Гидравлическая мощность и КПД центробежных насосов
Гидравлическая мощность насоса
PГ = ρ x g x Q x H [Вт]
ρ - плотность жидкости [кг/м3]
g - ускорение свободного падения [м/сек2]
Q - расход [м3/сек]
H - напор [м]
Для насосов, у которых всасывающий и напорный патрубки имеют одинаковый диаметр и находятся на одном уровне, напор можно рассчитать по упрощённой формуле:
H = (p2 - p1) / (ρ x g) [м]
p2 - давление на напорном патрубке [Па]
p1 - давление на всасывающем патрубке [Па]
Таким образом, гидравлическая мощность насоса пропорциональна перепаду давления и расходу:
PГ = (p2 - p1) x Q [Вт]
Если диаметр напорного патрубка меньше диаметра всасывающего патрубка, то для расчёта гидравлической мощности насоса напор необходимо увеличить на величину:
v2 - скорость жидкости в напорном патрубке [м/с]
v1 - скорость жидкости во всасывающем патрубке [м/с]
Q - расход [м3/с]
g - ускорение свободного падения [м/с2]
d2 - внутренний диаметр напорного патрубка [м]
d1 - внутренний диаметр всасывающего патрубка [м]
Если напорный и всасывающий патрубок расположены не на одной линии, то напор нужно ещё увеличить на разницу высот между двумя патрубками:
ΔH = h2 - h1
Потребляемая мощность насоса
Если вал насоса жёстко соединён с валом двигателя, то потребляемая мощность насоса равна механической мощности на валу электродвигателя.
PП = PВ
КПД насоса
КПД насоса равен отношению гидравлической мощности к потребляемой:
ηН = PГ / PП
Насос выбирается так, чтобы в рабочей точке его КПД был максимальным (см. рис.).
Механическая мощность на валу электродвигателя:
PВ = ηД x PЭ
ηД - КПД электродвигателя,
PЭ - электрическая мощность, потребляемая двигателем из сети.
Электрическая мощность, потребляемая 3-х фазным электродвигателем из сети
PЭ = √3 х U х I х cos φ
U - напряжение сети [В]
I - ток, потребляемый электродвигателем [А]
cos φ - косинус угла между векторами тока и напряжения
Выводы: как вычислить КПД насоса
- С помощью специального прибора с токовыми клещами измеряем электрическую мощность PЭ, потребляемую электродвигателем из сети. Если электродвигатель работает от преобразователя частоты, то ПЧ сам измеряет мощность и сохраняет это значение в одном из своих параметров
- С шильдика электродвигателя списываем его КПД и вычисляем мощность на валу PВ. На шильдике, конечно, указана и номинальная мощность электродвигателя, но в данном случае нас интересует мощность электродвигателя в рабочей точке насоса
- Если между двигателем и насосом существует жёсткая механическая связь (а не ременная передача, редуктор или муфта с проскальзыванием), то считаем потребляемую насосом мощность РП равной мощности на валу электродвигателя РВ
- Измеряем перепад давления на напорном и всасывающем патрубках и вычисляем напор (если необходимо, то корректируем его с учётом разницы диаметров и высот напорного и всасывающего патрубков)
- Измеряем расход и рассчитываем гидравлическую мощность насоса РГ
- Вычисляем КПД насоса.
Если КПД насоса оказался ниже, чем вы ожидали, то стоит задуматься о профилактике, ремонте или замене насоса.
Регулирование скорости вращения рабочего колеса центробежного насоса