Характеристика сети. Рабочая точка насоса.
Характеристика сети показывает зависимость ее гидравлического сопротивления от расхода жидкости. Понятие сети включает в себя совокупность резервуаров, трубопроводов, запорно-регулирующей арматуры, фильтров, через которые проходит жидкость до насоса и от насоса до потребителя. Каждый из этих элементов обладает своими гидравлическими характеристиками, которые в совокупности представляют собой общую характеристику сети.
Эффективность насосного оборудования в первую очередь определяется его правильным подбором, проведенным с учетом всех особенностей технологического процесса. Поэтому основой энергоэффективного использования насосного оборудования является согласование характеристик насоса и сети, т.е. работа насоса в режиме, при котором рабочая точка находится в рабочей области характеристики насоса.
Нахождение рабочей точки в данной области обеспечивает работу насоса с максимальным КПД. Выполнение этого требования позволяет эксплуатировать насосы с высокой эффективностью и надежностью.
Рабочая точка насоса
Режим работы насоса определяется пересечением характеристики насоса и характеристики сети. Точка пересечения называется рабочей точкой. Одним из основных требований при подборе насоса является обеспечение его работы в рабочем диапазоне (рабочей области), лежащем в пределах 70. 120% от номинальной подачи.
Схема установки скважинного насоса, характеристики насоса и сети.
Характеристики насосов — подача, напор и рабочая точка
Определение понятия напора
Повышение давления насосом называется напором. Под напором насоса (H) понимается удельная механическая работа, передаваемая насосом перекачиваемой жидкости.
H = E/G [m]
E = механическая энергия [Н•м]
G = вес перекачиваемой жидкости [Н]
При этом напор, создаваемый насосом, и расход перекачиваемой жидкости (подача) зависят друг от друга. Эта зависимость отображается графически в виде характеристики насоса. Вертикальная ось (ось ординат) отражает напор насоса (H), выраженный в метрах [м]. Возможны также другие масштабы шкалы напора. При этом действительны следующие соотношения:
10 м в.ст. = 1 бар = 100 000 Па = 100 кПа
На горизонтальной оси (ось абсцисс) нанесена шкала подачи насоса (Q), выраженной в кубометрах в час [м3/ч]. Возможны также другие масштабы шкалы подачи, например [л/с]. Форма характеристики показывает следующие виды зависимости: энергия электропривода (с учетом общего КПД) преобразуется в насосе в такие формы гидравлической энергии, как давление и скорость. Если насос работает при закрытом клапане, он создает максимальное давление. В этом случае говорят о напоре насоса H0 при нулевой подаче.
Когда клапан начинает медленно открываться, перекачиваемая среда приходит в движение. За счет этого часть энергии привода преобразуется в кинетическую энергию жидкости. Поддержание первоначального давления становится невозможным. Характеристика насоса приобретает форму падающей кривой. Теоретически характеристика насоса пересекается с осью подачи. Тогда вода обладает только кинетической энергией, то есть давление уже не создается. Однако, так как в системе трубопроводов всегда имеет место внутреннее сопротивление, в реальности характеристики насосов обрываются до того, как будет достигнута ось подачи.
— Характеристики насосов
— Различная крутизна при идентичном корпусе и рабочем колесе насосов (например, в зависимости от частоты вращения мотора)
Форма характеристик насоса
На рисунке показана различная крутизна характеристик насоса, которая может зависеть, в частности, от частоты вращения мотора.
Различное изменение подачи и давления
При этом крутизна характеристики и смещение рабочей точки влияет также на изменение подачи и напора:
• пологая кривая
– большее изменение подачи
при незначительном изменении напора
• крутая кривая
– большое изменение подачи
при значительном изменении напора
Характеристика насосной системы
Трение, имеющее место в трубопроводной сети, ведет к потере давления перекачиваемой жидкости по всей длине. Кроме этого, потеря давления зависит от температуры и вязкости перекачиваемой жидкости, скорости потока, свойств арматуры и агрегатов, а также сопротивления, обусловленного диаметром, длиной и шероховатостью стенок труб.
Потеря давления отображается на графике в виде характеристики системы. Для этого используется тот же график, что и для характеристики насоса.
Форма характеристики показывает следующие зависимости:
Причиной гидравлического сопротивления, имеющего место в трубопроводной сети, является трение воды о стенки труб, трение частиц воды друг о друга, а также изменение направления потока в фасонных деталях арматуры.
При изменении подачи, например, при открывании и закрывании термостатических вентилей, изменяется также скорость потока и, тем самым, сопротивление.
Так как сечение труб можно рассматривать как площадь живого сечения потока, сопротивление изменяется квадратично. Поэтому график будет иметь форму параболы. Эту связь можно представить в виде следующего уравнения:
H1/H2 = (Q1/Q2) 2
Выводы
Если подача в трубопроводной сети уменьшается в два раза, то напор падает на три четверти. Если, напротив, подача увеличивается в два раза, то напор повышается в четыре раза. В качестве примера можно взять истечение воды из отдельного водопроводного крана.
При начальном давлении 2 бара, что соответствует напору насоса прим. 20 м, вода вытекает из крана DN 1/2 с расходом 2 м3/ч.
Чтобы увеличить подачу в два раза, необходимо повысить начальное давление на входе с 2 до 8 бар.
Изменяющаяся рабочая точка
Рабочая точка
Точка, в которой пересекаются характеристики насоса и системы, является рабочей точкой системы и насоса. Это означает, что в этой точке имеет место равновесие между полезной мощностью насоса и мощностью, потребляемой трубопроводной сетью. Напор насоса всегда равен сопротивлению системы. От этого зависит также подача, которая может быть обеспечена насосом.
При этом следует иметь в виду, что подача не должна быть ниже определенного минимального значения. В противном случае это может вызвать слишком сильное повышение температуры в насосной камере и, как следствие, повреждение насоса. Во избежание этого следует неукоснительно соблюдать инструкции производителя.
Рабочая точка за пределами характеристики насоса может вызвать повреждение мотора. По мере изменения подачи в процессе работы насоса также постоянно смещается рабочая точка. Найти оптимальную расчетную рабочую точку в соответствии с максимальными эксплуатационными требованиями входит в задачи проектировщика.
Такими требованиями являются:
для циркуляционных насосов систем отопления — потребление тепла зданием,
для установок повышения напора — пиковый расход для всех мест водоразбора.
Все остальные рабочие точки находятся слева от данной расчетной рабочей точки.
На двух рисунках показано влияние изменения гидродинамического сопротивления на смещение рабочей точки. Смещение рабочей точки по направлению влево от расчетного положения неизбежно вызывает увеличение напора насоса. В результате этого возникает шум в клапанах. Регулирование напора и подачи в соответствии с потребностью может производиться применением насосов с частотным преобразователем. При этом существенно сокращаются эксплуатационные расходы.
Что такое «рабочая точка» насоса?
Если Вы впервые сталкиваетесь с необходимостью подобрать насос для перекачивания какой-либо жидкости, то, скорее всего, второй вопрос, который Вы услышите (первый будет касаться как раз перекачиваемой жидкости и типа насоса): «А на какую рабочую точку Вам подобрать насос?». Для специалистов вопрос про рабочую точку достаточно очевидный — это определяющий параметр для корректной работы насоса. И для них определение рабочий точки насоса будет дано чуть ниже.
А для тех, кто впервые столкнулся с понятием «рабочая точка», больше подойдёт такое объяснение: рабочая точка — это точка пересечения характеристики насоса с характеристикой системы. То есть — это напор и подача, которые нужны для того, чтобы получить желаемый результат на Вашей системе. Другими словами, если Вы подбираете насос для водоснабжения, отопления или канализации и не знаете ответа на вопрос «Какова рабочая точка?» — просто обратитесь к специалисту и объясните: что, откуда куда (в метрах по вертикали и горизонтали) и в каком объёме Вы хотите перекачивать. На основе этих данных специалист и рассчитает рабочую точку, которая в свою очередь поможет ему в подборе насоса.
Ну а для желающих подробно разобраться с понятием «рабочая точка насоса», представим полный ответ (на примере центробежного насоса):
Рабочая точка центробежного насоса является точкой пересечения кривой напора H(Q) и характеристической кривой установки HA(Q). При этом кривая H(Q) зависит от параметров насоса, а зависимость HA(Q) обусловлена параметрами установки (см. рис. 1 Рабочая точка)
Положение рабочей точки изменяется, когда кривая напора H(Q) и/или характеристическая кривая установки HA(Q) принимают другое положение или изменяют вид:
H(Q) изменяется, HA(Q) остается неизменной:
- Данное явление характерно для центробежных насосов с регулируемой частотой вращения (см. «Регулирование»). (см. рис. 2 Рабочая точка)
- Может возникать вследствие подключения одинаковых центробежных насосов, работающих параллельно. (см. рис. 3 Рабочая точка)
HA(Q) изменяется, H(Q) остается неизменной:
Характеристическая кривая установки может изменяться в процессе эксплуатации вследствие увеличения потерь напора (например, в результате дросселирования регулирующей арматурой, образования налета в трубах) или изменения геодезического напора (например, изменения уровня в резервуарах).
Расчетные точки и точки по запросу (требования заказчика) лишь в исключительных случаях полностью совпадают с рабочей точкой. Таким образом, рабочая точка часто приводится в соответствие путем дроссельного регулирования. (см. рис. 4 Рабочая точка)
P.S. Если у Вас возникли вопросы, пожелания, рекомендации — можете писать прямо здесь, в комментариях.
Эта запись была опубликована в Заметки инженера и отмечена тегом подбор насоса. Закладка ссылка.
10 комментариев для “ Что такое «рабочая точка» насоса? ”
Здравствуйте! У меня есть насос для водоснабжения. Как мне определить его рабочую точку и узнать подойдёт ли он под новую задачу?
Здравствуйте, Дмитрий. Разрешите Вас немного поправить. Рабочая точка — это не характеристика насоса, это точка пересечения кривых характеристики насоса и системы. То есть, чтобы рассчитать, подходит ли имеющийся у Вас насос под новую систему, нужно: (а) рассчитать характеристику системы и (б) узнать характеристики насоса. Чтобы примерно рассчитать подходит ли этот насос под требуемые характеристики системы водоснабжения, достаточно измерить длину трубопровода от насоса до точки водоразбора. Считайте в метрах по вертикали и по горизонтали. Учитывайте, что 10 метров по горизонтали примерно равны одному метру по вертикали. Пересчитайте полученные данные в метры по вертикали, прибавьте к нему метра три (хороший напор воды из открытого крана) — получится примерный требуемый напор. Затем найдите характеристики имеющегося насоса (кривую, похожую на те, что на картинках выше) и «положите» получившуюся характеристику напора на гидравлическую кривую насоса. Так Вы получите примерное понимание возможностей Вашего насоса для Вашей «новой задачи». Для более точного подбора, нужно больше данных (диаметр труб, тип насоса и т.п.). Если Ваш насос не подходит, обращайтесь к нам — подберём насос, который точно подойдёт под Вашу задачу и прослужит очень долго!
По моим расчётам получилось, что мне необходима рабочая точка насоса на 40 метров, чтобы подвести и нормально подать воду в дом для одного душа и раковины. Расход, наверно, должен быть около 2 м.куб. На самом насосе у меня написано, что он как раз выдаёт 40 метров напор и 5 м.куб. Значит должен подойти?
Дмитрий. Боюсь, это не совсем так. На большинстве насосов производители указывают номинальные параметры расхода и производительности насоса. То есть, это крайние точки на кривой напора (если посмотреть на график). Соответственно, при напоре 40 метров Ваш насос выдаёт нулевой расход и наоборот, при расходе 5 м.куб., у него будет «нулевой напор». Если это так, то Рабочий напор у данного насоса будет меньше 40 метров. Пришлите, пожалуйста, нам на почту запрос с указанием требуемых параметров и маркировкой имеющегося насоса, наш специалист проверит его параметры и при необходимости подберёт подходящий насос.
нужно периодически перекачивать воду 25м3 из бассеина А в Б на высоту 55м
помогите подобрать насос,желательно однофазный
Реваз, в ближайшее время с Вами свяжется наш специалист, подготовьте дополнительную информацию:
1. Как быстро нужно перекачивать воду?
2. Есть ли возможность установить насос так, чтобы вода сама в него поступала? Или насос должен всасывать воду из бассейна?
3. Какова будет полная длина магистрали от одного бассейна до другого?
Помогите определиться с насосом на котельную в поселке, наш сейчас не продавливает конечных потребителей
Вопрос.имеется ЭЦВ10 65-200 ,резервуар на отметке 369.4 м а скважина на 260.8 м.На какой глубине должен быть насос?какая у него рабочая зона?
Вам необходимо узнать гидравлические характеристики самого насоса. Если это 200 метров, то в зависимости от необходимого напора на поверхности, насос не должен быть глубже метров 170. Если глубина до зеркала воды больше 170 метров, то насос точно Вам не подходит. Также важно понимать дебет скважины для правильного подбора севажинного насоса.
Новости и заметки
- ВНИМАНИЕ! РЕЖИМ РАБОТЫ 1-3 ноября 2021 г. 29.10.2021
- ВНИМАНИЕ! 23.09.2021
- Насосные станции. Надежность и энергоэффективность. 14.09.2018
- К вопросу об инженерных системах зданий и сооружений 14.09.2018
- Оборудование компании ABB 07.09.2018
- Лучший дилер Siemens в России в 2017 году! 13.12.2017
- Промышленная автоматизация в России! 22.06.2017
- 15 лет компании «Промоборудование-СИС» 29.12.2016
- Лучший дилер Siemens в России! 09.12.2016
- Котлы и Горелки 2016 — выставка в Санкт-Петербурге 04.10.2016
Рабочая точка насоса и системы
Отзывы довольных покупателей это подтверждают! Пользователи сервиса Яндекс.Маркет в среднем оценивают насосы Wilo на 5 из 5 баллов.
Комфорт в эксплуатации
Вместе с приобретенным у нас товаром Вы получаете в комплекте следующие документы: гарантийный талон, инструкцию по монтажу и эксплуатации, кассовый чек товарную накладную. В случае выхода из строя оборудования, гарантийный талон дает право на бесплатный гарантийный ремонт в специализированных сервисных службах.
Двойная защита от ржавчины! Оборудование имеет катафорезное и дополнительное лаковое покрытие корпуса.
Устойчивость к коррозии
Гарантируем качественную сборку! Заводы Wilo расположены в странах с высокой производственной культурой.
Германская или корейская сборка
Рабочей называется точка, в которой пересекаются кривые характеристик насоса и системы.
В чем особенность рабочей точки?
В рабочей точке напор всегда соответствует сопротивлению сети, то есть возникает равновесие между производимой насосом полезной мощностью и мощностью, потребляемой трубопроводной системой. Это оказывает влияние на подачу.
Как взаимосвязаны подача и рабочая точка?
Подача рабочей среды никогда не должна опускаться ниже минимума, рекомендованного производителем. Иначе существенно повышается температура в насосной камере, что приводит к повреждению агрегата. Выход рабочей точки за пределы характеристики насоса зачастую вызывает поломку привода.
Изменение подачи сопровождается постоянным смещением рабочей точки. Расчет оптимальной рабочей точки, соответствующей максимальным эксплуатационным требованиям, — одна из ключевых задач проектировщика.
Какие требования необходимо учитывать при расчете рабочей точки?
Основными эксплуатационными требованиями являются:
- Для циркуляционных насосов отопительных систем — теплопотребление здания;
- Для агрегатов, повышающих напор, — максимальный расход во всех точках водоразбора.
В остальных случаях рабочие точки расположены левее оптимальной расчетной.
Чтобы продемонстрировать, как смещается рабочая точка при изменении гидродинамического сопротивления, рассмотрим пример:
Когда рабочая точка смещается влево от расчетной, напор насоса неизбежно увеличивается, что сопровождается шумом в клапанах.
Установка в систему агрегата с частотным преобразователем позволяет регулировать подачу и напор соответственно потребностям пользователей, а значит, сократить эксплуатационные затраты.
У вас остались вопросы?
Звоните по телефону +7 (495) 744-86-42 или оставьте заявку онлайн