно самостоятельно определить снижение мощности и сопутствующие неполадки. Объективно, если агрегат стал медленнее транспортировать жидкость из точки «А» в точку «Б», это говорит о необходимости замены двигателя или самого центробежного насоса.

Количественная оценка потери эффективности нужна в определенных ситуациях. Фактически можно количественно оценить существующий КПД насоса или двигателя и сравнить их с техническими особенностями оборудования.

В водяных насосах выделяют следующие виды КПД:

1. Гидравлические. Они зависят от количества вращения лопастей насоса, выполняемых при перекачивании воды. Определяются потоком воды внутри насоса. Если гидравлический КПД превышает норму, насос будет хуже поднимать воду на высоту. Снижается напор насоса.
2. Объемные. Это потенциальные утечки в насосе, которые снижают количество воды на моменте подачи жидкости в систему. Объемный КПД определяется делением фактического расхода, подаваемого насосом при заданном давлении, на его теоретический расход.
3. Механические. Увеличивается из-за сильного трения внутри оборудования. Это может происходить из-за износа деталей, небольшого количества смазки, отсутствия жидкости. В результате существенно может снизиться мощность насоса. Определяется путем деления теоретического крутящего момента, необходимого для его привода, на фактический крутящий момент, необходимый для его приведения в действие. КПД 100% означает следующее: если насос будет подавать поток при нулевом давлении, для его привода не потребуется сила или крутящий момент.

В целом, КПД зависит от исправности насоса, качества и состояния уплотнителей, затрачиваемой энергии на механическое трение. Без ссылки на теоретический расход фактический расход, измеренный расходомером, не имеет смысла.

Рабочие характеристики

Показатели рабочих характеристик насоса определяются кривой. Она обозначает зависимость подачи и напора насоса. Соприкасаются эти два измерения в одной точке. Если посмотреть на график выше, можно определить понятие рабочей точки.

Она представляет собой пересечение гидравлической характеристики сети и напора. Также на графике отображается области устойчивой работы оборудования. Выходящий над точкой соприкосновения отрезок Q-H определяет зону неустойчивой работы агрегата. На этом отрезке вероятны срывы в работе. При нулевой подаче воды включается мощность холостого хода.

Как увеличить производительность центробежного насоса?

Центробежный насос не предназначен для создания одного конкретного набора рабочих условий, как это хотелось бы покупателю. Данный тип насоса спроектирован для обеспечения полного диапазона производительности, как указано на кривой графика.

Чтобы в полной мере оценить поведение кривой насоса и взаимосвязь между напором и производительностью центробежного насоса, представьте, что насос проводит воду в прямую вертикальную трубу. Если труба расположена высоко, жидкость в итоге достигнет определенного уровня, выше которого она подняться уже не сможет. Так определяют максимальный напор, который может развить центробежный насос при таком положении трубы. Он может работать, но продвинуть жидкость дальше этого уровня не сможет. В таком случае перекачиваемая жидкость остановится в корпусе оборудования, но через насос не пройдет. Следовательно, при максимальной производительности насоса будет нулевой напор.

В этом случае можно сделать отверстие в трубе на более низком уровне. Так, насос будет постоянно развивать все большую емкость. Если перенести это на график, можно определить производительность насоса. Кривая не оборвется на нулевом напоре. Но, учитывая сбои в работе насоса сверх определенной мощности, кривая обычно прерывается. Эта кривая определяет:

• производительность, которую может развивать этот насос;
• показатель общего напора, когда насос работает на определенной скорости с заданным диаметром рабочего колеса.

Нельзя полностью полагаться на показания кривой. Фактические условия на кривой будут зависеть от системы, в которой он работает. Это означает, что система управляет насосом и определяет условия работы, независимо от производственных показателей напора.

Препятствовать потоку жидкости из одной локации в другую могут препятствовать такие факторы, как сила тяжести и трение. Для снижения показателей силы тяжести жидкость должна подниматься по вертикали. Расстояние между источником и конечным пунктом транспортировки жидкости называется общим статическим напором. Он не является переменной скорости потока, и график, сравнивающий эти два значения, будет отображаться как прямая горизонтальная линия.

Еще одна важная характеристика насоса – трение. Этот термин определяет сопротивление потоку. Его рассчитывают из потерь со всех источников (например, в фильтрах, теплообменниках). Данные потерь можно измерить путем измерения давления на входе и выходе. По мере увеличения потока растут и потери на трение. Происходит это с большой скоростью.

Учитывается и давление в источнике всасывания и сливном резервуаре. Если это закрытые сосуды с разным давлением, полученную разницу добавляют к показателю общего напора. В этом случае график будет построен иначе: кривая начнется на уровне статического напора и будет постепенно увеличиваться в зависимости увеличения расходов напора.

Если вы правильно выберите насос, производительность пересечется с кривой в точке. Эта точка будет означать работу оборудования. Есть также несколько способов регулирования работы центробежного насоса:

1. Изменение воздействия на систему перекачивания воды. Это наиболее простой способ, принцип которого заключается в использовании задвижки. Ее устанавливают в напорном трубопроводе. Существует потенциальная угроза кавитации при таких экспериментах. Объясняется это тем, что положение задвижки может влиять на рабочую точку.
2. Регулирование частоты вращения насоса. Это эффективный способ снижения потерь, который повлияет на мощность центробежного насоса. Допустим только в моделях оборудования с возможностью регулирования частоты вращений.
3. Связанный с изменением технических характеристик агрегата способ. С помощью вспомогательных элементов можно скорректировать силу напора, угол лопастей движущей части, количество рабочий ступеней.

На практике можно воспользоваться несколькими рабочими способами для изменения показателей мощности насосов. Перед эксплуатацией важно изучить возможности насоса и его технические возможности. Грамотное проектирование и установка центробежного насоса позволят использовать оборудование на всю мощность.

Расчет напора и мощности, полезная мощность насоса

Насос – основное устройство, входящее в конструктив системы водоснабжения. Нередко насосное оборудование используется и для перекачки пищевых, химических и прочих веществ. Чтобы обеспечить стабильную работу такого устройства, необходимо правильно произвести расчет мощности насоса, определить рекомендуемый напор и другие параметры. Это избавит от дополнительных трат и проблем в процессе эксплуатации оборудования.

Мощность насоса: что это такое

Чтобы рассчитать коэффициент полезного действия оборудования, нужно учитывать потребляемую и полезную мощности насоса. Это позволяет определить, какой именно насос нужно приобретать в том или ином случае.

Потребляемая мощность насоса – это та мощность, которая потребляется устройством в процессе работы. Важно учитывать, что во время эксплуатации мощность частично теряется. Потери разделены на механические, объемные, а также гидравлические варианты. Это следует учитывать, организуя расчет мощности насоса (влияет на итоговую производительность).

Важно! Если своевременно установить причины возникновения потерь, можно на порядок повысить КПД насосного оборудования.

Полезная мощность насоса – тот объем энергии, который затрачивается на подачу рабочей жидкости. Данная мощность зависит от уровня производительности оборудования, создаваемого напора и уровня плотности рабочей среды.

Чтобы правильно рассчитать полезную мощность насоса, следует предварительно установить следующие характеристики и параметры:

• глубина скважины или же другого источника;
• расстояние от насосного оборудования до поверхности источника, например, скважины;
• уровень плотности рабочей жидкости;
• напор;
• уровень расхода рабочей жидкости.

Учет всех вышеперечисленных параметров позволяет правильно определить мощность насоса.

Напор насоса: что это такое

Выбирая оборудование, нужно организовать не только расчет мощности насоса, но и напора (это та высота, на которую насос поднимает рабочую жидкость). В техническом паспорте производители указывают максимально возможный напор, который доступен в идеальных эксплуатационных условиях. В реальности этот параметр может быть немного ниже. Измеряется напор в метрах.

Чтобы правильно определить напор насоса, следует учитывать несколько ключевых факторов:

• плотность рабочей среды, которая перекачивается;
• ускорение за счет свободного падения;
• подача.

Подача насосного оборудования – это тот объем потока рабочей среды, который протекает через входное сечение. К подбору такого параметра требуется отнестись максимально ответственно.

Потери напорной силы

Проводя расчеты напора насоса, необходимо обращать внимание еще на ряд факторов, которые в той или иной степени влияют на напорную силу:

• материал, который используется для изготовления труб, входных и выходных патрубков;
• геометрические особенности подвода рабочей среды (длина, наличие загибов и их численность, количество переходов и диаметр);
• входят ли в состав фильтры, из какого материала они изготовлены;
• основные показатели рабочей среды (вязкость, наличие включений и их размер).

Влияет ли монтаж на величину напора и мощность?

Выполняя установку и расчет напора насоса, нередко допускаются ошибки. Из-за них существенно снижается величина мощности, производительности и напора. В число наиболее распространенных ошибок входят такие:

Диаметры трубопровода и всасывающего патрубка отличаются. Чтобы не допускать такую ошибку, следует выбирать трубы уже после покупки насосного оборудования. Это позволяет избежать проблем, возникающих в процессе установки и во время эксплуатации.

При подключении допущены серьезные ошибки. Например, довольно часто насос подключают к гибкой трубопроводной системе. Если выбрана малопроизводительная модель, то подобное вполне допускается. Устанавливая насос, отличающийся высоким уровнем производительности, следует выбирать трубы из прочного и износостойкого материала (металла).

Герметизация выполнена неправильно. Если точка забора недостаточно герметизирована, то напор и мощность насоса будут постепенно снижаться. Кстати, из-за плохой герметизации в помещении, где установлено насосное оборудование, будет чрезмерно шумно.

Чтобы выбрать насос, который идеально подойдет для поставленных задач, профессионалы советуют правильно осуществить расчет напора насоса и мощности, а также учитывать ряд дополнительных характеристик.

При покупке оборудования отдайте предпочтение проверенным временем производителям, которые имеют положительную репутацию на рынке. Установку, наладку и техническое обслуживание требуется доверить квалифицированным специалистам.

Читайте также

Напор и производительность центробежного насоса

Главными показателями, на которые следует обратить внимание, является производительность насоса, создаваемый напор, а также максимальные значения высоты, на которую поднимает жидкость насос.

Насос консольный: характеристики и конструкция

Большой популярностью пользуются насосы консольного типа. Они хорошо зарекомендовали себя во многих сферах деятельности человека. Консольные насосы легко ремонтируются, долго не выходят из строя, практически не требуют организации технического обслуживания.

Технические характеристики промышленных насосов

Рассмотрим в статье технические характеристики промышленных центробежных, шнековых, консольно-моноблочных насосов и сферу их применения в промышленности

Как выбрать насос на производство

В статье рассмотрим вопрос «Как выбрать насос на производство?», рассмотрим основные характеристики которые влияют на выбор насоса.

Производитель центробежных, консольных и шнековых насосов

Производитель промышленных насосов «Техмаш» поставляет на рынок различные модификации оборудования: консольно-моноблочные, шнековые, центробежные насосы ЦНС.

Производство насосного оборудования

Наш завод Техмаш по производству насосного оборудования выпускает насосы отечественного производства с 1999 года, возможно изготовление насосов на заказ

Производство химических насосов

Завод Техмаш с 1999 года занимается производством собственной линейки насосов для перекачки химически-активных веществ: щелочей, кислот, масел, топлива, нефти, нефтепродуктов, ГСМ и др.

Производство центробежных насосов ЦНС

На заводе «Техмаш» с 1999 года налажено производство центробежных насосов, которые отличаются мощностью, производительностью, возможно изготовление на заказ

Появились вопросы?

Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции

Мощность и КПД насоса

Гидравлические потери в насосе состоят из потерь на преодоление гидравлических сопротивлений в рабочем колесе и корпусе при движении потока жидкости от всасывающего патрубка к напорному. Они зависят от конструктивных особенностей насосов, размеров их проточной части, качества обработки (шероховатости) стенок и поверхностей насоса. Гидравлические потери прямо пропорциональны квадрату скорости перекачиваемой жидкости.

Механические потери обусловлены трением, имеющим место в опорах радиальных и осевых подшипников, а также в торцевом уплотнении. Также данные потери обусловлены трением рабочего колеса и ротора насоса о перекачиваемую жидкость. Механические потери также зависят от конструкции, качества изготовления и типоразмера насоса.

КПД насоса оценивает его энергетическую эффективность. Он определяется, как отношение полезной мощности к потребляемой.

Следовательно, путем к повышению КПД насоса является уменьшение потерь — гидродинамическое совершенствование проточной части, качественная обработка стенок насоса, качество торцевых уплотнений и подшипников.

КПД насоса рассчитывается по следующей формуле:

Q [м3/ч] – производительность насоса;

P2 [кВт] – мощность насоса;

367 – постоянный коэффициент;

ρ [кг/м3] – плотность воды.

Так насос постоянно приводится в действие приводом двигателя, и этот двигатель забирает мощность P1 из сети, чтобы в месте подсоединения насосной части передать мощность валу P2, то КПД двигателя рассчитывается следующим образом:

Тогда общий КПД насоса ŋ_tot определяется произведением КПД электродвигателя и КПД насоса:

ŋ_tot = ŋ_м • ŋ_p

КПД насосов различных типов и размеров могут варьироваться в очень широком диапазоне. Для насосов с мокрым ротором КПД ŋ_tot составляет 5–54%, причем последнее значение характерно для высокоэффективных насосов. Насосы с сухим ротором имеют больший КПД ŋ_tot – порядка 30–80%.

Даже в пределах характеристики насоса H(Q) текущий КПД в тот или иной момент меняется от нуля до максимального значения.

Если насос работает при полностью закрытом клапане, то им создается максимальное давление, но перемещения воды нет, поэтому КПД насоса в этот момент равен нулю. Аналогичная ситуация возникает и при открытой трубе. Несмотря на большое количество перекачиваемой воды, давление не создается, поэтому КПД насоса также равен нулю.

Кстати, посмотрите предыдущую статью. Там много полезной информации для вас — Характеристика сети. Рабочая точка насоса

Максимальный общий КПД циркуляционного насоса системы отопления достигается в средней части характеристики насоса H(Q). В каталогах изготовителей насосов графики характеристики насосов и зависимости КПД от подачи указаны отдельно для каждого конкретного насоса.

Насос никогда не работает при постоянной производительности. Поэтому при первичном расчете системы отопления необходимо подобрать такой насос, чтобы его рабочая точка находилась в средней трети характеристики насоса большую часть отопительного сезона. Это будет являться гарантией работы насоса при оптимальном КПД.

Расчет мощности насоса

Для проверки правильности подбора насоса нужно проверить запас мощности двигателя.
Наш калькулятор проверки мощности Вам в этом поможет.
Вы можете предотвратить факт искуственного занижения мощности стронних производителей.
Предупреждение. Перегруженные насосы имеют сокращенный срок службы. Первыми ломаются подшипники и торцевые уплотнения.

Расчет мощности на валу насоса

Для расчета мощности насоса необходимо заполнить все поля

Производительность (м 3 /ч):

Напор (м):

Плотность жидкости (кг/дм 3 ):

КПД насоса (%):

Мощность насоса (кВт):

Рассчитать

Расчет параметров центробежного насоса, при изменении частоты вращения

Данный калькулятор способен расчитать основные параметры насоса при изменении частоты вращения. Для этого необходимо внести в первую таблицу четыре параметра.

Расчет параметров центробежного насоса, при изменении частоты вращения

Данный калькулятор способен расчитать основные параметры насоса при изменении частоты вращения. Для этого необходимо внести в первую таблицу четыре параметра:

• Исходную подачу, м 3 /ч
• Напор, (м. в. ст.)
• Обороты электродвигателя, (об/мин)
• Частота, (Гц)

Далее, нужно ввести новые обороты электор двигателя, при которых должны расчитываться параметры. Все вычисления происходят по формулам, представленым ниже. Три нижних пустых поля используются для вывода результатов. Также вы сможете увидеть всё на графике.
Индексами 1 и 2 помечены начальные и новые параметры соответственно. Для того, чтобы подсчитать напор или подачу, в обязательном порядке необходимо заполнить исходную подачу, исходный напор, обороты электродвигателя исходные n1 и новые n2.

где F — частота, H — напор, Q — подача, n — обороты электродвигателя