Примите к сведению: для того, чтобы увеличить напор выходящей жидкости, необходимо увеличить диаметр крыльчатки или повысить обороты двигателя.

Блочные насосные станции от производителя

Определение переменных

• напор воды;
• необходимая потребляемая мощность;
• размер рабочего колеса;
• максимальная высота всасывания жидкости.

Итак, рассмотрим более детально каждый из показателей, а также приведем формулы расчета для каждого из них.

Расчет производительности центробежного насосного агрегата проводится согласно следующей формуле:

W = l1*(п*d1 – b*n)*c1 = l2*(п*d2 – b*n)*c2

Обозначение этой формулы следующее:
W – производительность насоса, измеряемая в м3/с;
l1,2 – ширина рабочего колеса соответственно по диаметрах d1,2;
d1 – диаметр всасывающего патрубка;
d2 – диаметр рабочего колеса;
b – толщина лопаток крыльчатки;
n – количество лопаток;
п – число «пи»;
с1,2 – меридианные сечения входящего и выходящего патрубков.

Создаваемый центробежным насосом напор воды рассчитывается по формуле:

N = (h3 – h2)/(p * g) + Ng + sp

Переменные в формуле обозначают:
N – высота напора, измеряемая в метрах;
h2 – давление в емкости забора жидкости, измеряемое в Па;
h3 – давление в емкости приема жидкости;
p – плотность жидкости, которая перекачивается насосом, измеряется в кг/м3;
g – постоянная величина, указывающая ускорение свободного падения;
Ng – показатель необходимой высоты подъема жидкости;
sp – сумма потерь напора жидкости.

Расчет необходимой потребляемой мощности производится по следующей формуле:

M = p*g*s*N

Переменные формулы означают:
M – необходимая потребляемая мощность;
p – плотность перекачиваемой жидкости;
g – величина ускорения свободного падения;
s – необходимый объем расхода жидкости;
N – высота напора.

Максимальная высота всасывания жидкости рассчитывается по формуле:

Nv = (h2 – h3)/(p * g) – sp – q2/(2*g) – k*N

Обозначение переменных следующее:
Nv – высота всасывания жидкости;
h2 – давление в емкости забора;
h3 – давление жидкости на лопатки крыльчатки;
p – плотность жидкости, которая перекачивается;
g – ускорение свободного падения;
sp – количество потерь во входящем трубопроводе при гидравлическом сопротивлении;
q2/(2*g) – напор жидкости во всасывающей магистрали;
k*N – потери, зависящие от прибавочного сопротивления;
k – коэффициент кавитации;
N – создаваемый насосом напор.

Пример применения формул

Задача. Определите потребляемую мощность центробежного насоса, если:

1. Агрегат перекачивает жидкость, плотность которой составляет 1210 кг/м3.
2. Необходимый расход жидкости составляет 6,4 м3/ч.
3. Жидкость перекачивается в резервуар с давлением 1,5 бар.
4. Разница высот составляет 12 метров.
5. Потери от сопротивления составляют 30, 6 м.

Решение.

Для начала рассчитываем напор, который создается центробежным насосом (используем формулу 2):
N = (h3 – h2)/(p – g) + Ng + sp = ((1,5 – 1)*105)/(1210*9,81) –12 +30,6 = 22,82 (м).

Чтобы найти потребляемую мощность насоса, воспользуемся формулой 3:
M = p*g*s*N = 1210*9,81*6,4/3600*22,82 = 481,56 (Вт).
Искомый результат найден.

Таким образом, в этой статье мы рассказали все нюансы вычисления мощности центробежного насоса. Надеемся, что информация, изложенная в статье, будет для вас полезной.

Смотрите видео, в котором показан порядок расчета рабочего колеса центробежного насоса:

Энергетическое образование

1. Насосы

В 1689 году французкий физик Денис Папин (Denis Papin) изобрел центробежный насос, который и сегодня очень популярен. Центробежный насос построен на простом принципе: жидкость направляется к ступице рабочего колеса и с помощью центробежной силы выбрасывается к периферии. Такая конструкция является относительно недорогой, долговечной и простой, к тому же высокая скорость вращения позволяет напрямую присоединять вал насоса к асинхронному электродвигателю. Центробежный насос обеспечивает постоянное значение напора, который можно легко регулировать, не причинив вреда насосу.

На рисуноке изображено прохождение жидкости через насос. Жидкость через входной патрубок направляется к центру вращающегося рабочего колеса, откуда с силой отбрасывается по направлению к его периферии. Такая конструкция обеспечивает высокий КПД и используется для перекачивания чистых жидкостей. Насосы, которые должны работать с загрязненными жидкостями, например сточными водами, имеют иную конструкцию колеса — такую, которая позволяет избежать блокировки и закупорки его гидравлической части.

Wентробежные насосы разделены на группы: с радиальным, диагональным и осевым рабочим колесом. Наиболее часто используются насосы с радиальными и диагональными рабочими колесами.

Разные требования к параметрам центробежных насосов: напору, расходу; способу монтажа, а также экономичности — являются лишь несколькими причинами использования различных типов насосов.

Параметры центробежного насоса обычно описываются рабочими характеристиками. Напор, потребляемая мощность, КПД и NPSH представлены как функции от расхода.

Обычно характеристики насоса в техническом каталоге описывают только работу самого насоса. Так, потребляемая мощность, значение Р2, — это мощность на валу электродвигателя (мощность на входе в насосную часть. То же самое можно сказать и о значении КПД насосной части. В некоторых типах насосов со встроенным электродвигателем и, возможно, встроенным преобразователем частоты, например в герметичных электронасосах, значение потребляемой мощности и КПД являются общими для электродвигателя и насоса. В этом случае потребляемая мощность будет обозначаться как Р1. Характеристика Q–H показывает напор, который насос способен создавать при данном расходе. Напор измеряется в метрах [м]. Характеристика Q–H центробежного насоса. Чем ниже расход, тем выше напор, и наоборот, чем выше расход, тем ниже напор. КПД – характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии; определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой. Для насосов при определении КПД используется отношение мощности, сообщаемой насосом жидкости к мощности на валу электродвигателя.

КПД зависит от рабочей точки насоса. Следовательно, очень важен выбор насоса, отвечающего требованиям по расходу и гарантирующего работу в зоне максимального КПД. Значение NPSH насоса является минимальным абсолютным давлением, которое необходимо создать на всасывающем патрубке насоса во избежание кавитации. Значение NPSH измеряется в метрах [м] и зависит от расхода: при увеличении расхода увеличивается и значение NPSH.

Центробежные насосы имеют несколько конструктивных особенностей.

• Количество ступеней. В зависимости от количества рабочих колес, центробежный насос может быть одноступенчатым либо многоступенчатым.
• Расположение вала насоса. Одноступенчатые и многоступенчатые насосы могут быть с горизонтальным или вертикальным расположением вала. Эти насосы обычно являются либо горизонтальными, либо вертикальными.
• Рабочие колеса одностороннего и двухстороннего входа. В зависимости от конструкции рабочих колес, насос может быть оснащен рабочим колесом одностороннего либо двухстороннего входа.
• Соединение ступеней. Ступени насоса могут быть установлены двумя способами: последовательно или параллельно.
• Конструкция корпуса насоса. Мы различаем два типа корпуса насоса: спиралевидный корпус (улитка) и корпус с патрубками «в линию».

Консольный насос — поток жидкости направляется в центр рабочего колеса. Всасывающий и напорный патрубки расположены под углом 90°.

Насос «ин-лайн» — жидкость проходит через насос напрямую. Всасывающий и напорный патрубки расположены в линию один напротив другого, поэтому насос может монтироваться непосредственно в трубопровод.

Насос двухстороннего входа — насос с горизонтальным разъемом корпуса. Насосы двухстороннего входа — это насосы, корпус которых разделен по оси на две части. На рис. изображен одноступенчатый насос двухстороннего входа. Такая конструкция исключает возникновение осевых сил, что обеспечивает продолжительный срок службы подшипников. Как правило, насосы двухстороннего входа имеют довольно высокий КПД, удобны в обслуживании и обладают достаточно широким диапазоном рабочих характеристик.

Горизонтальный насос — насос с горизонтально расположенным валом.

Вертикальный насос — насос с вертикально расположенным валом.

Одноступенчатый насос — насос с одним рабочим колесом.

Многоступенчатый насос — насос с несколькими последовательно установленными рабочими колесами.

Насосы с соединительной муфтой — это насосы с упругой муфтой, которая соединяет насос с электродвигателем. При таком виде соединения используется как обычная муфта, так и муфта с промежуточным элементом. Если электродвигатель соединен с насосной частью с помощью обычной муфты, то при техническом обслуживании насосной части (замена уплотнений) необходим демонтаж электродвигателя. При этом по завершении всех работ насос необходимо отцентровать. Если же насос оснащен муфтой с промежуточным элементом, то при техническом обслуживании нет необходимости в демонтаже электродвигателя. В этом случае также не требуется и отцентровка насоса (если при этом положение насосной части и электродвигателя не менялось).

Моноблочный насос — рабочее колесо закреплено на валу электродвигателя. Моноблочные насосы бывают двух видов:

• Насосы, в которых рабочее колесо располагается на удлиненном валу электродвигателя
• Насосы, соединенные со стандартным электродвигателем с помощью глухой муфты или муфты с промежуточным элементом.

Гидравлические параметры насоса должны сооответствовать рабочим режимам системы. Именно эти параметры определяют типоразмер насоса.

Расход. Расходом называется количество жидкости, проходящее через насос за фиксированный промежуток времени. Обычно используют понятия: объемный расход и массовый расход. Объемный расход, измеряемый в м³/с, характеризует объем жидкости, проходящей через насос в единицу времени. Этим понятием пользуются, когда плотность перекачиваемой жидкости мало меняется от тепературы, или температура жидкости не влияет на функции системы. Примером таких систем являются системы водоснабжения. Массовый расход — это масса жидкости, проходящей через насос в единицу времени, измеряется в кг/с. Массовый расход, как видно из названия, учитывает плотность жидкости. Понятие «массовый расход» широко применяется в теплотехнике и гидрогазодинамике. В гидравлических системах массовым расходом пользуются при расчете систем отопления, кондиционирования и т.п.

Давление. Давление характеризует энергию, которую имеет жидкость. Подобно классификации видов энергии, различают статическое (потенциальная энергия) и динамическое (кинетическая энергия) давления. Сумма этих давлений дает полное давление.

Динамическое давление. Динамическое и полное давление могут быть измерены с помощью трубки Пито (трубка полного напора). Согласно закону сохранения энергии, динамическое давление преобразуется в статическое путем снижения скорости потока, и наоборот.

Предполагая, что в системе нет потерь на трение, сумма статического и динамического давлений будет постоянной по всей трубе. Таким образом, увеличение диаметра трубы ведет к увеличению статического напора, измеряемого манометром. Во многих гидравлических системах динамическое давление $p_{дин}$ незначительно по сравнению со статическим. Например, при скорости движения потока воды 4.5 м/с динамическое давление будет около 0.1 бар.

Напор — величина давления жидкости, выражаемая высотой столба жидкости над выбранным уровнем отсчёта; измеряется в линейных единицах.

Напор насоса определяется исходя из значений давлений во всасывающем и напорном патрубках. Если имеется перепад высот между двумя точками измерения необходимо компенсировать эту разницу. Более того, при наличии разницы диаметров всасывающего и напорного патрубков, фактический напор также должен быть скорректирован с учетом этой разницы.

Главные показатели и характеристики автоматических насосов для воды

Различные способы определения расхода насоса в полевых условиях

В этой колонке будут рассмотрены два косвенных метода определения расхода насоса в полевых условиях:

• измерение давления (напора)
• Измерение мощности (ампер)

В обоих случаях необходимо получить кривую производительности насоса для соответствующего приложения, которая обычно представлена ​​в комбинированном или однолинейном формате, как показано на рисунках 1 и 2.

Кривая комбинированного формата обычно доступна в общем каталоге производителя оригинального оборудования насосов (OEM), в то время как однолинейная кривая обычно поставляется с конкретным предложением насоса или, что еще лучше, с протестированным на заводе решением. В этом примере красный угол обозначает расчетную точку насоса (70 галлонов в минуту [галлонов в минуту] при напоре 100 футов [футов]), где предполагается, что насос будет работать, но операторы считают фактический расход подозрительным.

Метод давления (напор)

Предположим, что манометр на нагнетании показывает 55 фунтов на квадратный дюйм (фунт / кв. Дюйм), а манометр на всасывании показывает 10 фунтов на квадратный дюйм, следовательно, существует перепад давления в 45 фунтов на квадратный дюйм.Это соответствует 45 x 2,31 = 104 футам напору (при условии холодной воды, удельный вес = 1,0). Горизонтальная линия напора
104 футов пересекает кривую H-Q (при соответствующем диаметре рабочего колеса, который в данном случае составляет 5,12 дюйма) при расходе немного меньше номинального, примерно при 60 галлонах в минуту.

Мощность (амперы) Метод

Кривая мощности показывает приблизительно 3,2 лошадиных силы (л.с.) в номинальной точке. Измерители мощности (киловаттметры) доступны редко, а значения ампер и вольт обычно отображаются на панели управления.По этим показаниям можно рассчитать мощность, хотя потребуются некоторые предположения о коэффициенте мощности и КПД двигателя:

л.с. = (I x V x 1,73 x EFF _{, двигатель} x PF) / 1000 Уравнение 1

В нашем примере используется двигатель мощностью 5 л. С. 460 В (В), и мы фактически читаем 450 В и 3,9 А. Типичное допущение для продукта (двигатель EFF x PF) составляет 0,85, хотя можно получить несколько лучшее значение, если кто-то хочет потратить больше времени на исследовательскую работу.

Таким образом, в нашем примере:

л.с. = (3,9 x 450 x 1,73 x 0,85) / 1000 = 2,6 л.с. Уравнение 2

Это немного меньше ожидаемых 3,2 л.

Очевидно, что слишком много предположений и приближений в кривых чтения несут плохие новости. Однако хорошая новость заключается в том, что на основе двух методов мы можем утверждать, что расход находится где-то между 50 и 60 галлонами в минуту.Для многих целей устранения неполадок достаточно этого ответа
.

В качестве примечания к методу мощности: некоторые люди чувствуют себя более комфортно, просто беря отношение фактического тока к номинальному току двигателя, указанному на паспортной табличке, а затем умножая результат на номинальную мощность двигателя. В нашем примере, если номинальный ток двигателя составляет 8,5 ампер, а номинальная мощность двигателя 5 л.с., мы можем предположить, что фактическая мощность составляет 3,9 / 8,5 x 5 = 2,3 л.с. Это близко к значению 2,6 л.с., которое мы получили ранее, исходя из предположения о коэффициенте мощности и КПД двигателя.

Силовой метод может очень успешно применяться для поиска неисправностей в полевых условиях многих типов насосов, но он имеет существенные недостатки и не может применяться для насосов с высокой удельной скоростью (Ns), таких как смешанные насосы и вертикальные турбинные насосы.

Как показано на рис. 3 HI, при сравнении профилей рабочего колеса для различных конструкций скорости вращения мощность насоса не является хорошей непрерывно возрастающей кривой, как в случае большинства насосов с торцевым всасыванием и насосов с разъемным корпусом.Вместо этого форма кривой мощности может быть совершенно иной. Он может подниматься, опускаться или оставаться постоянным с течением, даже делая свою форму настолько плоской, что становится трудно различить разницу при большом разнообразии потоков.

Суть в том, что у каждого метода есть свое место, сила и ограничения.

Метод давления (напора) является самым простым и быстрым, но требует наличия кривой насоса и датчиков, которые не сломаны или не откалиброваны. В реальных условиях эксплуатации эти кривые часто давно теряются или не подходят для старых насосов.Даже если они существуют, может быть невозможно узнать последний диаметр рабочего колеса внутри насоса после многочисленных предыдущих ремонтов и модификаций насоса.

Метод мощности (в амперах) не требует, чтобы кто-то «испачкал» насос, заменяя сломанные датчики, но неточность коэффициента мощности и КПД двигателя является недостатком. (Основные сведения о коэффициенте мощности, представленные Джо Эвансом в статье «Коэффициент мощности: плохое поведение электричества (часть первая)» (Pump Ed 101, Pumps & Systems , июнь 2007 г., прочтите здесь)

Считывание прямого потока — самый надежный способ, но большинство насосов не имеют встроенных расходомеров.Разрезать линии для их установки непрактично и дорого. Внешние (ультразвуковые) счетчики просты, но точность ограничена из-за трудностей с поиском хорошего (одобренного HI) участка вдоль трубы реальной полевой установки.

Часто применение всех трех методов уменьшает ошибку, позволяя пользователю научиться грамотно интерпретировать причины различий, уметь объяснять особенности и несоответствия каждого метода и исправлять такие несоответствия с помощью веской причины, некоторого понимания механики потока. , и причины отклонения практики от теории.

Примечание редактора. Изначально эта колонка была опубликована в октябрьском выпуске журнала Pumps & Systems за 2007 год.

— Инженерное мышление

Прокрутите вниз, чтобы посмотреть обучающее видео на YouTube.

Узнайте о кривых насосов, как их читать и что означают разные линии.

State Supply — это ваш источник компонентов паровых и гидравлических систем отопления, таких как конденсатоотводчики, клапаны, регуляторы и насосы (включая ведущие в отрасли бренды, такие как Bell & Gossett, Taco и другие).Посетите www.statesupply.com или позвоните нам по бесплатному телефону 877-775-7705, чтобы получить беспрецедентный выбор продуктов, опытных экспертов и отличное обслуживание клиентов.

Ознакомьтесь с центробежными насосами ➡️ https://www.statesupply.com/pump/hydronic
Просмотрите видеоролики по ремонту и техническому обслуживанию насосов ➡️ https://www.youtube.com/statesupply
Загрузите это руководство ➡️ https: //www.statesupply .com / котел-инспекция-контрольный список

Базовая кривая насоса

Базовая кривая насоса выглядит следующим образом.

кривой насоса. Они становятся более сложными и выглядят примерно так. Не волнуйтесь, мы рассмотрим их шаг за шагом и начнем с основ.

Для каждого типа насоса есть своя диаграмма, и данные, нанесенные на них, также различаются в зависимости от модели.

Первое, что мы замечаем, это то, что на главной вертикальной оси Y у нас есть давление напора, а на горизонтальной оси X — скорость потока.
По сути, напор — это давление, а расход — это то, сколько воды может переместить насос.

Что представляют собой эти диаграммы? Если бы мы повернули насос боком и подключили его к трубе. Насос толкает жидкость горизонтально, поэтому давление отсутствует, но вода течет с максимальной скоростью. Когда мы медленно поворачиваем насос в вертикальное положение, мы видим, что скорость потока уменьшается, но давление увеличивается. Это потому, что теперь он отталкивается от воды и трения. Когда мы доходим до вертикального положения, вода не выходит из насоса, но максимальное давление.Это потому, что он использует всю свою энергию, чтобы оттолкнуться от воды и удерживать ее как можно выше в трубе. На данный момент он просто вращает ту же часть воды, что не подходит для насоса, поэтому вы не хотите запускать такой насос в реальном мире. Записывая значения во время этого подъема, мы в основном получаем нашу кривую производительности. Хотя отметим, что производители насосов не тестируют насосы таким способом, так как это непрактично.

Если вы хотите узнать, как работает центробежный насос, мы подробно рассмотрели это в нашей предыдущей статье. НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ .

Напор

Напор показан на вертикальной оси, и это относится к давлению, поэтому мы часто слышим термин «напор». Мы измеряем голову в футах или метрах, что не кажется правильным, учитывая, что мы говорим о давлении. Тем более, что вы видите, что манометры на насосе обычно показывают фунты на квадратный дюйм или бар. Причина использования футов или метров заключается в том, что производители насосов знают только, насколько высоко их насос может нагнетать жидкость, они не знают, какую жидкость будет перекачивать ваша система, и, поскольку каждая жидкость имеет разные свойства, давление будет варьироваться в зависимости от используемой жидкости, но высота, которую он может перемещать с помощью насоса, останется прежней.

Например, у нас есть этот насос, который может обеспечить напор 150 футов (45,72 м). Если мы будем использовать его для перекачивания воды, давление будет около 54,25 фунтов на квадратный дюйм (4,485 бар). Но если мы будем использовать его для откачки молока, то давление будет около 56,15 фунтов на квадратный дюйм (4,64 бара).

Преобразование между футами и метрами напора очень просто, у нас есть бесплатный калькулятор для этого, НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ.

Почему нам нужно знать давление в головке?

обычно используются для перемещения жидкости в более высокую область, поэтому нам нужно убедиться, что наш насос может достичь этой отметки.Когда мы прокачиваем жидкость по трубам и фитингам, трение будет препятствовать потоку. Это происходит из-за стенок трубы, а также из-за нарушений на пути потока, это вызывает потерю давления, которая тратит энергию насоса. Величина трения зависит от типа жидкости, а также от используемых материалов и фитингов. Следовательно, мы должны рассчитать, какое трение или потерю давления создаст наша система, и убедиться, что выбранный нами насос сможет преодолеть это, иначе мы не собираемся вытекать жидкость с другого конца.

. Когда мы смотрим на диаграммы, мы обнаруживаем, что насосы различаются по напору и расходу. Например, когда мы смотрим на небольшую домашнюю систему отопления, там есть несколько фитингов и короткие трубы, поэтому падение давления невелико, поэтому мы будем использовать насос с относительно низким напором.

Когда мы смотрим на коммерческую систему отопления с несколькими кондиционерами, фанкойлами и трубами большой длины, мы знаем, что перепад давления будет высоким, поэтому нам понадобится насос, который может обеспечить гораздо большее давление напора.

Расход

Расход — это мера того, сколько воды поступает из насоса в заданный период времени. Это измеряется в различных единицах, например (США) галлонах в минуту, литрах в секунду или кубических метрах в час. Например, система может быть спроектирована для перемещения 2 литров воды в секунду (31,7006 галлонов США в минуту) из сборного резервуара в технологический резервуар.

Вы можете легко конвертировать между метрическими и британскими единицами измерения расхода с помощью нашего бесплатного калькулятора НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ.

Кривая производительности

Иногда это называют кривой H-Q. H означает напор, а Q — расход. Производитель проверит каждый насос, чтобы получить данные о производительности, а затем нанесет их на график. Это будет представлять все возможные конфигурации между расходом и напором, и мы используем это, чтобы проверить, соответствует ли насос нашим потребностям.

Кривая производительности будет отличаться для каждого насоса, и некоторые из них будут лучше соответствовать потребностям нашей системы, чем другие.Обычно вы видите, что по мере увеличения расхода давление напора уменьшается.

При выборе циркуляционного насоса насос будет работать только в соответствии с линией. Итак, если вам нужно 8 галлонов в минуту (0,5 л / с), тогда у вас будет 6 футов (1,8 м) напора. Вы также можете приобрести многоскоростные циркуляционные насосы, о которых мы поговорим позже в этой статье.

При выборе центробежного насоса большего размера, если наши системные требования находятся на уровне производительности или ниже, его можно рассмотреть.Мы потенциально можем использовать меньшие крыльчатки или частотно-регулируемые приводы, чтобы лучше соответствовать нашим требованиям, и, опять же, мы рассмотрим это немного позже в статье.

Например, здесь представлена ​​кривая производительности для 2 больших центробежных насосов. Нам нужен расход 30 галлонов в минуту (1,89 л / с) и напор 70 футов (21,3 м), которые указаны здесь на графике. Это означает, что насос 2 использовать нельзя, но можно использовать насос 1.

Размер рабочего колеса

В центробежных насосах мы часто можем изменить размер рабочего колеса.Диаметр крыльчатки изменит количество перемещаемой воды. Поэтому на некоторых диаграммах вы увидите несколько кривых производительности, которые дают нам подробную информацию о производительности насоса для рабочих колес разного диаметра. Размер крыльчатки часто указывается в конце строки.

Например, 30 галлонов на дюйм (1,89 л / с) для рабочего колеса 4,5 дюйма (114,3 мм) дает нам около 13 футов (3,96 м) напора, но если бы мы использовали крыльчатку 5,5 дюйма (139,7 мм), то мы бы обошлись 22,5 футов (6,89 м) головы.

В некоторых случаях требуемые нами расход и напор могут падать между двумя линиями диаметра рабочего колеса. В таких случаях мы часто можем уменьшить рабочее колесо до требуемого размера, чтобы добиться лучшего соответствия. Вам следует попросить производителя насоса или специалиста по насосам выполнить эту услугу. Затем необходимо рассчитать производительность насоса.

Мощность насоса

Как мы знаем, насосам требуется механическая мощность для вращения вала, ротора и, в конечном итоге, перемещения воды.Производители насосов обычно предоставляют отдельную таблицу, в которой показано это требование к мощности. В британских единицах измерения мы используем мощность в лошадиных силах, а в метрических единицах — киловатты.

На этом графике мы видим мощность в лошадиных силах, нанесенную через различные интервалы. Как видите, с увеличением скорости потока возрастает и потребность в мощности. Мы используем эту таблицу для определения размеров нашего двигателя. Например, если нам нужно 125 галлонов в минуту (7,89 л / с) с напором 18 футов (5,49 м), то это будет между линиями электропередачи 0,75 (0,559 кВт) и 1 лошадиной силы (0.746кВт). Поскольку эта точка находится выше линии 0,75, это означает, что мы не можем использовать двигатель с таким рейтингом, потому что он не сможет справиться, нам придется использовать двигатель мощностью 1 л.с., и мы видим, что кривая производительности полностью падает ниже этой линии. поэтому, если наш расчет напорного давления неверен, у нас есть запас прочности.

Если вы хотите преобразовать мощность тормозной системы в киловатты, воспользуйтесь нашим бесплатным калькулятором, НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ

КПД

На некоторых диаграммах отображается кривая эффективности насоса.Это измеряется в процентах, и мы обычно видим эту параболическую кривую, на которой эффективность насоса увеличивается до максимального значения, а затем снова начинает снижаться.

Диаграммы, отображающие рабочие колеса разных размеров, обычно имеют эффективность, отображаемую на этих более сложных линиях графика. Каждая строка отображает процент эффективности.

На обеих диаграммах видно, что КПД зависит от того, как вы эксплуатируете насос. На диаграммах с несколькими крыльчатками мы видим, что эффективность снижается по мере уменьшения размера крыльчатки, потому что зазор между крыльчаткой и корпусом насоса увеличивается, поэтому вода может циркулировать в этой области и, следовательно, теряется энергия.

КПД — это соотношение или сравнение количества энергии, поступающей в насос, и количества энергии, которое мы получаем от насоса. Итак, в идеале мы хотим быть как можно ближе к пику для оптимальной производительности.

Насос неизбежно потеряет некоторую мощность, когда он преобразует и передает электрическую энергию в механическую энергию. Он теряется через муфту, подшипники, вал, уплотнения, охлаждающий вентилятор и т. Д.Например, на этой диаграмме мы видим, что если бы насос обеспечивал 125 галлонов в минуту на высоте 20 футов, то он работал бы с КПД около 67%, что не очень хорошо. Если бы тот же насос работал при 30 футах напора 138 галлонов в секунду, то он работал бы с максимальной производительностью 73%, что лучше.

NPSH

Мы обсуждали NPSH в нашей предыдущей статье. Это требуемый NPSH или чистое положительное давление на всасывании. Обычно это имеет восходящую кривую, что означает, что по мере увеличения расхода насоса мы видим, что значение NPSH также увеличивается.Мы измеряем это в метрах или футах, иногда в килопаскалях.

NPSH — это минимальное давление, которое должно быть на всасывающем входе насоса, чтобы преодолеть потери на входе и избежать кавитации. Следовательно, имеющееся давление на входе должно быть больше этого значения. Напомним, кавитация — это когда давление на входе в насос достигает достаточно низкого уровня, когда вода начинает закипать, что создает быстро расширяющиеся и схлопывающиеся пузырьки воздуха, которые постепенно разрушают поверхность насоса и корпуса.

Например, если мы двигались на 150 г / м (м), то нам требуется NPSH около 4,9 футов (1,49 м).

Многоскоростной насос

Некоторые насосы, такие как приведенный выше; работают на фиксированной скорости и, следовательно, имеют фиксированную кривую производительности, но мы также можем получить многоскоростные версии, которые имеют возможность переключаться между настройками скорости, обычно с 3 различными скоростями: низкой, средней и высокой. Таким образом, эти насосы будут иметь диаграмму с нанесенными на них тремя различными профилями.

Насос можно эксплуатировать по любой из этих кривых, но не между ними. Итак, для этого примера, если мы хотим 6 галлонов в минуту или 0,38 литра в секунду, то при установке 1 мы получаем около 4,2 фута (1,28 м) напора, при установке 2 получаем 8 футов (4,44 м) напора, а при установке 3 получаем около 9,8 футов (2,99 м).

многоскоростного циркуляционного насоса Эти насосы позволяют нам легко улучшить соответствие между характеристиками насоса и требованиями системы или предусмотреть возможность расширения системы в будущем.

Частотно-регулируемые приводы

Другой вариант, который у нас есть, — это использование частотно-регулируемых приводов или приводов с регулируемой скоростью. Это в основном потребляет электрическое питание и изменяет его, чтобы снизить напряжение и частоту, что, таким образом, изменяет мощность двигателя и скорость насоса. Мы можем увеличивать или уменьшать скорость с помощью контроллера, чтобы улучшить согласование нашего насоса и, следовательно, работать практически в любом месте области ниже кривой.

На самом деле они используются только в более крупных насосах, обычно мощностью более 2 кВт (2.7 л.с.) в размере. Они могут поставляться с предварительно установленным двигателем насоса, или вы можете часто модернизировать существующий насос, но сначала вы должны проконсультироваться с производителем, чтобы убедиться в совместимости. Кроме того, вам следует проверить конструкцию системы, чтобы убедиться, что она может выдерживать более низкий расход или давление напора. Чтобы получить подробную информацию о характеристиках насосов с регулируемой скоростью, мы должны рассчитать значения, используя законы сродства насоса. Мы уже обсуждали это ранее в уже готовых руководствах, НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ.

Скорость вращения

Некоторые производители насосов предоставляют отдельные таблицы для работы насоса с разными скоростями вращения.Затем мы можем сравнить характеристики, чтобы получить точное соответствие, а затем найти электродвигатель, который подойдет для этого. Как правило, более высокие скорости вращения приводят к увеличению объема работ по обслуживанию и ремонту, поэтому по возможности рекомендуется выбирать насос с более низкой скоростью, который соответствует требованиям наших систем.

Напряжение и частота

Проверьте характеристики электродвигателя. Напряжение и частота электросети различаются по всему миру, поэтому вы должны быть уверены, что выбранный вами насос будет работать там, где вы его устанавливаете.Кроме того, насосы бывают одно- и трехфазными в зависимости от области применения. Эти данные будут предоставлены производителем и обычно указаны в таблице или техническом документе.

Как читать кривую насоса: полное руководство

Вязкость динамическая

Динамическая вязкость — это мера сопротивления жидкости потоку. Используя только здравый смысл, мы можем представить, что вода менее вязкая или устойчивая к течению, чем кукурузный сироп, поэтому кукурузный сироп имеет более высокую вязкость, чем вода.Мы измеряем внутреннее сопротивление потоку как абсолютную вязкость (также называемую динамической вязкостью). Критически важно, чтобы используемая вязкость соответствовала условиям сдвига «в насосе» или скорости сдвига 800 или более с-1 (обратные секунды). Как показывает следующее сравнение, разница в вязкости сильно зависит от жидкости:

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

Плотность

Плотность — это мера веса жидкости по объему. Вода менее плотная, чем, например, кукурузный сироп, поэтому, если вы добавите равные объемы воды и кукурузного сиропа рядом, кукурузный сироп будет весить больше, чем вода. Кроме того, из-за разницы в плотности между водой и кукурузным сиропом вода будет плавать поверх кукурузного сиропа при смешивании. 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

Ножницы

Жидкости, чувствительные к сдвигу, изменяют вязкость под нагрузкой, например, когда они сталкиваются с крыльчаткой 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 утолщение при сдвиге).

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

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

Продолжая пример обработки кетчупа, в следующем разделе обсуждается дополнительная важная информация о кривых насоса: рабочих лошадиных сил (WHP), вязкой лошадиных сил (VHP) и необходимого чистого положительного напора на всасывании (NPSHr).

Тормозная мощность

При выборе размера насоса PD будет важно выбрать правильную тормозную мощность. Тормозная мощность (л.с.) — это мощность, необходимая насосу для преодоления давления нагнетания. BHP определяется путем сложения рабочей мощности (WHP) и вязкой (VHP) лошадиных сил.

л.с. = WHP + VHP

Чтобы правильно проанализировать тормозную мощность, вы должны сравнить рабочую мощность и вязкую мощность.

Понимание зависимости расхода насоса от давления и его значения

Если вы оператор распылителя с насосом и выполняете мягкую стирку в двухэтажном жилом доме, чтобы удалить лишай или плесень, как получить спрей? чтобы достичь карниза дома и обеспечить равномерное покрытие без необходимости подниматься по лестнице?

Следует увеличить давление или поток, чтобы добиться более высокой формы распыления?

Существует распространенное заблуждение, что для получения более широкой вертикальной или горизонтальной формы распыления вам просто нужен насос, который создает большее давление.Напротив, зачастую ключевым моментом является увеличение скорости потока.

Разница между расходом насоса и давлением

Нередко операторы насосов жалуются на то, что их опрыскиватель не имеет достаточного давления, хотя на самом деле проблема заключается в скорости потока. Фактически, некоторые люди используют эти два термина как синонимы, как если бы это одно и то же. Это не так, и знание разницы и роли каждого из них является ключом к достижению надлежащей производительности насоса.

Работа насоса не в том, чтобы создавать давление; скорее, он предназначен для обеспечения определенной скорости потока, перекачивания определенного количества жидкости за определенный промежуток времени из резервуара или резервуара к выпускному отверстию.Скорость потока часто выражается в галлонах в минуту или галлонах в минуту. Есть несколько насосов меньшего размера, которые расходуют галлоны в час или даже галлоны в день, вырабатывая чрезвычайно малые количества жидкости за заданный промежуток времени.

Давление насоса, однако, является мерой сопротивления потоку. Без потока нет давления. В поршневом насосе прямого вытеснения, таком как плунжерный насос, номинальное значение в фунтах на квадратный дюйм или фунт / кв. Дюйм показывает, какое сопротивление насос должен выдерживать.

Рейтинг насоса в фунтах на квадратный дюйм важен, поскольку он указывает на то, что насос был изготовлен из материалов и спроектирован для работы с определенным давлением.Но операторы насосов должны быть в равной степени озабочены расходом насоса, который определяет, сколько вы хотите дозировать, распылять или впрыскивать.

Будет ли увеличение давления насоса увеличивать расход?

Как правило, при увеличении давления в насосе расход уменьшается. Возьмем, к примеру, насос для туманообразования, который должен производить сверхмелкозернистый туман для охлаждения или пылеподавления. Многие насосы для туманообразования рассчитаны на давление 1000 фунтов на квадратный дюйм, но их скорость потока довольно низкая — 0,25 галлона в минуту.

Очевидно, что в этом случае высокое давление очень важно для получения капель нужного размера.Однако он не указывает на большую мощность, вертикальный или горизонтальный выброс. Вместо этого более высокое давление в сочетании с правильными форсунками приводит к образованию мелкого тумана с очень небольшим потоком, который может покрыть только небольшую площадь внутреннего дворика.

С другой стороны, опрыскиватель для мягкой промывки может иметь номинальное давление всего 100 фунтов на кв. насадки.

Повышение давления изменяет скорость жидкости, но также снижает расход или выход.Причина уменьшения расхода связана с двумя факторами: объемным КПД насоса и пониженной скоростью двигателя. Объемный КПД — это мера фактического расхода по сравнению с ожидаемым теоретическим (расчетным) расходом — объемный КПД уменьшается с увеличением давления. Наши поршневые поршневые насосы имеют объемный КПД около 90–100% по сравнению с центробежными насосами, который находится в диапазоне от 0 до 100%. Это означает, что плунжерные насосы теряют только около 10% потока при перекачивании против противодавления, в то время как центробежные насосы теряют весь поток, когда давление поднимается слишком высоко.

Снижение скорости двигателя происходит, когда двигатели нагружены более тяжелыми. Таким образом, когда давление в насосе вызывает большую нагрузку на двигатель, он замедляется. Когда двигатель замедляется, скорость потока падает на тот же процент. Двигатель, который работает со скоростью около 2000 об / мин при низком давлении, обычно замедляется до около 1750 об / мин, когда в насосе повышается давление до максимального номинального значения.

Следовательно, очевидно, что увеличение давления насоса не приведет к увеличению расхода. В примере с мягкой мойкой большее давление не поможет оператору добраться до карниза двухэтажного дома с таким же покрытием.Оператору нужен насосный двигатель с идеальным сочетанием давления и расхода.

Как добиться правильного потока и давления

Разработка насосов для любого применения требует понимания динамики жидкости, и в каждой отрасли есть свои потребности. Слишком часто компания выбирает стандартный насос высокого давления для выполнения работы и задается вопросом, почему он не работает так, как ожидалось. Вероятно, это связано с тем, что операторы не полностью понимают взаимосвязь между расходом и давлением.

Использование диаграмм производительности насосов для различных моделей насосов может помочь определить скорость потока в галлонах в минуту, фунтах на квадратный дюйм и сколько ампер будет потреблять насос.

Инженерные эксперты Pumptec досконально разбираются в гидродинамике и помогают OEM-производителям и дистрибьюторам насосов точно определить свои потребности. Они дают рекомендации, основанные на научных принципах и многолетнем опыте работы в различных отраслях, и могут даже настроить насосы в соответствии с конкретными потребностями вашего приложения.

Фактически, мы разработали Руководство по GPM и PSI, в котором представлены некоторые из этих отраслевых рекомендаций.Просмотрите его, а затем свяжитесь со специалистами по насосам в Pumptec. Мы будем рады обсудить ваши потребности и подобрать подходящий насос для вашего применения.

Как рассчитать расход насоса

Важно знать расход в вашей системе. Скорость потока — это количество жидкости, которое вы можете транспортировать за определенное время. Знание этого поможет вам достичь двух важных вещей:

1. Вы можете оценить, работает ли существующая система неэффективно.Если вам известна необходимая скорость потока, но ваша система не работает, вы можете предпринять необходимые действия.
2. Вы можете определить точную установку, которую вам нужно будет транспортировать в требуемом объеме.

Определение необходимой вам скорости потока является важной частью планирования конструкции системы, прежде чем вы приступите к заказу или установке нового насоса. Если вы ошиблись, возможно, вам придется вложить деньги в замену оборудования, что может серьезно повлиять на ваш бюджет.

Оборудование, наиболее подходящее для ваших конкретных нужд, будет зависеть от трех факторов:

• Тип жидкости, которую необходимо перекачивать
• Расстояние, которое он должен пройти от точки A до точки B
• Объем жидкости, который необходимо транспортировать за определенное время, чтобы сделать систему экономичной

Все эти соображения будут специфичны для вашего проекта. Объем жидкости, которую вы хотите транспортировать в течение заданного времени, будет вашим расходом, в то время как тип материала и расстояние между входом и выходом будут влиять на скорость потока, которую вы можете реально достичь.Следовательно, все эти три аспекта здоровой системы взаимосвязаны.

Если возможно, лучший способ убедиться, что вы заказываете правильное оборудование, — это связаться со специалистом, который затем порекомендует вам оборудование, которое вам следует купить.

Допустим, вам нужно перемещать 200 литров жидкости каждые 20 минут. Это означает, что ваше оборудование должно обеспечивать скорость потока 20 литров в минуту, или 3.33 литра в секунду.

После того, как ваша система установлена ​​и вы выбрали правильный насос для работы, вам нужно будет оценить производительность системы. Есть ряд факторов, которые вы можете измерить, но сейчас мы остановимся на скорости потока. Чтобы измерить расход вашей системы, вы можете:

1. Используйте расходомер : Это простое устройство, которое может измерять количество жидкости, проходящей через него. Прикрепите его к выпускной трубе как можно ближе к насосу, и он должен давать надежные показания скорости потока.
2. Сбор жидкости : Если жидкость, которую вы транспортируете, безопасно использовать таким образом, вы можете собрать жидкость в мерной емкости или ведре (если система достаточно мала, следует соблюдать осторожность). Если вы знаете, сколько вмещает контейнер, вы можете измерить время, необходимое для его наполнения. Это даст вам точную скорость потока.

Если расход не такой, каким должен быть, учитывая ожидаемую производительность установленного насоса, то вы можете двигаться дальше и начать оценку каждой части вашей системы на наличие дефектов.Возможно, вам будет интересен этот блог: Как трение влияет на напор

Или, возможно, ваш насос просто нуждается в замене. В таком случае у Global Pumps есть ряд превосходных промышленных насосов, доступных для любых обстоятельств.

Расход насоса — обзор

Расход насоса установится очень быстро. Реакция скорости насоса на изменения входной и выходной мощности также будет быстрой, порядка нескольких секунд максимум, но может быть важно смоделировать эту реакцию, например, если модель будет использоваться для проектирования насоса. система контроля скорости.Кроме того, может быть желательно использовать числовую развязку, которая позволяет включать дополнительное состояние, а именно скорость насоса. Это приобретает особую важность, если и подаваемая мощность, и потребляемая мощность вычисляются из наборов нелинейных одновременных уравнений, как это будет в случае насоса, приводимого в действие турбиной и питающего сложную сеть потока жидкости.

Энергетический баланс в общем ограниченном объеме задается уравнением (3.34), повторенным ниже:

(3.34) dEdt = Φ − P + W1 (h2 + 12c12 + gz1) −W2 (h3 + 12c22 + gz2)

В этом случае подводимая теплота Φ равна нулю, и механическая мощность на выходе отсутствует, а подается механическая мощность P _s . Следовательно, P = — P _s . Значительной разницы в высоте над насосом не будет, поэтому Z ₁ = z ₂ . Кроме того, почти несжимаемая природа жидкости означает, что удельный объем будет по существу постоянным, что позволяет записать:

(17,35) v1 = v2W1 = Qv1 = Qv2 = W2 = W c1 = c2

Энергия Насосная система, заключенная в пределах границ, будет представлять собой комбинацию механической и тепловой энергии:

(17.36) E = 12Jω2 + mu = 2π2JN2 + mu

Следовательно, дифференцируя E и используя условия уравнения (17.35) в уравнении (3.34), мы можем записать:

(17.37) 4π2JNdNdt + d (mu) dt = Ps + W (h2 − h3)

Чтобы понять реакцию скорости насоса на изменения потребляемой мощности и условий потока, мы подставляем h = u + pυ и W = Q / υ в уравнение (17.37 ):

(17.38) 4π2JNdNdt + d (mu) dt = Ps − Q (p2 − p1) −W (u2 − u1)

Левая часть уравнения (17.38) будет равна нулю в установившемся режиме, а мощность, подаваемая на насос, будет равна требуемой мощности

(17,39) Ps = PD

, так что в установившемся состоянии уравнение (17.38) может быть записано:

(17,40) 0 = PD − Q (P2 − P1) −W (u2 − u1)

Теперь

(17,41) Q (p2 − p1) = vW (gHv) = WgH = PP

из уравнения ( 17.18), а

(17.42) PP = ηPPD = ηPPs

по определению эффективности насоса (уравнение (17.21)), добавленное к стационарному условию (17.39). Отсюда следует, что выражение

(17,43) W (u2 − u1) = (1 − ηP) PD = (1 − ηP) Ps

представляет потери на трение, которые вызывают увеличение внутренней энергии перекачиваемой жидкости. Мы можем интерпретировать уравнения (17.42) и (17.43) как указывающие, что в установившемся режиме часть подаваемой мощности, η _P , идет на мощность накачки, а остальная часть теряется на нагрев за счет трения. Предполагая, что этот же процесс происходит в динамическом состоянии, мы также можем разложить уравнение (17.38) в уравнения механической и тепловой энергии:

(17,44) 4π2JNdNdt = ηPPs − Q (p2 − p1)

и

(17,45) d (mu) dt = (1 − ηP) Ps − W (u2− u1)

Последнее уравнение можно использовать для определения удельной энергии на выходе, положив

d (mu) dt = mdu2dt

и интегрировав; здесь м можно считать постоянным из-за несжимаемости, а удельную внутреннюю энергию можно рассматривать как выходную. Тогда энтальпия на выходе может быть найдена из ч ₂ = u ₂ + P ₂ υ ₂ .Однако, поскольку тепловые постоянные времени технологического процесса после насоса почти всегда будут значительно больше, чем постоянные времени насоса, проще и обычно достаточно использовать стационарное решение уравнения (17.37), чтобы определить энтальпию на выходе из насоса, что тогда:

(17.46) h3 = h2 + PsW

Между тем уравнение (17.44) имеет форму, в которой его можно интегрировать из начальных условий скорости и расхода насоса. Эффективность η _P , использованная выше, может быть найдена либо из уравнения (17.33), если задана функция f _{p 3} , или из отношения мощности накачки к требуемой мощности (уравнения (17.31) и (17.32)), если функция, f _{P 2} , поставляется.

Рабочие области расхода центробежного насоса и влияние на надежность

Аллан Р. Будрис

В идеале центробежный насос должен работать с расходом в точке максимальной эффективности (BEP) или около нее, чтобы минимизировать затраты в течение жизненного цикла .Однако у всех центробежных насосов есть зоны наилучшего восприятия за пределами BEP, которые обеспечивают приемлемую эффективность и надежность. Однако существуют ограничения на минимальный и максимальный расход, при превышении которых насосы не должны работать непрерывно (или в течение длительного периода времени), чтобы избежать преждевременных отказов.

Первым шагом во избежание этих отрицательных условий низкой эффективности и низкой надежности является определение BEP насоса, предпочтительной рабочей области (POR) и допустимой рабочей области (AOR) расхода.Особенно важно определить эти области потока, потому что не все насосы являются статическими по своей природе или точно соответствуют ожидаемой потребности системы. Из-за этого от насосов часто требуется работать в широком диапазоне скоростей потока, что может отрицательно сказаться на эффективности и надежности насоса.

Насос всегда будет работать с расходом, при котором кривая напора-производительности пересекает кривую напора-производительности системы. Это означает, что также очень важно точно определить истинную кривую H-Q системы (см. «Советы по насосам», WW, январь 2009 г.), чтобы установить истинные рабочие скорости потока.

Как только эти области потока и истинные условия системы известны, можно предпринять действия, чтобы максимизировать работу насоса в POR и избежать или минимизировать работу вне зоны AOR, тем самым оптимизируя затраты на жизненный цикл насоса.

BEP Область расхода

Производительность и срок службы насоса оптимизированы в соответствии с расходом, обозначенным как BEP. На BEP гидравлический КПД максимален, и жидкость безударно поступает на лопатки рабочего колеса, язычок корпуса (напорное сопло) и лопатки диффузора.На BEP поток через крыльчатку и лопатки диффузора (если таковые имеются) является однородным, без разделения и хорошо контролируемым.

Более низкие и высокие скорости потока вызывают несоответствие между потоком и лопатками рабочего колеса и кожуха. Это несоответствие вызывает турбулентность в проточных каналах рабочего колеса и корпуса, которая блокирует проходы потока и увеличивает локальные скорости. Это увеличение скорости увеличивает испарение (кавитацию) в жидкости. Чем больше эта результирующая турбулентность и кавитация, тем ниже эффективность и надежность насоса и тем выше уровни вибрации, шума и эрозии.

Область потока POR

Расход насоса остается хорошо контролируемым в пределах диапазона скоростей потока вокруг BEP, обозначенного как POR. В этой области срок службы не будет существенно зависеть от гидравлических нагрузок, вибрации или разделения потока. POR для большинства центробежных насосов составляет от 70 до 120 процентов от BEP, за исключением насосов с высокой удельной скоростью / удельной скоростью всасывания, которые могут иметь даже меньшие предпочтительные области потока вокруг BEP. Надежность насоса достигает пика примерно при 90 процентах от максимального КПД расхода и очень быстро падает при снижении этого расхода, особенно при более высоких расходах (см.рис.1).

Область расхода AOR

Область расхода AOR — это диапазон значений расхода, при котором срок службы насоса серьезно не снижается и обычно указывается производителем насоса. Срок службы в ЗО будет ниже, чем в ЗО. Уровень энергии насоса (энергия всасывания и энергия нагнетания), запас NPSH, удельная скорость насоса, удельная скорость всасывания и тип насоса — все это влияет на конкретные факторы, определяющие AOR.

По определению, энергия всасывания насоса является произведением диаметра проушины рабочего колеса, скорости, удельной скорости всасывания и удельного веса жидкости.Насосы с высокой энергией всасывания и низким запасом по NPSH (ниже примерно NPSHA / NPSHR = 3), особенно при работе в диапазоне рециркуляционного потока на всасывании, могут испытывать шум, вибрацию и / или кавитационную эрозию, особенно с материалами рабочего колеса с низкой кавитацией. сопротивление, такое как чугун, и / или жидкости, которые являются агрессивными или содержат абразивные материалы. Высокая энергия всасывания обычно начинается примерно при 3560 об / мин в насосах с односторонним всасыванием с размером всасывающих патрубков 6 дюймов и больше, а также в насосах с разъемным корпусом с всасывающими патрубками от 8 дюймов и больше.При 1780 об / мин высокая энергия всасывания начинается с торцевых всасывающих насосов с размером всасывающего сопла 10 дюймов и с 12-дюймовыми насосами с всасывающим разъемом. См. Pump Tips, WW, октябрь 2007 г. и декабрь 2012 г. для получения более подробной информации об энергии всасывания.

Минимальный расход для AOR обычно определяется «началом рециркуляции всасывания» для насосов с высокой и очень высокой энергией всасывания, особенно с низким запасом NPSH. Начало рециркуляции на всасывании обычно составляет от 40 до 100 процентов расхода BEP (см.рис.2).

Рециркуляция на выпуске аналогична рециркуляции на всасывании, но происходит на выпуске рабочего колеса / корпуса при некотором пониженном расходе ниже BEP насоса. Хотя это не обычная проблема, это может привести к повреждению некоторых насосов высокой (разрядной) энергии. По данным Института гидравлики, насосы с напором более 650 футов на ступень, требующие более 300 л.с. на ступень, имеют высокую (нагнетательную) энергию. В идеале производитель насоса должен указать минимальную скорость потока, которая позволит избежать работы в области рециркуляции нагнетания для насосов с высокой энергией нагнетания, когда возникает опасность повреждения.

За исключением ситуации с высокой энергией всасывания или нагнетания, один или несколько из следующих факторов (см. Рис. 3) обычно определяют AOR насоса:

Повышение температуры: Все насосы будут испытывать чрезмерное повышение температуры (и возможный отказ ) при некотором пониженном расходе при работе там в течение длительного периода времени. Таким образом, при отсутствии какого-либо другого разрушающего минимального коэффициента расхода повышение температуры будет определять минимальное значение расхода насоса. Значение этого минимального расхода обычно составляет менее 10 процентов от ВОП.

Срок службы подшипника: При расходах выше и ниже ВЭД скорости и давления вокруг улитки обсадной трубы становятся неравномерными (см. Рис. 4), что может значительно увеличить радиальные нагрузки на рабочее колесо (как обсуждается в разделе «Насос». Tips, WW, декабрь 2007 г.). В результате срок службы подшипников обычно уменьшается по мере того, как поток насоса удаляется от BEP насоса (особенно в насосах с одним спиральным корпусом). Из-за этого насосы не следует эксплуатировать при расходах ниже или выше того, что обеспечивает минимально приемлемый срок службы подшипников для данной области применения.

Усталостное разрушение вала: Неравномерные давления улитки вдали от BEP также могут вызывать циклические нагрузки на вал, которые в некоторых случаях могут превышать предел усталости. Напряжение вала может быть дополнительно увеличено из-за турбулентности и кавитации, которые создаются в корпусе и крыльчатке, как обсуждалось выше. Это может даже быть фактором, определяющим AOR насоса, в зависимости от серьезности этих неустойчивых и колебательных нагрузок и их воздействия на вал, механическое уплотнение и подшипники.

Предел мощности: Потребляемая мощность насоса обычно ограничивает максимально допустимую скорость потока AOR. Однако для высокоскоростных насосов, превышающих примерно 4500-5000, входная мощность фактически увеличивается при низких расходах ниже BEP. Это увеличение HP может стать слишком большим при очень высоких значениях удельной скорости. Пользователи насосов часто ограничивают минимальную скорость потока для этих высокоскоростных насосов, чтобы снизить давление насоса и / или требуемую входную мощность, а также избежать необходимости в больших двигателях и / или более прочных (более толстостенных) трубопроводах.

Заключение

Как видно из вышеизложенного, ключевым фактором оптимизации эффективности, надежности и стоимости жизненного цикла насоса является определение оптимального диапазона расхода насоса. Для этого требуется установить BEP, POR и AOR насоса (в дополнение к истинным характеристикам системы), чтобы максимизировать работу в POR и избежать любой продолжительной работы за пределами AOR.