Меню

Расчет характеристики сети насоса



Характеристика центробежного насоса

Графики зависимостей напора, мощности, КПД, высоты всасывания от подачи называют графическими характеристиками насоса.

Эти характеристики позволяют определить режим и параметры работы насоса в гидравлической системе, том числе и на этапе проектирования. Характеристики насоса позволяют правильно выбрать насос для конкретной гидравлической системы.

Характеристики насоса изменяются при изменении частоты вращения приводящего вала, соответственно для каждой частоты вращения существует свое семейство характеристик насоса.

Напорная характеристика центробежного насоса

Наиболее важной и распространенной является напорная (рабочая, основная) характеристика — зависимость напора от расхода. Эта характеристика может быть рассчитана с помощью теоретических зависимостей или измерена на специальном испытательном стенде.

В паспортах существующих насосов, как правило, приводятся напорные характеристики, для соответствующей частоты вращения вала насоса. Внешний вид основной характеристики центробежного насоса показан на рисунке.

Как видно по графику характеристики, чем большее сопротивление насос вынужден преодолевать, тем меньшую подачу он может обеспечить. Максимальный напор насос создает при нулевом расходе.

Согласование характеристик насоса и сети

Как уже указывалось ранее, характеристики позволяют определить параметры насоса в конкретной гидравлической сети. Но как эти параметры определить? Для это необходимо построить характеристику сети (совокупности трубопроводов, задвижек, и прочих элементов). Характеристика сети определяется совокупностью гидравлических потерь, при заданном расходе. Строится характеристика сети следующим образом: задаются расходом и рассчитывают потери в сети и ставят точку на графике, затем создаются следующим расходом и строят новую точку, и так далее.

Характеристику сети можно построить и экспериментальным путем, измеряя потери в сети при различных расходах. Построение характеристики сети необходимо для определения положения рабочей точки насоса.

Рабочая точка насоса

Для того, чтобы определить расположение рабочей точки нужно нанести характеристики насоса и сети на один и тот же график. Точка пересечения этих графиков и будет являться рабочей точкой насоса, проецируя ее на оси координат можно определить напор насоса и его подачу при работе в данной трубопроводной системе.

График, на котором показаны характеристики насоса и сети, а также рабочая точка вы можете увидеть на рисунке ниже.

Регулирование работы центробежного насоса

Характеристике насоса и сети соответствует только одна рабочая точка. Как изменить ее положение? Изменить характеристику насоса или сети.

Для изменения характеристики насоса можно изменить:

  • частоту вращения рабочего колеса;
  • угол наклолна лопастей;
  • полезную подачу насоса, отправив часть жидкости обратно на слив;

Частотное регулирование — наиболее экономичный вариант. При изменении частоты вращения рабочая тока смещается вдоль характеристики насоса.

Схема регулирования перепуском показана на рисунке.

Открывая или закрывая задвижку можно изменять соотношение поступающего в систему и отправляемого на слив расходов.

При дроссельном регулировании задвижка устанавливается в линии нагнетания насоса.

Изменяя проходное сечение задвижки можно изменять положение рабочей точки насоса.

Перепуск и дросселирование — простые в реализации, но не экономичные способы изменения положения рабочей токи насоса.

Источник

Характеристика сети. Рабочая точка насоса.

Характеристика сети

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.

Читайте также:  Работа в россии машинист технологических насосов

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.

Источник

Характеристика сети. Рабочая точка насоса

В любой системе трубопроводов неминуемы потери давления. Они возникают, в основном, вследствие трения жидкости о стенки труб, а также от изменения направления потока в фасонных деталях арматуры. Потери давления зависят от температуры и вязкости перекачиваемой жидкости, скорости потока, диаметра, протяженности трубопроводов, шероховатости стенок труб.

Потери давления в системе трубопроводов можно отобразить на графике в виде характеристики сети HA(Q). Причем для изображения характеристики сети используется такой же график зависимости напора от подачи, как и для характеристики насоса.

При изменении подачи в системе, например, при открытии или прикрытии клапанов, изменяется также скорость потока и, исходя из этого, гидродинамическое сопротивление. Так как сечение труб можно рассматривать как площадь живого сечения потока, то получается, что сопротивление изменяется квадратично. Поэтому график характеристики системы будет иметь форму параболы. Эту зависимость можно представить в виде следующего уравнения:

Из данного уравнения можно выявить следующие закономерности:

  • при увеличении подачи в трубопроводной сети вдвое напор увеличится в четыре раза;
  • при уменьшении подачи в сети в два раза напор уменьшится на 75%.

Рабочая точка

Рабочая точка – это точка пересечения графика характеристики насоса с характеристикой системы трубопроводов. Это означает, что в этой точке полезная мощность насоса равна мощности, которую потребляет трубопроводная сеть, а напор насоса равен сопротивлению системы. От положения рабочей точки также зависит и производительность, которая может быть обеспечена насосом.

При этом необходимо обращать внимание на то, что подача насоса не должна быть ниже определенного минимального значения, установленного производителем. Иначе это может вызвать слишком сильное повышение температуры воды в насосной камере и, как следствие, повреждение оборудования. Во избежание этого необходимо полностью соблюдать инструкции производителя. Рабочая точка за пределами характеристики насоса может вызвать повреждение мотора. Смещение рабочей точки при изменении частоты вращения насоса

Понятно, что любые изменения в гидравлической системе, например, потери напора вследствие дросселирования регулирующей арматурой или образования отложений в трубопроводе, сказываются на характеристике системы HA(Q), в результате чего положение рабочей точки изменится. Аналогичным образом изменения параметров насоса вследствие, например, износа рабочего колеса или изменения частоты вращения, вызовут возникновение новой рабочей точки.

Рабочие характеристики насоса H(Q) имеют достаточно высокую точность, так как они определяются производителями оборудования экспериментальным путем. Характеристика же системы HA(Q) имеет достаточно приблизительный вид, так как гидравлическое сопротивление трубопроводной системы точно неизвестно и выводится только с помощью расчетов. Необходимо учитывать все нюансы, так как если характеристика системы будет рассчитана неверно, то насос, установленный в нее, не сможет обеспечить требуемые параметры напора и подачи.

Нахождение оптимальной расчетной рабочей точки в соответствии с максимальными эксплуатационными требованиями является одной из основных задач при проектировании трубопроводных систем. Такими требованиями для циркуляционных насосов систем отопления является теплопотребление здания, для установок повышения давления – пиковый расход для всех точек водоразбора. Определившись с расчетной рабочей точкой, подбирают циркуляционный насос с наиболее близкой характеристикой. Так как найти насос точно под конкретную систему практически невозможно, то выбирают модель «с запасом». Все остальные рабочие точки будут находится в левой стороне от данной расчетной рабочей точки.

Читайте также:  Масляный насос хускварна 262

Влияние изменения гидродинамического сопротивления на смещение рабочей точки показано на следующих рисунках. Видно, что при смещении рабочей точки влево от расчетной вызовет увеличение напора насоса, в результате чего может возникнуть шум в клапанах. Смещение рабочей точки вследствие дросселирования

В настоящее время циркуляционные насосы комплектуются частотным преобразователем, которые позволяют осуществлять регулирование напора и подачи насоса в зависимости от потребности. Насосы со встроенным частотным преобразователем стоят дороже обычных, но данная опция позволяет существенно снизить энергопотребление и эксплуатационные расходы, а также увеличить срок службы.

Источник

Рабочая точка насоса: что это такое и как определить

При использовании циркулярных насосов и при их подборе для перекачивающих установок стоит учитывать множество параметров – степень давления, скорость перемещения жидкости по трубам, трение, изменение напора, показатели расхода мощности и коэффициента полезного действия. Но это еще не все критерии, которые нужно брать во внимание, не нужно забывать про еще один критерий выбора – рабочая точка насоса. Она отражает корректность работы устройства. Если для специалистов данный параметр воспринимается без вопросов, и они понимают, что это такое, то вот у новичков могут появиться недопонимания, поэтому стоит его рассмотреть подробнее.

Что такое рабочая точка

Рабочая точка является областью пересечения параметров насоса с показателями системы. Она отражает напор и подачу жидкости, которая проходит по трубопроводу. Именно эти критерии необходимо брать во внимание во время монтажа системы в помещении.

Ниже имеется точное объяснение понятия «Рабочая точка»:

Рабочая точка центробежного насоса является пересечением кривой напора H(Q).с параметрами кривой установки HA(Q). Кривая H(Q) взаимосвязана с параметрами насоса, а вот HA(Q) зависит от характеристик установки.

Рабочая точка указывает на показатели производительности (подачи) насоса на определенном напоре. Так как могут эти параметры быть связаны между собой?

Под производительностью понимается уровень объема жидкости, который передается насосной установкой по трубным элементам за единицу времени.

Напор является удельной механической работой, которая передается насосом на жидкость. Зависимость между данными показателями считается гидравлическим критерием насоса.

Определение технических параметров насоса

Технические параметры насосных установок, включая рабочую точку, определяют только при помощи испытаний. Основой является зависимость подачи от напора, они обозначаются латинскими буквами Q-H. А вот расход мощности и КПД – это следствие рабочего процесса устройства, при котором создается подача Q и напор H.

При испытаниях учитывается принцип работы насоса и движение жидкости в системе:

  • Во время испытаний жидкость производит замкнутый круг;
  • Насос забирает жидкость из емкости;
  • Далее он ее подает в напорную сеть. Это часть трубопровода, на котором установлен расходомер и дроссельная задвижка;
  • После жидкость снова поступает в емкость.

Все объемы энергии, которые вырабатывает жидкость в насосе, поглощается в дроссельной задвижке. При закрытии и открытии задвижки можно регулировать подачу воды с нуля до наибольшего показателя. А вот количество оборотов насоса на протяжении исследования остается в неизменном состоянии.

Как провести расчеты

Чтобы понять, какая нужна производительность, и при каких показателях напора, нужно рассмотреть пример. Наиболее понятно будет, если рассмотреть подбор насосного оборудования для фильтрации в бассейнах. Уровень перепадов высоты монтажа прибора и показателя подачи воды будет составлять два метра.

Читайте также:  Предприятие изготовило за квартал 500 насосов из которых 60 имели высшую категорию качество

В первую очередь нужно высчитать показатели производительности. Их нужно подбирать в соответствии с предназначением и объемом резервуара бассейна. На нашем примере производительность насоса Q будет равняться 27 м 3 /час.

После требуется определить напор насоса, а именно показатели потерь в системе. Измерять их стоит в метрах водного столба или в барах (1 бар = 10 метров водного столба).

Для выполнения расчетов можно воспользоваться следующей формулой:

Нобщ = Нтруб. + Нфильтра + Нперепад высот

Для примера можно взять трубопровод с длиной 25 метров.

Показатели потерь напора в трубопроводной системе определяются в соответствии с диаметром трубных элементов. Если скоростные параметры передвижения жидкости по трубам в фильтрационном оборудовании будут меньше или будут два метра в секунду, то показатели потери будут низкими.

Область пересечения необходимой производительности со скоростью сможет отразить подходящие показатели диаметра трубных элементов. При помощи нее можно выявить средний расход потери напора на 100 метров трубы. Если имеется точная длина трубопровода, то можно определить общие потери, которые расходуются при трениях в прямых трубах. Для этого на каждый поворот в 90 градусов нужно прибавить по 10 метров.

Если рассматривать наш пример, то на каждые 100 метров прямой трубы расход будет 5 метров. Но поскольку длина трубопровода составляет 25 метров, то потери в трубных изделиях будут 1,25 метров.

Стоит учитывать, что потери напора связаны с загрязненностью фильтрационной системы. Грязь может оказывать давление внутри. Если фильтр чистый, то в нем уровень давления обычно составляет от 0,5 до 0,7 бар. Из этого следует, что потери будут 5-7 метров.

А в сильно загрязненной фильтрационной системе давление может доходить до 1-1,5 бар. Это приводит к сильному смещению рабочей точки насоса, что может грозить выходом из строя прибора, его поломкой. Чтобы это предотвратить важно регулярно промывать фильтр. Но чтобы высчитать потери при выборе оборудования лучше брать потерю 8 метров.

В результате все значения нужно подставить в форму и выполнить расчеты:

Нобщ = Нтрубы (1,25 м) + Нфильтра (8 м) + Нперпад высот (2 м) = 11,25 метров

Их этого следует, что нужно приобретать насос, который прокачивает 27 м 3 /час при напоре 11-12 метров. Это значит, что стоит приобретать модель, у которой рабочая точка располагается максимально близко к гидравлической кривой.

Все эти расчеты и параметры помогут определить рабочую точку насосного оборудования и подобрать подходящий прибор для перекачки жидкости в трубопроводе. Именно от него зависит правильное функционирование системы, долговечность составляющих элементов. По этой причине нужно предварительно выполнить расчеты и определить приблизительные показатели производительности, напора насоса для конкретного трубопровода.

Характеристики насосов:

Коротко о главном

Рабочая точка – основной параметр, который стоит учитывать при выборе насосов для трубопроводов, скважин. Предварительно стоит рассмотреть модели, выполнить расчеты и выделить среднее значение. При высчитывании необходимо брать во внимание мощность, силу напора, производительность и технические характеристики трубопроводной системы. Соблюдение всех этих требований и рекомендаций поможет подобрать подходящее оборудование.

А как вы думаете, стоит ли проводить расчет рабочей точки, напора и мощности насоса? Или все же стоит довериться профессионалам, специалисты, которые сами подберут насосное оборудование для трубопровода?

Источник