Характеристика насоса
Нетрудно заметить, что развиваемый центробежным насосом напор зависит от формы лопаток и создаваемого ими соотношения скоростей. Различают три типа лопаток: отогнутые назад (по ходу вращения рабочего колеса); отогнутые вперед; с радиальным выходом.
Лопатки первого типа обеспечивают наименьшие гидравлические потери и больший КПД. Причем изменение подачи практически не влияет на потребляемую мощность, что благоприятно воздействует на условия работы двигателя, который даже при изменении подачи насоса работает в постоянном режиме.
При использовании лопаток, отогнутых вперед, с радиальным выходом наблюдаются значительные гидравлические потери и снижение КПД насоса. Это происходит в результате резкого увеличения сечений канала между лопатками. В данном случае незначительное изменение подачи приводит к резкому изменению мощности и, следовательно, требуется двигатель повышенной мощности.
- Часть 1
- | 2
Характеристикой центробежного насоса, или внешними и рабочими характеристиками, называют графическую зависимость основных показателей насоса, таких как напор, мощность и КПД, от подачи, а кавитационной характеристикой — график зависимости напора, подачи и КПД от избыточного напора на всасывании Н.
Все параметры насоса взаимосвязаны, и изменение одного из них неизбежно влечет за собой изменение других. Если при постоянной частоте вращения ротора увеличить подачу насоса, то создаваемый им напор уменьшится. При изменении условий работы КПД насоса также меняется: при некоторых определенных значениях расхода и напора КПД насоса будет максимальным, а при всех других режимах его работы насос работает с худшим КПД. Отметим, что на КПД сильно влияет коэффициент быстроходности.
Характеристики центробежных насосов наглядно показывают эффективность их работы на различных режимах и позволяют точно подобрать наиболее экономичный насос для заданных условий работы.
Рабочая характеристика насоса вследствие гидравлических потерь и непостоянства гидравлического КПД отличается от теоретической.
Потери напора в рабочем колесе складываются из потерь на Трение в каналах колеса, потерь на удар при отклонениях скорости на входе в колесо от касательного направления в лопатке и др.
Как видно из рис. б, все зависимости строят на одном графике в соответствующих масштабах, причем подачу Q насоса откладывают по оси абсцисс, а напор Н, вакуумметрическую высоту, мощность и КПД — по оси ординат.
Чтобы определить по рабочей характеристике необходимые параметры насоса, поступают следующим образом. По заданной подаче насоса Q o находят на кривой Q —Н точку С, от которой проводят горизонтальную линию до пересечения со шкалой Н, где находят напор, соответствующий заданному расходу. Для определения мощности и КПД насоса проводят горизонтальные прямые из точек А и В и на шкалах N и h и таким образом находят соответствующие значения No и ho.
Рабочие характеристики насосов имеют несколько отличительных точек и областей. Начальная точка характеристики соответствует нулевой подаче насоса Q=0, что наблюдается при работе насоса с закрытой задвижкой на напорном трубопроводе. Как видно из рис. а, центробежный насос в этом случае развивает некоторый напор и потребляет мощность, которая расходуется на механические потери и нагрев воды в насосе.
Рабочая характеристика центробежного насоса (б)
Режим работы насоса, соответствующий максимальному КПД, называют оптимальным. Главная цель подбора насосов — обеспечение их эксплуатации при оптимальном режиме, учитывая, что кривая КПД имеет в зоне оптимальной точки пологий характер, однако на практике пользуются рабочей частью характеристики насоса (зона, соответствующая примерно 0,9hмакс, в пределах которой допускаются подбор и эксплуатация насосов).
Кавитационные характеристики необходимы для оценки кавитационных свойств насосов и правильного выбора высоты всасывания. Для построения кавитационной характеристики насоса его подвергают кавитационным испытаниям на специальных стендах.
В определенных границах изменения избыточного напора на всасывании Hвс.изб значения Q, Н и h остаются неизменными. При некоторых значениях Нвс.изб появляются шумы и треск при работе насоса, характеризующие наступление местной кавитации. При дальнейшем понижении Нвс.изб значения Q, Н и h начинают постепенно уменьшаться, кавитационный шум усиливается и в конечном счете происходит срыв работы насоса. Точно установить момент начала воздействия кавитации на Q, Н и h не представляется возможным, поэтому условно принимают за минимальную избыточную высоту всасывания Нвс.изб min, то ее значение, при котором подача насоса падает на 1 % своего первоначального значения.
Очень часто на рабочие характеристики насосов наносят еще кривую Нвак — Q, которая дает значения допустимой вакуумметрической высоты всасывания в зависимости от подачи насоса.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Основные характеристики насосов
Вода — основа нашей жизни на Земле. Конечно, не всегда, когда мы говорим это слово, мы имеем в виду то, что можно использовать для питья. Намного чаще мы говорим о жидкости, которая используется в различных отраслях промышленности. Чтобы извлекать или перемещать воду еще лучше и эффективнее, было создано множество сложных конструкций, называемых насосами.
Все насосное оборудование имеет номенклатурные показатели, которые характеризуют основные особенности их работы и сферу применения.
Главные показатели и характеристики насосов для воды
Подача насоса
Подача насоса Q – объём жидкости, подаваемый насосом в единицу времени. Подача насоса определяется рабочей точкой на его характеристике и кроме конструктивных особенностей зависит от частоты вращения рабочего колеса и гидравлической характеристики сети. Чаще всего обозначается в кубометрах в час М3/Ч.
Напор насоса H
Напор насоса H – это, давление, создаваемое рабочим органом насоса, а простыми словами, давление, необходимое для того, чтобы протолкнуть жидкость на заданную высоту. Измеряется в метрах М
Напорно-расходная характеристика
Напорно-расходная характеристика — графическое отображение зависимости напора от его подачи, так называемая Q-H характеристика. Напорно-расходная характеристика, является основной характеристикой, используемой для выбора насосов и приводится в каталогах производителей в виде графиков. Необходима для правильной эксплуатации насосов и их подбора при создании различных перекачивающих установок.
Также напорно-расходная характеристика применяется для расчета рабочей точки гидравлической системы.
КПД насоса
КПД коэффициент полезного действия насоса – показатель, характеризующий отношение полезной гидравлической мощности к полной мощности, подводимой к насосу. Максимальное значение величины КПД характеризует оптимальный режим работы насоса. Различают оптимальный и номинальный режим работы насоса. Последний характеризуется допустимыми параметрами работы насоса, а оптимальный – это режим работы с такими параметрами, когда насос функционирует наиболее эффективно.
Кавитационный запас
Кавитационный запас – минимальное давление жидкости на входе в насос, при котором насос не будет кавитировать. Если насос работает с повышенным всасыванием, происходит разряжение на входе во всасывающий патрубок, давление падает, появляются пузырьки-каверны и жидкость преобразуется в пар. Появление пузырьков, которые лопаются при входе в патрубок нагнетания, ведет к возникновению процесса кавитации, наносящего серьезные повреждения механическим частям насоса. Кавитационный запас насоса обозначается как NPSHr (Net Positive Suction Head Required). Измеряется в метрах, М
Мощность насоса
Мощность насоса N – энергия, подводимая от двигателя к насосу в единицу времени, измеряется в ваттах, Вт
Характеристики насосов
От правильности выбора центробежного насоса зависит его энергоэффективность, скорость перекачивания воды, соответствие поставленным задачам. С оценки технических характеристик насоса начинается выбор агрегата. Даже в простых расчетах необходимо учитывать не только цифры, но и условия работы центробежного насоса на определенной локации.
Характеристики насоса чаще всего представляют в виде графиков, где от одного показателя зависит второй. Это объясняется взаимодействием параметров насосного оборудования. С построением графика намного проще определить точки соприкосновения и рассчитать, для какого значения одного показателя будет соответствовать другое. Даже если вы раньше не сталкивались с подобными расчетами, после изучения обзорного материала, будет понимание технических особенностей насосов.
Характеристики любого насоса
При выборе насосов технические характеристики можно условно разделить на ключевые и дополнительные. Для начала разберемся с перечнем основных параметров насосов, которые определяют работу насоса.
Производительность насоса – это количество кубометров или литров за час, которые может перекачать насос. Производительность насоса помогает определить, насколько эффективным будет агрегат для работы в определенных условиях.
Напор насосов – это техническая характеристика, которая обозначается в формулах в метрах. За счет нее вы можете определить, насколько высоко с помощью этого насоса можно поднять перекачиваемую жидкость. Если вам нужно поднимать жидкость из расположенного низко источника, либо транспортировать жидкость придется высоко, характеристики напора играют большую роль.
Мощность – это совокупность значений энергии, которая производится насосами за единицу времени.
Коэффициент полезного действия насоса – еще один важный параметр, который рассчитывают по двум показателям. Он означает отношение двух видом энергий насосов – полезной и потребляемой. КПД для удобства чаще переводят в проценты.
Для получения необходимых технических характеристик проводят замеры насоса. Для этого могут понадобиться манометр, дроссельная шайба. Для получения значения результативного параметра КПД потребуются просчеты производительности, мощности и напора.
Если вы не желаете использовать формулы, можно построить график работы насоса. В нем обозначают разные точки. Путем построения кривых на графике с возрастанием удастся проанализировать необходимые параметры. С помощью графика также можно установить плавность и бесперебойность работы конкретного насоса. Если график получается с плавным, постепенным возрастанием кривой, это означает отличные характеристики насоса. Хуже, когда кривая ступенчатая.
С построением кривой определяют рабочую характеристику насосов. Она определяет взаимоотношение между подачей оборудования и показателями напора. При пересечении этих двух характеристик обозначают на графике рабочую точку насоса.
Саму кривою делят на части – нисходящую и восходящую. Первый промежуток означает стабильную работу насоса, для восходящего участка кривой характерна неустойчивая работа с рисками срывов. Мощность холодного хода рассчитывают в момент отсутствия подачи жидкости для перекачивания. КПД в точке этого значения должен быть нулевым. Когда в насосе начинается подача воды, этот процесс сопровождается ростом показателя КПД. После достижения коэффициентом полезного действия своего предела, начинается снижение показателя.
Характеристики насоса и их регулирование
Настройки технических параметров призваны изменить подачу воды в насосе. Существует несколько способов регулирования технических характеристик насоса для достижения поставленных целей. Самым простым считают способ воздействия на систему путем установки регулирующего вентиля. Располагать задвижку можно только вблизи насоса, но не на всасывающем трубопроводе. Здесь важно просчитать правильное размещение задвижки, чтобы не допустить сбоя в системе.
Другой вариант – воздействие на показатели частоты вращения в насосе. Для этого потребуется установка специальных устройств. Существуют и другие способы регулирования технических параметров в насосе. Их внедрение предусматривает вмешательство в целостность насоса, поэтому это не всегда обосновано, безопасно.
В регулировании технических параметров насосов можно изменить количество рабочих ступеней, изменить наклон в установке рабочего колеса. Специалисты могут предложить и комбинированные варианты, когда для изменения технических характеристик используют сразу несколько подходов.
Как работают центробежные насосы?
Центробежный насос считается одним из самых востребованных на рынке. Он демонстрирует высокую мощность, позволяет использовать устройство на протяжении всего срока эксплуатации без износа. Используют такие виды насосов в разных целях – для промышленного назначения и бытового.
По техническим характеристикам насосы превосходят другие типы агрегатов из одной ценовой сетке. Эффективность центробежного насоса во многом зависит от рабочего колеса. Конструкцией предусмотрено центральное использование этого ключевого элемента.
Все рабочие колеса в центробежных насосах имеют по два диска, расположенных спереди и сзади на расстоянии нескольких сантиметров. За счет расположенных между ними лопастей производится перекачивание жидкости в системе.
Чтобы в рабочем режиме насос бесперебойно перекачивал жидкость, есть специальные уплотнители. Они предотвращают утечки и другие проблемы в работе центробежного насоса. Алгоритм работы любого насоса из этой категории представлен следующей пошаговой инструкцией:
- при включении насоса вода из источника заполняет его;
- при движении жидкость попадает в промежутки между лопастями;
- с центробежной силой вода выталкивается к патрубку на выходе системы;
- дальше вода продолжает двигаться за счет переменных значений давления рабочей камеры. В рабочей камере прослеживается снижение давление, а в выходящем патрубке оно высокое.
По такому алгоритму циркулирует жидкость в насосе. Сбои и остановка работы происходит при попадании воздуха. С воздушными пробками пропадает разница давления, поэтому весь процесс нарушается. Если вы обратите внимание на современные модели центробежных насосов, производители учитывают этот фактор, и предлагают в комплекте воздухоотводящие устройства.
Чтобы понимать взаимодействие всех технических параметров насосов, необходимо обозначить все конструктивные элементы. В центробежном насосе есть:
- обратный клапан. Он удерживает небольшое количество воды в системе для запаса. При включении насоса обязательно заполняйте его жидкостью;
- фильтры. Устанавливают на входном патрубке, куда поступает жидкость из источника. С помощью фильтров удается блокировать все сторонние частицы и загрязнения. Так, удается продлить работу центробежного насоса;
- предохранительный клапан насоса. Предотвращает гидроудары;
- дополнительные оснащения для автоматизации контроля и настроек насоса.
Все центробежные насосы отличаются между собой. Вы сможете подобрать оптимальные варианты оборудования с зависимости от поставленных целей.
От чего зависят технические характеристики насосов: вывод
Можно выделить ряд факторов, которые определяют работу насосов. Технические характеристики насосов зависят от движения рабочего колеса. Если оно вращается в обратном направлении, эффективность работы такого оборудования будет существенно ниже.
Из-за технических неполадок в работе насоса, которые могут быть вызваны попаданием сторонних предметов, засорения и прочих факторов оборудование может выйти из строя. Также к перечню условий относят неисправность в трубопроводе.
Соответственно, не только электродвигатель определяет работу насоса. Мощность электродвигателя не определяет однозначно возможности оборудования.
Если вы намерены обеспечить бесперебойную работу насосного оборудования, потребуется правильно подобрать соотношение ключевых характеристик насоса. Также ориентируйтесь на цену насоса. Оборудование может быть менее мощным, но эффективным. Мощные насосы стоят на порядок дороже, но вы должны определить, насколько такое оборудование нужно в условиях эксплуатации.
Характеристики насоса – гидравлическая, техническая и графическая
Стабильная работа отопительной системы, забор воды из скважины, откачка протечек на судне. Транспортировка газа, кислорода или нефтепродуктов. Эти и другие работы производят с помощью насоса, перекачивая жидкости из одной емкости в другую или перекачивая вдоль магистрали. По основным параметрам насоса выбирают агрегат для конкретной операции. Чтобы быстро справиться с поставленной задачей, выбирают оборудование согласно гидравлических характеристик насоса.
Основные характеристики насоса
Среди основных параметров работы насоса принято считать напор, подачу, мощность и коэффициент полезного действия.
- Напор – единица измерения: метры водного столба. Механическая энергия передается прокачиваемой жидкости, которая устремляется вперед по трубопроводу.
- Подача – объемная производительность насоса в кубических метрах или литрах, совершаемая за единицу времени (сек., час).
- Мощность – количество киловатт, затраченных на перекачку определенного объема воды.
- КПД – производительность насоса по отношению к потребляемой энергии. Средние значения для данного оборудования варьируются от 0,6 до 0,9, в зависимости от конструкционных особенностей.
Как получить техническую характеристику насоса
Показатели основных характеристик насосов получают в процессе испытания агрегата. Рабочая характеристика выражает соотношение напора и расхода. Механическая вращательная энергия переходит в энергию движения.
Показатель удельной механической работы обозначают H=E/G, где
E – величина механической энергии.
G – удельный вес проходящей жидкости.
Крутизна параболы указывает на частоту вращения ротора.
КПД насоса – это отношение мощности, прогоняемой насосом жидкости (подача и напор), к потребляемой мощности привода.
Так как КПД и потребляемая мощность находятся в прямой зависимости, то при подборе насоса выбирают технику с максимальным КПД в рабочей точке. У электрических приводов (моторов) насосов, наилучший КПД при полной нагрузке, то есть максимальной подаче.