Наряду с напором и мощностью производительность относится к числу важнейших параметров насоса. Значение этих характеристик – определяющий критерий при выборе оборудования. Покупка насосного агрегата начинается с выяснения, удовлетворяет ли производительность устройства предъявляемым требованиям. О ней и пойдёт речь в нашей сегодняшней статье.
Что такое производительность насоса
Под производительностью насоса, она же подача или объемный расход, понимают объем жидкости, перекачиваемый оборудованием в единицу времени. Параметр обозначается буквой Q. Основные единицы измерения – м3/с, м3/ч, л/с, л/ч. Максимальное значение данной технической характеристики указывают на идентификационной табличке каждого насоса – шильде.
Производительность включает только объем реально перемещенной жидкости, обратные утечки не учитываются. Соотношение теоретического и реального расходов называют объемным КПД. У современного насосного оборудования уровень герметизации очень высок, поэтому реальная производительность практически равна теоретической.
Иногда вместо объемного расхода пользуются массовым. В этой ситуации величину подачи измеряют не объемом, а массой перемещаемой жидкости в единицу времени. Массовый расход обозначают буквой G.
Соотношение между массовым и объемным расходом выражается формулой:
Где ρ – плотность перекачиваемой жидкой среды.
Способы измерения производительности
- Ротаметр. Прибор представляет собой стеклянную трубку с поплавком, немного расширяющуюся кверху. Ротаметр вмонтирован в трубопровод, для измерения прибор снабжен шкалой и калибровочным графиком. С ростом подачи поплавок поднимается вверх. Вид калибровочного графика определяется конструкцией измерительного прибора и свойствами жидкой среды.
- Дифманометр с мерной диафрагмой. Прибор выглядит как U-образная трубка с жидкостью. Диафрагма в виде переборки с отверстием ставится в трубопровод, трубка подключается двумя шлангами, подсоединенными перед диафрагмой и за ней. Жидкости в трубопроводе и дифманометре не перемешиваются. Напор перекачиваемой жидкой среды после прохода через диафрагму снижается. По шлангам напор передается жидкости в U-образной трубке. Чем выше производительность, тем больше отличается напор с обеих сторон диафрагмы и тем выше разница между уровнями жидкости в двух ветвях дифманометрической трубки. Измерительные показания дифманометра переводятся в подачу с помощью градуировочного графика.
- Автоматические измерительные приборы. Информация о величине подачи передается на компьютер в виде электрического сигнала.
На что влияет производительность
Потребительские свойства насоса выражаются зависимостью напора от подачи. Максимальной подаче соответствует минимальный напор, и наоборот.
График зависимости получают опытным путем и заносят в сопровождающую техническую документацию. Если по каким-либо причинам соответствующая информация отсутствует, ее запрашивают на предприятии-изготовителе или самостоятельно тестируют оборудование на месте.
Длительная бесперебойная работа насоса возможно только при соответствии производительности условиям эксплуатации. Обычно требуемая величина объемного расхода известна заранее, поскольку оборудование подбирают под конкретную трубопроводную систему.
| Производительность, м³/ч | Подходящий тип насоса |
|---|---|
| До 10 | Бочковые, насосы-дозаторы, винтовые, импеллерные, полупогружные центробежные, мембранные, химические центробежные, оборудование для дезинфекции |
| 10 – 100 | Винтовые, импеллерные, полупогружные центробежные, мембранные, химические центробежные |
Каждый тип насосного оборудования используют в определенной сфере применения. В ряде случаев возможные направления использования перекрываются. Например, винтовые насосы в отдельных областях успешно конкурируют с центробежными.
Если эксплуатационным требованиям удовлетворяют сразу несколько типов насосов, предпочтение отдают оборудованию, наиболее подходящему к конкретной величине производительности. Учитывают цену и затраты на эксплуатацию, включая размер потребляемой мощности и расходы на обслуживание или ремонт.
Расчет производительности, взаимосвязь с типом насоса
Конструкция и принцип действия насоса влияют на характеристику производительности и способ расчета. На величине параметра отражаются частота оборотов или тактов, свойства жидкости, характеристики трубопровода. При самовсасывании, увеличении плотности и вязкости жидкости подача снижается.
Центробежные
Центробежные насосы показывают высокую производительность, отличаются равномерностью подачи, однако показатели резко снижаются с возрастанием напора. По величине напора модели центробежного типа уступают оборудованию с мембранной, винтовой или импеллерной конструкцией.
С ростом производительности растет потребляемая мощность, а КПД проходит через максимальное значение и начинает уменьшаться. Наиболее благоприятный эксплуатационный режим при заданной частоте оборотов достигается при максимальном КПД.
Зависимость напора, потребляемой мощности и КПД от производительности при постоянной частоте оборотов отражается в универсальной характеристике. Показатели зависимости получают при проведении контрольных испытаний.
Насосы центробежного типа с несколькими колесами на одном валу называют многоступенчатыми. Жидкость поочередно перемещается через каждое из колес. При одинаковом с одноступенчатым насосом объемном расходе у многоступенчатого устройства напор будет больше.
Способы регулирования подачи:
- Изменение частоты оборотов рабочего колеса. С уменьшением частоты оборотов колеса снижается производительность насоса. Данный способ регулировки наиболее эффективен с энергетической точки зрения, поскольку со снижением подачи сокращается напор насоса, соответственно, уменьшается потребление электроэнергии. До сравнительно недавнего времени широкому применению рассматриваемого способа мешала высокая стоимость преобразователей частоты. Сегодня промышленность массово выпускает преобразователи частоты надлежащего качества, произошло снижение цен, что сказалось на изменении ситуации в пользу подобного способа регулировки.
- Смена положения задвижки на напорном трубопроводе. Изменение производительности достигается за счет регулирования задвижкой гидравлического сопротивления в трубопроводной системе. Чем сильнее открыта задвижка, тем выше подача. Этот способ проще, чем изменение частоты оборотов, но более затратен с точки зрения энергопотребления. При снижении производительности положением задвижки уменьшается КПД, а напор возрастает. Явление сопровождается бесполезным расходом энергии.
- Байпасирование. Производительность регулируют байпасом – обходным путем с задвижкой для отвода части жидкости из напорного трубопровода во всасывающий. Подачу изменяют положением задвижки. Величину изменения можно определить по разнице показаний двух дифманометров, установленных перед и после байпаса. При открытии задвижки байпаса возрастает производительность и потребляемая мощность, а КПД снижается. По этой причине данный способ регулировки подачи энергетически менее эффективен по сравнению с изменением частоты оборотов колеса.
Объемный расход устройств центробежного типа определяют по формуле:
- Q – производительность, м³/с
- b1, b2 – ширина колеса на внутренней и внешней окружности, м
- D1, D2 – внешний диаметр впускного отверстия и колеса, м
- σ – толщина лопаток, м
- z – количество лопаток
- c1, c2 – радиальные составляющие абсолютной скорости на входе и выходе из колеса, м/с
Мембранные
Агрегаты мембранного типа обеспечивают высокий напор в нагнетательной линии, при этом величина напора практически не сказывается на производительности. Ввиду инерционности движения мембранные устройства работают с малой частотой, что выливается в низкую подачу.
Винтовые
В винтовых насосах жидкость перекачивается вращением одного или нескольких сцепленных винтов. Профиль винтов позволяет герметично изолировать нагнетающую область от всасывающей.
При вращении винтов во впадинах между корпусом и винтом создаются заполненные жидкостью зоны замкнутого пространства. Жидкая среда постепенно перемещается вдоль винтовой оси в сторону нагнетающей области.
Вращательное движение винтовых насосов в отличие от мембранных не затруднено инерцией. Оборудование подобного типа может работать с высокой частотой и демонстрировать производительность, сравнимую с моделями с центробежным принципом действия, прежде всего многоступенчатыми со средними значениями подачи.
Производительность насосных агрегатов с винтовой конструкцией увеличивается с ростом частоты оборотов, при этом напор не изменяется. У многовинтовых моделей размер подачи выше, чем у одновинтовых.
Подачу насоса с одним винтом вычисляют по формуле:
- Q – производительность, м³/с
- ε – эксцентриситет, м
- D – диаметр винта, м
- Т – шаг винтовой поверхности статора, м
- n – частота вращения ротора, сек−1
- ηV – объемный КПД
Импеллерные
Производительность импеллерного насоса напрямую зависит от частоты оборотов вала электрического двигателя. По этой причине оборудование применимо для использования в качестве насоса-дозатора.
В моделях с импеллерным устройством сочетаются достоинства агрегатов с центробежным принципом действия и объемного типа. Остается достижимым высокий уровень напора и подачи, одновременно сохраняется возможность перекачки густых жидкостей с сильной вязкостью.
Насосы-дозаторы
Объемный расход насосов-дозаторов регулируют жестче по сравнению с остальными типами насосов, поскольку основное требование к дозирующему оборудованию – точность дозировки перемещаемой жидкости.
- Ручное управление. Значение подачи выставляется поворотом ручки настройки.
- Сервопривод. Ход насоса ограничен до нужной величины, дозирование совершается автоматически. При отключении электроэнергии допускается настройка в ручном режиме.
- Частотный преобразователь. Настройка осуществляется через электронный блок управления с дисплеем. Возможно ручная настройка.
Среди разных типов насосов-дозаторов по уровню производительности и напора первенство принадлежит электромеханическим устройствам, на втором месте электромагнитные, замыкают ряд агрегаты с перистальтическим принципом действия.
Производительность насоса
Doseuro
Дозирующий насос – специальное насосное промышленное оборудование, которое широко используется для перекачки жидкостей.
Производительность, напор и мощность относят к важным характеристикам промышленных насосов, значения которых являются определяющими критериями во время выбора оборудования. Перед покупкой необходимо определить, какие показатели будут соответствовать заявленным требованиями. Об этом мы сегодня поговорим в нашей статье.
Что такое производительность и формула расчета
Производительность – это объем жидкой среды, которая перекачивается оборудованием за определённое время. Данный параметр обозначается «Q», а основными единицами измерения являются – м3/с, м3/л, л/с, л/ч. Самое высокое значение указывается на каждом насосе.
Производительность показывает только объем перекаченной жидкости без учета обратных утечек. Соотношения теоретических и реальных расходов – это объемные КПД. Уровень герметизации современных насосов велик, а значит производительность равна теоретической.
Бывают случаи, когда объемный расход заменяют массовым. В таком случае величина подачи измеряется массой перекаченной жидкости за определенное время. «G» обозначает массовый расход.
Массовые и объемные расходы определяются следующей формулой:
*ρ – плотность перекачиваемой жидкости
Способы измерения
Рассмотрим основные способы, как можно измерить производительность промышленного насоса.
- Ротаметр – это поплавок и стеклянная трубка, которая расширена сверху. Она устанавливается в трубопровод, а шкала с калибровочным графиком позволяют проводить замеры. Если поплавок начинает подниматься наверх, значит растёт подача. Калибровочный график зависит от конструкции измерительного прибора, а также свойств жидкой среды;
- Дифманометр и мерная диафрагма устанавливается в трубопровод, а трубка в форме U фиксируется двумя шлангами, которые подсоединяются спереди и сзади диафрагмы. Напор переносимой жидкой среды, которая проходит через диафрагму, уменьшается. Чем больше эффективность работы, тем больше разница в напорах со всех сторон диафрагмы, между уровнями жидкости в дифманометрической трубке. Полученные данные обрабатываются при помощи градуировочного графика;
- Измерительные автоматические приборы передают информацию при помощи электрического сигнала.
На что влияет производительность?
Каждый насос применяется для различных целей в определенных сферах. В некоторых случаях, к примеру, винтовые модели могут конкурировать с центробежными.
| Производительность, м3/ч | Подходящее оборудование |
|---|---|
| до 10 | бочковые, дозаторы, винтовые, импеллерные, полупогружные центробежные, мембранные, химические, центробежные, устройства для проведения дезинфекции |
| 10 – 100 | винтовые, импеллерные, полупогружные центробежные, мембранные, химические центробежные |
Если требованиям отвечают различные модели, то рекомендуется отдавать предпочтение агрегату, который больше подходит к заданному показателю производительности промышленного насоса. Важно учитывать стоимость устройства и эксплуатацию, которая включает потребляемую мощность, расходы на обслуживание и ремонтные работы.
Типы насосов и их производительность
Конструкция и работа насосов влияют на производительность насоса-дозатора. Величина показывает частоту оборотов, свойства жидкости, характеристики трубопровода. Во время самовсасывания, увеличения плотности жидкой среды подача уменьшается.
- Центробежные – высокая производительность и равномерная подача, однако при большом напоре показатели могут снижаться. Они уступают только мембранным, винтовым и импеллерным конструкциям. По мере увеличения показателей эффективности работы увеличивается используемая мощность, после КПД уменьшается. Оптимальный режим эксплуатации можно достигнуть при максимальном КПД. Такие насосы ещё называют многоступенчатыми – жидкая среда постепенно переходит из одного колеса в другое. Одноступенчатый здесь уступает по силе напора при одинаковом объемном расходе. Как можно регулировать подачи? >
- Менять частоту оборотов, что приведет к снижению эффективности работы. Данный способ – один из эффективных, так как вместе уменьшается напор, а затем использование электрической энергии;
- Изменить положение задвижки на напорном трубопроводе. Производительность изменяется путем регулирования задвижки гидравлического сопротивления в трубопроводе. Чем больше задвижка открыта, тем больше подача. Такой метод проще, чем смена количества оборотов, но затратнее по потреблению электроэнергии. При изменении положения задвижки снижаются показатели КПД в то время, как увеличивается напор. Во время данных действий бесполезно расходуется энергия.
- Мембранные – способны обеспечить большой напор нагнетания, что никак не влияет на работоспособность. Такие насосы могут использоваться при небольшой частоте, которая переходит в небольшую подачу.
- Винтовые – перемещение жидкости можно достичь работой одного или нескольких винтов, которые изолируют нагнетающее пространство. Увеличивать работоспособность помогает рост количества оборотов при неизменном напоре. Многовинтовые модели имеют объем подачи выше одновинтовых. Винтовые насосы работают с большой частотой и способны вырабатывать эффективность, которая будет сравнима с центробежными многоступенчатыми агрегатами. Подача (один винт) вычисляется при помощи следующей формулы: *Q – производительность, м³/с ε – эксцентриситет, м D – диаметр винта, м Т – шаг винтовой поверхности статора, м n – частота вращения ротора, сек−1 ηV – объемный КПД
- Импеллерные – эффективность устройства связана с частотой оборотов вала электродвигателя. Именно поэтому его можно использовать в качестве дозатора. В них сочетаются преимущества центробежного оборудования объёмного типа. Сохраняется способность перекачивать густую жидкость сильной вязкости под действием высокого напора.
- Насосы-дозаторы – большой расход регулировать сложнее, чем другие модели, так как основной функцией является точная дозировка транспортирующей жидкости. Регулировать можно следующими способами: >
- ручное – данные подачи можно выставить путём поворота ручки настроек;
- сервопривод – дозирование происходит автоматически; во время отключения электрической энергии возможно ручная настройка;
- частотный преобразователь – все настройки выполняются при помощи электронного блока с дисплеем; Возможно настройка вручную.
Среди всех типов дозаторов высокая производительность и напор характерны для электромеханических моделей, второе место занимают электромагнитные и завершают тройку лидеров устройства перистальтического принципа действия.
ООО НПП «Гидрикс» предлагает купить насосы-дозаторы для перекачивания разных жидкостей от итальянской компании DOSEURO. Завод-изготовитель обеспечивает высокое качество оборудования с гарантийным сроком на весь ассортимент. Доставка осуществляется по всей России и в страны СНГ.