ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ
Главные темы:
-
Напорная характеристика насоса QH. Форма напорной характеристики QH.
-
Допустимый рабочий диапазон.
-
Характеристика мощности насоса (BHP, P2) форма мощностной характеристики.
-
Характеристика КПД насоса. Линии равного КПД.
-
Характеристики насосов в каталогах. Особые моменты, на которые стоит обратить внимание.
Напорная (Q-H) характеристика
Характеристика QH показывает, как зависит напор насоса от расхода насоса или как изменится напор при изменении расхода насоса.
Часто вызывает удивление тот факт, что подача насоса и напор насоса могут быть связаны. Тем не менее, каждый насос имеет свою характеристику, и соотношение подачи и напора для разных насосов различно.
Давайте рассмотрим простой способ описания напорной характеристики насоса:
если к напорной линии насоса подключить шланг и поднять его высоко над насосом [положение HI], то из его конца будет капать очень небольшой поток [Q1 ]. Положение h0 имеет специальный термин: оно называется «напор на закрытую задвижку» или «напор при нулевом расходе». Если теперь шланг немного опустить в положение HI, из трубы выйдет больше жидкости [Q2]. Затем этот процесс можно повторить на нескольких напорах [Hx] и измерить соответствующие им расходы [Qx]. [...]
Полученная таким образом характеристика называется напорной характеристикой центробежного насоса.
Насос может работать в любой точке лежащей на характеристике насоса.
Разные значения напора соответствуют разным расходам. Как правило, при увеличении напора уменьшается расход и наоборот, при увеличении расхода снижается напор.
Важно.
Насос может работать в любой точке своей характеристики QH.
Но некоторые пользователи насосов считают, что насос может обеспечить параметры, указанные на табличке насоса, не больше и не меньше. Т.е написано 630 м3/ч то насос всегда качает 630 м3/ч.
Данные на заводской табличке насоса относятся только к одной рабочей точке. Как правило, это точка максимального КПД.
От чего зависит напор насоса?
Чем больше диаметр рабочего колеса, тем выше скорость жидкости на выходе из рабочего колеса, тем выше напор насоса.
От чего зависит подача насоса?
Чем шире канал рабочего колеса, тем больше жидкости проходит через рабочее колесо и больше подача насоса.
Насос может работать в любой точке кривой от нулевого расхода до максимального.
Но производители насосов ограничивают минимальный и максимальный расход. Почему?
Рабочий диапазон насоса
1 - допустимый рабочий диапазон подачи
2 - предпочтительный рабочий диапазон
3 - максимальный уровень вибрации для допустимого рабочего диапазона
4 - максимальный уровень вибрации в предпочтительном рабочем диапазоне
5 - Q bep Расход, соответствующий точке максимального КПД
6 - кривая зависимости средней вибрации от расхода, показывающая максимально допустимую вибрацию
7 - QH характеристика насоса
8 - точка максимальной эффективности, Напор и Подача
Допустимый рабочий диапазон насосов должен составлять от 70% до 120% от оптимальной подачи т.е. точки максимального КПД.
Некоторые стандарты, например, API 610 «Центробежные насосы для нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности" определяют предпочтительный рабочий диапазон, который составляет от 80% до 110% от оптимального расхода.
Для насосов для общепромышленного применения для надежной и эффективной и надежной работы насоса рекомендуется эксплуатировать насос в диапазоне от 50% до 120% от Qном.
Причина установления рабочего диапазона в данных пределах определяется физическими процессами, которые происходят в насосе.
Эксплуатация в этой зоне обеспечивает наивысший КПД и наиболее надежную работу с наименьшими нагрузками на подшипники, турбулентностью потока и минимальной вибрацией.
Почему уровень вибрации повышается, когда рабочая точка выходит за пределы допустимого рабочего диапазона?
Вибрация в насосе вызвана тем, что характер потока нестабилен, образуются вихри и неравномерное распределение давления. В точке максимального КПД жидкость в насосе течет без турбулентности и пульсаций давления. При выходе за пределы рабочего диапазона неравномерность потока жидкости нарушается все больше и больше, что приводит к падению КПД и вибрации.
В корпус насоса могут быть установлены рабочие колеса разного диаметра.
В зависимости от диаметра напор насоса также меняются и характеристики Q-H.
В Каталоге производителя в начале вы можете увидеть поле характеристик всего стандартного типоразмерного ряда насосов, которое состоит из полей отдельных насосов.
Каждое поле ограничено левой и правой границами допустимого рабочего диапазона и максимальным и минимальным диаметрами рабочего колеса.
Мощностная характеристика насоса
Характеристика мощности (Q-Р2) показывает, как мощность, потребляемая насосом, изменяется в зависимости от расхода. Как и в случае с напорной характеристикой, силовая характеристика строится для определённой частоты вращения.
Мощность на валу, как следует из названия, мощность, которая передается от двигателя через муфту на вал насоса. Как и кривая напора, эта кривая обычно строится для фиксированной рабочей скорости.
Обратите внимание, что мощность на валу — это не входная мощность двигателя, которую обычно можно измерить в полевых условиях, а выходная мощность двигателя на валу, которую обычно невозможно измерить.
Однако можно получить довольно точную оценку мощности на валу, если известен КПД двигателя при различных нагрузках.
Что необходимо для запомнить:
- это мощность на валу насоса, а не электрическая мощность потребляемая электродвигателем.
- электрическая мощность, потребляемая электродвигателем, зависит от мощности насоса. Мощности на валу насоса и электродвигателя одинаковы.
Некоторые пользователи считают, что электродвигатель потребляет номинальную мощность, указанную на заводской табличке.
В большинстве случаев мощность насоса увеличивается при увеличении расхода. Для перекачивания большего количества жидкости требуется больше мощности. Но это не всегда справедливо. Бывают случаи, когда мощностная характеристика может при достижении определенного значения при дальнейшем увеличении подачи снижаться.
Обратите внимание, что минимальная мощность насоса указана при нулевом расходе. Поэтому центробежный насос запускается либо при полностью закрытой, либо приоткрытой задвижке на линии нагнетания.
Форма силовой характеристики также может иметь пологий вид. Такой вид характеристики характерен для насосов с большим расходом и малым напором. Например осевые или полуосевые насосы.
Форма мощностной характеристики
Растущая характеристика.
В этом случае выбор мощности электродвигателя должен быть более тщательным.
Существует риск перегрузки двигателя.
Q=320 м3/ч H=80 m, n=1450 об/мин.
nы=42
Невозрастающая характеристика
Нет риска перегрузки двигателя
БЭП: Q=1250 м3/ч H=25 m, n=1450 об/мин.
ns=197
Крутизна характеристик играет важную роль при выборе насосов, выбора способов управления насосами, влиянии на параметры насоса после износа. Крутизна характеристик QH и Р2 связаны.
Посмотрите на картинку ниже.
1. QH имеет меньшую крутизну (плоскую) Р2 имеет восходящую форму.
2.QH имеет большую крутизну Р2 не имеет восходящей формы.
Характеристика КПД насоса
КПД насоса, как и любого другого механизма, представляет собой отношение полезной мощности к потребляемой мощности.
P2
Phydr
Производители насосов при испытаниях насосов вычисляют КПД насоса при различных значениях подачи Точка с максимальным КПД так и называется - Точка максимального КПД или по английски BEP (Best Efficiency Point) . BEP должен быть указан на всех кривых центробежного насоса. При BEP наименьшее количество жидкости перетекает обратно в зону низкого давления (или всасывания).
BEP - точка максимального КПД насоса. Точка на кривой Q-H, при которой насос имеет наивысший КПД.
Форма характеристики КПД насоса
Форма кривой КПД также может значительно различаться от насоса к насосу. Как показано на рисунке, она может иметь ярко выраженный пик в точке максимальной эффективности, а затем резко снижаться при увеличении или уменьшении подачи. И наоборот, характеристика может иметь растянутую область высокой эффективности без ярко выраженного пика. С учетом того, что насос практически никогда не работает в одну точку, точно подобрать насос под требования системы очень сложно. Поэтому с точки зрения эксплуатации более предпочтительным выглядит вариант с характеристикой, имеющей широкий диапазон высокого КПД.
Эффективность насосов в каталогах
В каталогах характеристики КПД могут быть представлены либо в виде отдельной кривой, либо в виде линий равного КПД, нанесенных на характеристику QH. Точка максимального КПД всего одна, так что концентрироваться на ней особого смысла нет. В этом режиме насос почти не работает.
Такое представление удобно с точки зрения анализа КПД в зависимости от диаметра рабочего колеса. С уменьшением диаметра КПД насоса несколько снижается. Это снижение в большей степени компенсируется тем, что при уменьшенном диаметре рабочего колеса характеристики насоса соответствуют требованиям системы и насос работает в режиме, наиболее близком к оптимальному.
Особые точки на кривой.
Давайте подробнее рассмотрим характеристики, которые приведены в каталогах производителей. На что обратить внимание при выборе насосов. На рисунке представлена типовая Q-H характеристика насоса из каталога одного из производителей.
Характеристики насоса даны для конкретной частоты вращения. Фактическая скорость насоса на объекте будет
отличается от представленного в каталоге. Поэтому при проведении испытаний на объекте необходимо привести характеристики к реальной частоте, которая была измерена на объекте или на испытательном стенде.
Например, эта характеристика дана при частоте 1450 об/мин.
Характеристики в каталогах даны на воде при нормальных условиях.
Если насос перекачивает жидкости с другими физическими свойствами, вязкостью, плотностью, то необходимо настроить характеристики. Рассмотрим более подробно влияние свойств жидкости на характеристики насоса отдельно. Например, высокая вязкость жидкости увеличивает потребляемую мощность, что необходимо учитывать при выборе мощности электродвигателя.
Есть несколько точек и областей характеристик, которые следует учитывать при выборе насоса.
1. Точка максимального КПД и соответствующий расход насоса.
2. Правая и левая границы рабочего диапазона. Это область, в которой насос может работать. нужно обратить
внимание на другие характеристики насоса в крайних точках рабочего диапазона. Например, какой будет мощность на правом пределе, как правило, это максимальная мощность на валу насоса, которая необходима для подбора мощности электродвигателя.
Для выбора электродвигателя требуется мощность при нулевом расходе насоса.
3. Напор насоса на закрытую задвижку или напор насоса при нулевой подаче. Это значение необходимо для определения максимального давления в гидросистеме и, соответственно, исходя из этого давления выбираются трубопроводы и арматура, но необходимо помнить, что при определении максимального давления в системе необходимо учитывать давление на входе в насос. Максимальное давление определяется как сумма давления на входе в насос и давления соответствующего максимального напора насоса.
Пример характеристики насоса, представленной в каталоге производителя насосов.
Давление насоса или напор насоса - разница между давлением или напором на выходе и входе в насос .
Иногда пользователи забывают о давлении на входе и учитывают только давление на выходе из насоса.
Характеристика кавитационного запаса или NPSH.
Более подробную информацию ищите на странице Кавитация
Q-NPSH характеристикапоказывает, как NPSH зависит от производительности насоса.
NPSH (чистый положительный напор на всасывании) — это параметр, характеризующий всасывающую способность насоса.