В чем отличие между напором и давлением насоса

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]. [. ]

Q-H характеристика

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.

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.

Рабочий диапазон 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

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

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

КПД насоса, как и любого другого механизма, представляет собой отношение полезной мощности к потребляемой мощности.

P 2

P hydr

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.

Выбираем насос для дома

Если Вы желаете установить насос «на поверхности земли», например, прямо в доме, то Вам подойдет поверхностный насос.

Поверхностные насосы могут иметь несколько вариантов исполнения:

1. Насос (без управляющей автоматики)
2. Насос-автомат (с электронным блоком автоматики второго поколения)
3. Насосная станция (с механическим реле давления — автоматика первого поколения)

Насос — самое простое оборудование для подачи воды. Включение и выключение насоса происходит в ручном режиме (включили-выключили в розетку). Автоматическое управление работой насоса отсутствует.

Назначение (простые виды работ):

• Полив из емкости или колодца через шланг
• Наполнение каких-то емкостей из источников воды

Поверхностные насосы могут быть нормальновсасывающими и самовсасывающими.

Нормальновсасывающие насосы не могут удалять воздух из системы — насос и линия всегда должны быть заполнены водой. Если попадает воздух, насос и линию всасывания снова надо заполнять водой.

Самовсасывающий насос способен обеспечить самозаполнение подводящего трубопровода жидкостью. Такие насосы способны отводить воздушные потоки из всасывающего трубопровода. Но в первый запуск насоса все равно потребуется заполнить корпус насоса водой.

Насос-автомат — это насос в паре с электронным блоком управления.

Насос-автомат запускается по падению давления воды в системе и отключается по прекращению потока жидкости через блок.

• Водоснабжение дома или дачи
• Полив садового участка

• Защита от сухого хода, автоматический перезапуск, манометр
• Небольшие габариты
• Гашение гидроудара в системе
• Нет перепада давления холодной и горячей воды

Автоматика не позволяет самостоятельно установить верхний порог давления в системе.

Насосная станция — насос, мембранный бак и автоматика механического принципа действия.

Включение и выключение станции происходит по падению или росту давления воды в системе.

Пользователь может настроить самостоятельно необходимые ему параметры включения и отключения насосной станции.

• Водоснабжение дома или дачи
• Полив садового участка

• Возможность самому настроить давление включения и выключения
• Комплектуются баками разной емкости
• Аварийный запас воды, если отключат электричество
• Реже запускается насос, так как есть гидробак
• Гашение гидроударов за счет мембраны в гидробаке

Насосная станция укомплектована механическим реле давления. Когда давление в системе опускается ниже установленного, реле давления запускает насос. При достижении верхнего порога давления реле отключает питание насоса. Система находится под давлением.

Заводская настройка реле давления, как правило, давление включения — 2 атм, давление выключения — 3 атм.

Дополнительно насосная станция может комплектоваться реле защиты от сухого хода. Если в систему попадет воздух, станция отключится, что предотвратит ее поломку.

Как подобрать поверхностный насос?

Любой насос подбирается по гидравлическим параметрам насоса:

• Производительность Q (расход, подача) — перекачиваемый объем жидкости за единицу времени (напр., м3/ч или л/мин)
• Напор H — давление, создаваемое насосом или максимальное расстояние по вертикали, на которое насос способен подать воду (метры)
• Глубина всасывания S.Head — расстояние от зеркала воды до всасывающего отверстия в насосе (метры). С увеличением глубины водозабора напор и производительность насоса уменьшаются, так как насос тратить часть своей мощности на всасывание.

Для поверхностных насосов показатель глубины всасывания, как правило, не превышает 8 м.

Важны гидравлические параметры системы водоснабжения:

• Протяженность и диаметр трубопровода (удаленность дома от источника воды). Потери напора на 10 метрах горизонтального трубопровода равны потерям 1 метра вертикального трубопровода.
• Высота подъема воды от насоса до верхней точки водозабора
• Давление воды из крана в доме. В частном доме для комфортного проживания рекомендуется давление в системе водоснабжения от 2 атм до 3 атм (20-30 метров).
• Расходы точек водопотребления (Кран — 10 л/мин, Душ — 10-12 л/мин, Санузел — 5-6 л/мин, Стиральная и посудомоечная машины — по 8-12 л/мин)

График, показывающий зависимость напора от расхода, называется расходно-напорной характеристикой. Расход и Напор имеют обратную зависимость. Чем больше производительность, тем меньше напор и наоборот — чем меньше производительность, тем больше напор насоса.

Пример маркировки насоса:

Параметры Qmax и Hmax — это нерабочие параметры насоса. Не может быть производительность Qmax с напором Hmax. Это параметры нулевого уровня с забором из «ведра».

Номинальные значения отличаются от максимальных тем, что это значения в точке, в середине графика — то есть, столько-то кубических метров с таким-то напором.

Средняя часть графика отмечена голубым цветом — это зона максимального значения КПД насоса.

Таким образом, подбирая насос, учитывайте, чтобы гидравлические параметры насоса (рабочие диапазоны напора и производительности, а также глубина всасывания) удовлетворяли гидравлическим параметрам Вашей системы водоснабжения.

Определяем Номинальный напор

Чтобы получить показатель номинального напора насоса, необходимо сложить все показатели:

• Протяженность трубопровода (удаленность дома от источника воды). Потери напора на 10 метрах горизонтального трубопровода равны потерям 1 метра вертикального трубопровода
• Глубина всасывания S.Head — расстояние от зеркала воды до всасывающего отверстия в насосе (метры).
• Высота подъема воды от насоса до верхней точки водозабора
• Давление воды из крана в доме. В частном доме для комфортного проживания рекомендуется давление в системе водоснабжения от 2 атм до 3 атм. Давление воды в доме определяется из расчета 10 метров на 1 атм (например, 25 метров для давления 2,5 атм) — полученный таким образом напор позволит преодолеть сопротивление в трубопроводе и дать в доме давление воды из крана 2,5 атм. Можно еще добавить около 2 метров на потери в трубопроводе.

Определяем Номинальный расход

Чтобы получить показатель номинального расхода насоса, необходимо сложить все показатели расходов каждой точки водопотребления:

• Кран — 10 л/мин,
• Душ — 10-12 л/мин,
• Санузел — 5-6 л/мин,
• Стиральная и посудомоечная машины — по 8-12 л/мин

Далее ищем насос с подходящими номинальными характеристиками с помощью графика расходно-напорной характеристики.

Факторы, влияющие на работу насоса:

Диаметр трубопровода:

1. Уменьшение диаметра трубопровода увеличивает скорость потока и давление, но снижает подачу (расход) насоса.
2. Меньший диаметр пропускает меньший объем воды

Длина трубопровода:

1. Чем длиннее трубопровод, тем больше потери на трение
2. Увеличение длины трубопровода приводит к снижению скорости потока, давления и производительности.

Шероховатость внутренней поверхности трубопровода:

1. Потери на трение приводят к снижению скорости потока, давления и производительности.

Конструкция трубопровода (изгибы, переходы, итп):

1. Прямой трубопровод имеет меньшее гидравлическое сопротивление. Изгибы и переходы уменьшают расход и напор.

Не рекомендуется уменьшать диаметр всасывающей магистрали! Так как с уменьшением диаметра всасывающего трубопровода будут расти потери на трение внутри трубопровода и, как следствие, показатели насоса будут снижаться. Всасывающий трубопровод можно брать больше на один типо-размер. Меньше НЕЛЬЗЯ!

Учитывайте эти факторы при подборе насоса, таким образом, подбирая насос с «запасом».