Технические характеристики насосов: Технические характеристики насосов | Полезные статьи

Технические характеристики насосов

При выборе подходящего гидроагрегата для систем холодного и горячего водоснабжения, отопления, полива земель, откачки жидкости из резервуаров или удаления канализационных стоков, необходимо знать технические характеристики насосов, учитывать условия эксплуатации и специфику условий работы.

При выборе подходящей модели, нужно обращать внимание на следующие параметры:

• Подача
• Напор
• Напорно-расходная характеристика
• Кавитационный запас

Подача или расход, показывает объем воды, который насос способен перекачать за определенный промежуток времени. Выражается в м³/ч или л/мин. Наилучший показатель подачи достигается насосом при максимальном КПД гидроагрегата. Фактический расход зависит от напора, который насос может развить и определяет по кривым напорно-расходных характеристик, которые можно найти в паспорте устройства.

Напор или давление насоса, можно выразить как перепад давлений между впускным и напорным (выходным) патрубками. Эта характеристика зависит от плотности перекачиваемой жидкости. Численно этот параметр выражается в метрах водяного столба, что условно указывает, на какую высоту данный агрегат способен поднять перекачиваемую жидкость.
Напорно-расходная характеристика отображает зависимость между давлением и подачей насоса. С целью облегчения выбора нужной модели, производители насосов предоставляют графики напорно-расходных характеристик для каждой серии и типоразмера.
По оси абсцисс в подобных графиках отсчитывается расход в м³/ч, а по оси ординат — напор в метрах. В качестве дополнительной информации на таких графиках отображают данные о КПД насоса и требуемой мощности приводного электродвигателя.  Для некоторых серий насосов расход указывают не в м³/ч, а в л/мин.
Форма графика напорно-расходных характеристики зависит от частоты вращения вала насоса. При меньшей скорости вращения вала изгиб кривой становится более пологим, следовательно, зависимость не так ярко выражена.

Кавитационный запас. Явление кавитации, то есть образования пузырьков воздуха в перекачиваемой среде, часто сопровождает работу центробежных, вихревых и центробежно-вихревых насосов поверхностной установки. Такие пузырьки «вскипают» и разрываются, в результате чего высвобождается большое количество энергии. Такая энергия отрицательно влияет на напор и подачу насоса, а также, может привести к разрушению рабочего колеса агрегата. Для предупреждения возникновения кавитации рекомендуется уменьшить частоту вращения вала и по возможности снизить температуру перекачиваемой жидкости или повысить ее давление на выходном патрубке. Последнее является наиболее простым решением. Для реализации такого метода нужно опустить насос максимально близко в перекачиваемой среде. 
Минимально допустимое значение давления на входном патрубке, необходимое для нормальной работы гидроагрегата, называется кавитационным запасом. Численно этот параметр выражается в метрах и указывает максимальную высоту оси насоса над поверхностью перекачиваемой жидкости, при которой кавитация не возникает. Данный параметр рассчитывается для каждой модели насоса и указывается в документации.

Таким образом, зная основные параметры насоса, выбрать подходящий типоразмер для конкретных нужд не составит труда. Но важно помнить еще один важный фактор — потери давления, возникающие в трубопроводе и запорной арматуре. Характеристика таких потерь называется гидравлической характеристики сети. Изменение напора жидкости в системе пропорционально квадрату изменения объемного расхода. В графическом представлении кривая гидравлической характеристики сети имеет вид параболы.

Точка пересечения графиков напорно-расходных характеристик насоса и гидравлической характеристики сети называется рабочей точкой насоса. Значения напора и подачи в этой точке являются оптимальными для данной сети, что позволит насосу работать максимально эффективно.
Купить насосное оборудование можно в магазине «Промышленная Автоматизация». Наши специалисты помогут вам подобрать качественное оборудование и проконсультируют во возникшим вопросам.

2Г Основные технические показатели насосов

16 августа 2012

Теги: БиблиотекаВодоснабжениегидродинамикаНасосыСтатьиТеплоснабжение

Работа насосов характеризуется рядом параметров, основными из которых являются подача, напор (давление), потребляемая мощность, полезная мощность, КПД.

Рассмотрим каждый из основных параметров подробнее.

1. Подача насоса Q – количество жидкости, подаваемое насосом в единицу времени.

Считая, что в насосе жидкость практически не сжимается, чаще всего пользуются объёмной подачей (м³/с), реже – массовой подачей (кг/с).

2. Напор насоса H – разность энергий единицы веса жидкости в сечении потока после насоса и перед ним (или приращение удельной энергии перекачиваемой жидкости на участке от входа в насос до выхода из него). (см. фрагмент № 1Г, рис. 1).

где z₁ – расстояние от оси всасывающего патрубка до плоскости сравнения, м;

z₂ – расстояние от оси нагнетательного патрубка до плоскости сравнения, м;

р₁ и р₂ – абсолютные давления жидкости на входе и выходе насоса, Па;

V₁ и V₂ – скорости жидкости на входе и выходе насоса, м/с.

Напор насоса выражается в метрах водяного столба.

Давление насоса р и его напор Н связаны соотношением р = ρgH, где ρg – удельный вес рабочей жидкости.

3. Мощность насоса N – энергия, подводимая от двигателя к насосу в единицу времени (Вт). N = М_кр·n, где М_кр – крутящий момент на валу двигателя; n – частота вращения вала.

4. Полезная мощность N_п – мощность, сообщаемая насосом жидкости (Вт). N_п = рQ, где р – давление, Па; Q – объёмная подача, м³/с.

5. Мощность насоса N больше полезной мощности N_п

на величину потерь. Эти потери оцениваются КПД насоса η = .

Каждый насос снабжён паспортом, в котором приведена характеристика насоса, то есть зависимость основных параметров от подачи (для динамических насосов) или от давления (для объёмных насосов).

Подробнее о характеристике центробежного насоса см. Фрагмент № 3Г, о характеристике поршневого насоса см. Фрагмент № 4Г.

ПРИМЕЧАНИЕ.

Для любителей точных формулировок приводим выдержки из ГОСТ 17398 – 72:

ОБЪЁМНАЯ ПОДАЧА НАСОСА – отношение объёма подаваемой жидкой среды ко времени.

НАПОР НАСОСА – величина, определяемая зависимостью .

МОЩНОСТЬ НАСОСА – мощность, потребляемая насосом.

ПОЛЕЗНАЯ МОЩНОСТЬ НАСОСА – мощность, сообщаемая насосом подаваемой жидкой среде и определяемая зависимостью N_п = рQ.

КПД НАСОСА – отношение полезной мощности к мощности насоса.

Технические характеристики насосов, приобретение, установка и применение

Насосы и системы, Март 2013 г.

Более 90 процентов всех насосов в различных отраслях промышленности являются центробежными. Крупные центробежные насосы с регулируемой скоростью хорошо известны для критических и крупных насосных услуг. Центробежные насосы имеют подходящую рабочую кривую по сравнению с другими насосами (например, осевые насосы и объемные насосы имеют относительно крутые кривые). Характеристики кривой могут быть согласованы с системными требованиями. Больший угол назад может вызвать более сильную реакцию (со стороны крыльчатки насоса) и относительно более крутую кривую.

При соединении ступеней насоса общий диапазон расхода объединенных ступеней может быть меньше наименьшего диапазона расхода отдельных ступеней. Из-за эффекта смешения при изменении расхода комбинированная кривая многоступенчатого насоса может иметь меньший рабочий диапазон. При разработке насосной системы и перед определением и покупкой насоса следует учитывать множество факторов, включая применение, установку, систему смазки, работу насоса и уровень шума, создаваемый насосом. Эти соображения обсуждаются в первой части данной статьи. Часть 2 будет опубликована в апрельском выпуске журнала Pumps & Systems за 2013 год.

 

Пример насосов разных размеров/моделей в семействе насосов. Это герметичные насосы с магнитным приводом ANSI. В этом семействе шесть моделей.

Спецификация насоса и покупка

Условия работы насоса следует разделить на набор нормальных условий и набор ненормальных условий. Весь ожидаемый диапазон рабочих условий должен определяться либо пределами диапазона, либо альтернативными рабочими условиями. Необычные условия эксплуатации, даже незначительные, следует указывать при разработке перечня. Вся доступная информация должна быть предоставлена ​​производителю насоса. Во многих случаях незначительные системные или экологические условия могут вызвать серьезные проблемы. Примерами могут быть следы коррозии в жидкости, даже если они находятся на уровне частей на миллион.

Покупатель должен знать как можно больше о системе, в которой будет установлен насос, и о жидкости, которую будет перемещать насос/система, а затем сообщить об этом производителю. В частности, покупатель должен знать о любых необычных условиях и потенциальных неисправностях, которые могут повлиять на работу насоса. Примером может служить потенциал разгона температуры жидкости в некоторых установках с горячей жидкостью. В спецификации насоса должны быть указаны все ожидаемые максимальные значения температуры, а у поставщика насоса следует спросить о максимальной температуре, которую может выдержать насос.

Другим примером является возможность внезапной остановки центробежного насоса при переключении операций во время некоторых периодических процессов. Производитель насоса также должен быть проинформирован о возможности загрязнения. Следует тщательно изучить потенциальные условия работы насоса и отметить любую возможность загрязнения. Правильно включив потенциалы загрязнения в описание условий системы, поставщик насоса может включить решение, например, дополнительный запас по напору, при выборе/изготовлении наилучшего насоса для конкретного применения.

Заявка на насос должна содержать полный перечень объема поставки и обслуживания (желательно в виде таблицы). Ориентация сопла насоса также важна. В идеале детали ориентации патрубков должны быть согласованы с производителем насоса с самого начала.

Не думайте, что поставщик насоса полностью осведомлен о требованиях к материалам для системы/процесса. Указание минимальных требований к конструкционному материалу может помочь поставщику насоса на этапе проектирования/выбора насоса и избежать проблем в будущем. Поставщик стремится предоставить насос, совместимый со спецификациями и достаточно надежный, чтобы покрыть гарантийный период поставщика при минимально возможных затратах. При правильной формулировке технических характеристик насоса можно отметить минимальные требования к материалам. Он также может содержать комментарии, которые могут раскрыть опыт поставщика в выборе материала насоса.

Большое количество незапланированных остановов связано с дизайном поставщика; выбор поставщика материала; или выбор компонентов, таких как проблемы с уплотнениями, проблемы с подшипниками, чрезмерное загрязнение, высокая деградация, коррозия, эрозия и другие факторы. Однако эти проблемы на самом деле отражают недостаток знаний о применении, которого можно было бы избежать, если бы покупатель сообщил неправильные спецификации. Хорошим примером является использование аустенитных нержавеющих сталей, которые обычно считаются материалами высшего качества. Однако их нельзя использовать, если в перекачиваемой жидкости присутствуют хлориды из-за межкристаллитной коррозии и последующего растрескивания.

Ориентация входного трубопровода и ее влияние на производительность насоса очень важны. Не должно быть ни предротации, ни антиротации. Поток должен быть свободен от случайных искажений. В зависимости от конструкции, скорости жидкости и условий системы/процесса перед входом в насос может потребоваться прямая труба минимальной длины.

 

Оценка предложений по насосам

Оценка предложений должна проводиться с учетом стоимости энергии, первоначальных затрат и вопросов надежности с использованием установленного экономического уравнения. Если данные доступны, можно оценить общую стоимость владения, что является наилучшей доступной мерой для оценки предложения насоса. Крайне необходимо исправить все детали и уточнить все вопросы до размещения заказа на покупку насоса. Пока продавец не будет уверен, что у него есть заказ, он будет оставаться в торговой позе.

Рисунок 1. Пример насосов разных размеров в семействе насосов

Победитель торгов становится продавцом, когда контракт составлен и принят. Это важно, потому что в это время часы запустились, и все будущие даты будут отсчитываться от этой даты. Это также дата, с которой отсчитывается подача насоса.

 

Система смазки насоса

Согласно некоторым отчетам, может произойти значительное снижение расхода масла в изготовленной системе смазочного масла по сравнению с первоначально предложенной системой, которая была включена на этапе согласования. Покупатель и продавец имеют много дискуссий и дебатов по этому вопросу.

В некоторых случаях производительность системы смазки может быть снижена на 20–30 процентов, а иногда и на 40 процентов для некоторых крупных и ответственных насосов. Технические данные предложения (технические детали заявки) не являются окончательными, и можно ожидать некоторых изменений.

Однако обычно не должно происходить снижения расхода масла более чем на 25 процентов по сравнению с заказом на поставку. Любое сокращение, превышающее 30 процентов, потребует подробного обоснования. Поставщик должен предоставить данные и обоснование любого происходящего снижения расхода масла, особенно значительного снижения расхода масла гидродинамических подшипников. Достаточная подача масла к гидродинамическим подшипникам и редукторам всегда является проблемой.

 

Установка насоса

Необходимо также учитывать способ и место установки насоса/насосной системы. Основной функцией фундамента насоса является удержание насосного агрегата в соосном положении во всех режимах работы. Для выполнения этой функции фундамент должен быть жестким. Установление и поддержание соосности между компонентами насосного агрегата — особенно для больших насосных агрегатов, поставляемых на нескольких салазках, — затруднено, если фундамент склонен к чрезмерным прогибам.

Рис. 2. Пример насоса ANSI с ременным приводом — конструкция насоса ANSI иногда может помочь преодолеть такие проблемы, как нехватка места или низкий NPSH.

Фундамент должен быть достаточно большим для предотвращения чрезмерных дифференциальных прогибов и динамических вибраций, которые могут существенно повлиять на долгосрочную эксплуатацию. Другим аспектом является собственная частота фундамента. Фундамент должен быть настроен таким образом, чтобы любая собственная частота фундамента не совпадала с какой-либо частотой возбуждения насосного агрегата. Желательно, чтобы все собственные частоты фундамента были намного выше любой скорости возбуждения насоса, насколько это практически возможно.

В идеале насос можно разместить на фундаменте, выровнять и залить раствором, а трубопровод можно подсоединить в соответствии с процедурой установки насоса. Лаги часто возникают между разными шагами. Небрежность может задержать запуск и привести к неудачной установке насоса. Подробнее об установке будет рассказано в части 2 апрельского выпуска 2013 года.

 

Эксплуатация насоса

Во многих случаях основные причины проблем с центробежным насосом связаны с динамикой уплотнения, подшипника и ротора. Длинные тонкие роторы могут вызвать проблемы в центробежных насосах. Роторы некоторых высокоскоростных насосов подвержены критическим скоростям, которые возникают при запуске (особенно в насосах высокого давления).

Чувствительность к дисбалансу также может вызвать проблемы в работе. Во время эксплуатации, с течением времени, насосы подвергаются деградации, что обычно проявляется в постоянно увеличивающемся уровне дисбаланса. Чем чувствительнее ротор, тем короче время работы.
Во многих случаях решение о замене или изменении конструкции компонента насосного агрегата было неверным. Неправильный диагноз или неверная интерпретация причины отказа насоса иногда приводит к решению, которое, по-видимому, устраняет проблему.

Однако, если оно неверно, решение может привести к более серьезным проблемам в будущем, поскольку устанавливается неверная связь между симптомом и причиной. Тщательное решение проблемы должно точно определить реальную причину проблемы и предотвратить осложнения.

Чистота потока жидкости также является ключевым фактором для бесперебойной работы и надежности насоса. Коррозионные вещества и следы требуют особого выбора материала и соображений эксплуатации. Загрязнение из-за загрязнения или жидкостной реакции может привести к быстрой деградации.

 

Шум насоса

Общий уровень звукового давления, как правило, основан на расстоянии 1 метр от края блока насоса. Это означает, что уровень звукового давления каждого компонента на расстоянии 1 м от края рамы может отличаться, обычно ниже для больших насосных агрегатов, чем указанное значение шума для каждого компонента, то есть шум на расстоянии 1 м от этого компонента. Шум насосного агрегата — это не просто сумма шумов различных компонентов агрегата.

Редуктор, если он используется в насосном агрегате, является основным источником шума. На уровень шума редуктора больше влияет конструкция редуктора, чем передаваемая мощность. При работе с частичной нагрузкой редуктор может издавать такой же шум, а иногда и немного больше, чем при работе с полной нагрузкой. В качестве другого примера, редуктор мощностью 1 МВт и редуктор мощностью 1,5 МВт, использующие одни и те же принципы конструкции, могут генерировать практически одинаковый уровень шума.

Программы расчета уровня шума, предлагаемые поставщиками насосов, обычно не моделируют никаких граничных условий звука вблизи насосного агрегата. Например, граничные условия (например, стена рядом с насосным блоком) могут влиять на шум, измеряемый на установке. Следовательно, необходимо учитывать этот эффект. Исходя из опыта, при некоторых неблагоприятных граничных условиях наблюдается повышение ожидаемого уровня звука для насосного агрегата примерно на 3–5 децибел.

 

Заключение

Когда пользователь насоса и поставщик насоса работают вместе как одна команда и если все вовлеченные инженеры уделяют достаточное внимание деталям, изменениям и требованиям, можно ожидать надежных и высокопроизводительных насосов. Ключом к успеху являются современные знания, правильные спецификации, надлежащий анализ документов поставщиков насосов, правильная проверка деятельности поставщиков и современные правила эксплуатации и технического обслуживания. Истинная рентабельность и экономия затрат при установке насосов могут быть достигнуты только за счет сочетания производительности, надежности, безопасности, доступности и ремонтопригодности. Дополнительную информацию об установке и настройке см. в выпуске журнала Pumps & Systems за апрель 2013 г.

Два ключевых термина в технических характеристиках насоса

Мы живем, едим и дышим насосами. Мы можем долго обсуждать атмосферное давление на разных высотах и ​​его влияние на насосные операции. Но мы знаем, что большинство людей, даже те, кто использует помпы каждый день, не знают терминов и им может быть трудно ответить на вопросы, необходимые для выбора правильной помпы для их нужд.

Есть два термина, применение которых может помочь вам составить краткий список насосов при поиске насоса для воды/жидкости.

GPM и головка насоса

Как правило, при поиске водяного насоса люди сосредотачиваются на двух аспектах: сколько или как быстро он может качать и какое давление он будет иметь. Как и в большинстве отраслей, в насосном бизнесе у нас есть свои условия для этих вещей.

галлонов в минуту (GPM)

Когда мы говорим о том, сколько воды будет перекачивать насос, объем, мы будем ссылаться на максимальный расход, измеряемый в галлонах в минуту (GPM). Но это не статичное число. На GPM влияет то, насколько высоко нужно закачивать воду… Напор.

Ножки головки

Термин «напор» связан с силами гравитации, воздействующими на вертикальный поток, и PSI, необходимый для «толкания» жидкости против гравитации, но мы не будем здесь вдаваться в глубокие объяснения. Короче говоря, это касается того, насколько высоко жидкость может быть протолкнута через систему. Существует три типа измерений головы.

1. Общий напор: Высота от первоначального источника воды до самой высокой точки, в которую будет перекачиваться жидкость — точки нагнетания.
2. Общая высота всасывания: Высота между источником жидкости (то, что перекачивается) и самим насосом.
3. Полный напор нагнетания: Высота от самого насоса и самая высокая точка, на которую будет перекачиваться жидкость в системе.

Максимальная высота всасывания

На общую высоту всасывания влияет максимальная высота всасывания, то есть высота, с которой насос может «вытягивать» воду.

На это число влияет атмосферное давление и трение в системе. (Термины «тянуть» или «всасывать» вводят в заблуждение. Атмосферное давление на самом деле «выталкивает» жидкость в вакуум. Но это совсем другой пост.) Максимальная высота всасывания влияет на общий напор на всасывании и, следовательно, на общий напор. Глава.

GPM в ногах головы

Теперь мы объединим GPM и напор, чтобы понять, как насос соответствует некоторым требованиям к производительности, предъявляемым вашим приложениям.

Насосы имеют измерения «GPM на X футов напора». Учитывая одинаковую мощность и конструкцию насоса, существует компромисс между высотой напора и галлонами в минуту.

Как правило, вы увидите такие рейтинги насосов:
. 140 галлонов в минуту на высоте 40 футов
100 галлонов в минуту на высоте 60 футов
60 галлонов в минуту на высоте 70 футов над уровнем моря

Фактические характеристики зависят от насоса.

Таким образом, для гипотетического насоса выше он будет работать, если вам нужно перекачивать воду на высоту примерно 40 футов при скорости обезвоживания 140 галлонов в минуту. Если этого недостаточно, можете ли вы понизить точку нагнетания или найти другой насос, соответствующий спецификациям?

Вы также можете увидеть эти термины с префиксом «Статический» или «Динамический». Это связано с влиянием трения внутри системы. Например, жидкость, протекающая по шлангу, имеет трение там, где она касается внутренней части шланга. Это препятствует потоку и должно учитываться при определении общего напора. Не беспокойтесь об этом, так как характеристики помпы учитывают это.

Другие источники трения могут исходить от самой жидкости. Жидкости с высокой вязкостью или вода с большим количеством взвешенных твердых частиц и мусора будут создавать большее трение и снижать производительность.

Влияет на высотные насосы

Как упоминалось выше, насосы не столько всасывают воду, сколько атмосферное давление выталкивает воду в вакуум, создаваемый в насосе. Чем выше вы поднимаетесь, тем меньше атмосферы над вами, следовательно, тем меньше атмосферного давления, которое «выталкивает» воду в вакуум. Это снижает общую высоту всасывания.

Кроме того, на больших высотах воздух тоньше. Это обеспечивает меньшее количество кислорода для сгорания газовых и дизельных двигателей, тем самым снижая мощность двигателей. Это влияет на общий напор нагнетания.

При обсуждении типов насосов и требований обязательно помните о высоте над уровнем моря. Специалисты PumpBiz могут помочь вам в этом.

Ответ на вопрос, сколько и как далеко (высоко) вам нужно перекачивать жидкость, является одним из первых шагов при выборе подходящего насоса для вашего применения. Есть много других факторов, таких как тип перекачиваемой жидкости, среда, в которой она работает, или частота работы. Многие насосы предназначены для таких применений, как перекачка мусора, ирригация, пожаротушение и т. д. После того, как вы узнаете требования к производительности, следующим шагом будет просмотр приложений, чтобы увидеть ассортимент насосов, предназначенных для этих нужд.