Что определяет мощность двигателя в насосе

Что определяет мощность двигателя в насосе

Методика расчета мощности электродвигателя при неизменяющейся нагрузке.

Существует много механизмов, работающих продолжительно с неизменной или мало меняющейся нагрузкой без регулирования скорости, например насосы, компрессоры, вентиляторы и т.п.

При выборе электродвигателя для такого режима необходимо знать мощность, потребляемую механизмом. Если эта мощность неизвестна, ее определяют теоретическими расчетами или расчетами по эмпирическим формулам с использованием коэффициентов, полученных из многочисленных опытов. Для малоизученных механизмов необходимую мощность определяют путем снятия нагрузочных диаграмм самопишущими приборами на имеющихся уже в эксплуатации аналогичных установках либо путем использования нормативов потребления энергии, полученных на основании статистических данных, учитывающих удельный расход электроэнергии при выпуске продукции.

При известной мощности механизма мощность электродвигателя выбирается по каталогу с учетом КПД промежуточной передачи. Расчетная мощность на валу электродвигателя:

Номинальная мощность электродвигателя, принятого по каталогу, должна быть равна или несколько больше расчетной.

Выбранный электродвигатель не нуждается в проверке по нагреву или по перегрузке, так как завод-изготовитель произвел все расчеты и испытания, причем основанием для расчетов являлось максимальное использование материалов, заложенных в электродвигателе при его номинальной мощности. Иногда, однако, приходится проверять достаточность пускового момента, развиваемого электродвигателем, учитывая, что некоторые механизмы имеют повышенное сопротивление трения в начале трогания с места (например, транспортеры, некоторые механизмы металлорежущих станков).

Подставив необходимые значения, Вы можете рассчитать мощность прямо сейчас

где — коэффициент запаса, принимаемый 1,1-1,3 в зависимости от мощности электродвигателя; — ускорение свободного падения; — подача (производительность) насоса, м³/с; — расчетная высота подъёма, м; — плотность перекачиваемой жидкости, кг/м³; — КПД насоса (для поршневого 0,7-0,9; для центробежного с давлением свыше 0,4×10 5 Па 0,6-0,75, с давлением до 0,4×10 5 Па 0,45-0,6); — КПД передачи, равный 0,9-0,95; — давление, развиваемое насосом, Па.

Для центробежного насоса особенно важен правильный выбор частоты вращения электродвигателя, так как производительность насоса Q, расчетная высота H, момент М и мощность Р на валу электродвигателя зависят от угловой скорости W. Для одного и того же насоса значения Q1, H1, M1, P1 при W1 связаны со значениями Q2, H2, M2, P2 при скорости W2 соотношениями Q1/Q2=W1/ W2; H1/H2=M1/M2=W 2 1/ W 2 2; P1/ P2=W 3 1/ W 3 2.

Из этих соотношений следует, что при завышении угловой скорости электродвигателя потребляемая им мощность резко возрастает, что приводит к перегреву его и выходу из строя. При заниженной скорости создаваемый насосом напор может оказаться недостаточным, и насос не будет перекачивать жидкость.

где — подача (производительность) компрессора, м³/с; — работа изотермического и адиабатического сжатия 1 м³ атмосферного воздуха давлением p1=1,1×10 5 Па до требуемого давления p2, Дж/м³; для давлений до 10×10 5 Па значения A следующие:

p2, 10 5 Па 3 4 5 6 7 8 9 10
A, 10 -3 Дж/м³ 132 164 190 213 230 245 260 272

— индикаторный КПД компрессора, равный 0,6-0,8; — КПД передачи, равный 0,9-0,95; — коэффициент запаса, равный 1,05-1,15.

Определив мощность поршневого компрессора, Вы можете подобрать электродвигателю соответствующие частотные преобразователи СТА.

где — производительность вентилятора, м³/с; — давление на выходе вентилятора, Па; — КПД вентилятора, равный 0,5-0,85 для осевых, 0,4-0,7 — для центробежных вентиляторов; — КПД передачи; — коэффициент запаса, равный 1,1-1,2 при мощности более 5 кВт, 1,5 — при мощности до 2 кВт и 2,0 — при мощности до 1 кВт.

По этой формуле также определяется мощность электродвигателя для центробежного вентилятора.

Эксплуатационные свойства механизмов центробежного типа (насосов, компрессоров и вентиляторов) определяются зависимостью напора (давление жидкости или газа на выходе механизма) от производительности при различных угловых скоростях механизма. Эти зависимости, называемые Q — H характеристиками, обычно приводятся в виде графиков в каталогах для каждого конкретного механизма.

Расчёт мощности двигателей для промывки скважины

Расчёт мощности двигателей , потребной для промывки (продувки) скважины :

Читать еще:  3zr двигатель расход топлива

Мощность, необходимая для привода бурового насоса вычисляется по формуле

(8.37)

где k м — коэффициент запаса мощности, k м =1,15; N г — гидравлическая мощность, развиваемая буровым насосом, кВт; Q н — количество подаваемого в скважину бурового раствора (подача насоса), м3/с; ρ н — давление нагнетания. Па; η н — к.п.д насоса, η н =0,75÷0,85; η — к.п.д. передач от двигателя до насоса, η=0,70÷0,80.

Если часть подаваемого в скважину бурового раствора сбрасывается в сливную линию, то N н определяют из выражения

(8.38)

Q н — полная подача насоса, м3/с; Р’ н — давление нагнетания при подаче насоса Р’ н .

Мощность компрессора (N k , кВт) можно рассчитать по следующим формулам

(8.39)

где G — весовой расход воздуха в кг/с; L пол — работа политропического сжатия воздуха, Дж/Н; η k — к.п.д компрессора η k = 0,85-0,9;

(8.40)

где Т 1 — температура во всасывающей линии компрессора, Т 1 =293 0 К; P 2 — давление на выкиде компрессора, Па; Р 1 — давление во всасывающей линии компрессора, Па;

(8.41)

где η аd — коэффициент адиабатического сжатия, η аd =0,90÷0,96; η k — к.п.д. компрессора, η k =0,85÷0,90; i — число ступеней сжатия; ае — коэффициент адиабаты: ае =1,4 для воздуха и ае =1,3 для природных газов; Р r — давление нагнетания, МПа; Р 0 — атмосферное давление, МПа; Q 0 — объемный расход. м3/с.

Пример 8.7 . Определить гидравлическую мощность бурового насоса при подаче 4,5 л/с (5·10 -3 м3/с)

Решение . Гидравлическая мощность насоса

N н = 4,5·10 -3 ·46·105 = 20,7 кВт

Пример 8.8 . Рассчитать мощность двигателя для привода насоса при следующих условиях: Q н =13л/с(13·10 -3 /с), Р н =78·10 5 Па; к.п.д насоса η н =0,81; к.п.д передач от двигателя до насоса η=0,75.

Решение . Мощность двигателя для привода насоса по формуле (8.38)

Пример 8.9. Рассчитать мощность на валу компрессора при бурении скважины с продувкой воздухом для следующих условий: весовой расход воздуха G=1,47kt/c давления во всасывающей линии и на выкиде компрессора соответственно равны Р 1 =0,98·10 5 Па, Р 2 =7,65·10 5 Па; температура во всасывающей линии Т 1 =293°K.

Решение . Приняв к.п.д. Компрессора ηк=0,9 по формулам (8.40) и (8.39) получим

Мощность насоса (напор): определение, формула, характеристики, единицы измерения

Мощность насоса – значимая техническая характеристика центробежного насоса, которая определяет выполняемую работу за определенный период времени. Под насосом имеют в виду систему для транспортировки перекачиваемой жидкости. Жидкость может быть чистой или с примесями в виде твердых частиц. Каждый насос перекачивает фракции определенного диаметра. Насос отличается от водоподъемного оборудования способностью увеличивать давление или кинетическую энергию.

Для расчета полезной мощности важно рассмотреть два важных термина. Подача напора насоса обозначается Q. Это количество воды, которое поступает в насос. Все измерения производятся за единицу времени. Напор насоса – это механическая энергия, вырабатываемая при прохождении жидкости через насос. Она определяется двумя значениями – энергией при входе и энергией на выходе воды. Простыми словами, напор насоса определяет высоту, на которую водяной насос сможет транспортировать жидкость.

Еще одним важным параметром будет мощность, потребляемая насосом. Она обозначается буквой N. Единицей измерения будут кВт. Полезная мощность – это Nп или полученная мощность, которая образуется при прохождении определенного количества воды за единицу времени.

КПД водяного насоса – это количество потерянной энергии. Это та энергия, которую потребляет двигатель для работы.

В процессе вырабатываемой энергии есть не только затраченная на перекачивание воды, но и несколько других разновидностей. Общие потери в насосах определяются по формуле: 1 – КПД. Чем меньше КПД, тем меньше лишней энергии вырабатывается. Следовательно, учитывая все существующие КПД и их причины, можно снизить общие потери в насосе.

Читать еще:  Стоит ли греть мотор при первых заморозках

Расчет КПД в насосе и двигателе

При техническом обслуживании специалист не сможет определить мощность, оставшийся срок службы подшипников насоса или двигателя с высокой степенью точности. Именно состояние этих деталей может стать причиной замены насоса или обслуживания. С другой стороны, в ходе использования насоса можно самостоятельно определить снижение мощности и сопутствующие неполадки. Объективно, если агрегат стал медленнее транспортировать жидкость из точки «А» в точку «Б», это говорит о необходимости замены двигателя или самого центробежного насоса.

Количественная оценка потери эффективности нужна в определенных ситуациях. Фактически можно количественно оценить существующий КПД насоса или двигателя и сравнить их с техническими особенностями оборудования.

В водяных насосах выделяют следующие виды КПД:

  1. Гидравлические. Они зависят от количества вращения лопастей насоса, выполняемых при перекачивании воды. Определяются потоком воды внутри насоса. Если гидравлический КПД превышает норму, насос будет хуже поднимать воду на высоту. Снижается напор насоса.
  2. Объемные. Это потенциальные утечки в насосе, которые снижают количество воды на моменте подачи жидкости в систему. Объемный КПД определяется делением фактического расхода, подаваемого насосом при заданном давлении, на его теоретический расход.
  3. Механические. Увеличивается из-за сильного трения внутри оборудования. Это может происходить из-за износа деталей, небольшого количества смазки, отсутствия жидкости. В результате существенно может снизиться мощность насоса. Определяется путем деления теоретического крутящего момента, необходимого для его привода, на фактический крутящий момент, необходимый для его приведения в действие. КПД 100% означает следующее: если насос будет подавать поток при нулевом давлении, для его привода не потребуется сила или крутящий момент.

В целом, КПД зависит от исправности насоса, качества и состояния уплотнителей, затрачиваемой энергии на механическое трение. Без ссылки на теоретический расход фактический расход, измеренный расходомером, не имеет смысла.

Рабочие характеристики

Показатели рабочих характеристик насоса определяются кривой. Она обозначает зависимость подачи и напора насоса. Соприкасаются эти два измерения в одной точке. Если посмотреть на график выше, можно определить понятие рабочей точки.

Она представляет собой пересечение гидравлической характеристики сети и напора. Также на графике отображается области устойчивой работы оборудования. Выходящий над точкой соприкосновения отрезок Q-H определяет зону неустойчивой работы агрегата. На этом отрезке вероятны срывы в работе. При нулевой подаче воды включается мощность холостого хода.

Как увеличить производительность центробежного насоса?

Центробежный насос не предназначен для создания одного конкретного набора рабочих условий, как это хотелось бы покупателю. Данный тип насоса спроектирован для обеспечения полного диапазона производительности, как указано на кривой графика.

Чтобы в полной мере оценить поведение кривой насоса и взаимосвязь между напором и производительностью центробежного насоса, представьте, что насос проводит воду в прямую вертикальную трубу. Если труба расположена высоко, жидкость в итоге достигнет определенного уровня, выше которого она подняться уже не сможет. Так определяют максимальный напор, который может развить центробежный насос при таком положении трубы. Он может работать, но продвинуть жидкость дальше этого уровня не сможет. В таком случае перекачиваемая жидкость остановится в корпусе оборудования, но через насос не пройдет. Следовательно, при максимальной производительности насоса будет нулевой напор.

В этом случае можно сделать отверстие в трубе на более низком уровне. Так, насос будет постоянно развивать все большую емкость. Если перенести это на график, можно определить производительность насоса. Кривая не оборвется на нулевом напоре. Но, учитывая сбои в работе насоса сверх определенной мощности, кривая обычно прерывается. Эта кривая определяет:

  • производительность, которую может развивать этот насос;
  • показатель общего напора, когда насос работает на определенной скорости с заданным диаметром рабочего колеса.

Нельзя полностью полагаться на показания кривой. Фактические условия на кривой будут зависеть от системы, в которой он работает. Это означает, что система управляет насосом и определяет условия работы, независимо от производственных показателей напора.

Читать еще:  Ход работы тепловой двигатель

Препятствовать потоку жидкости из одной локации в другую могут препятствовать такие факторы, как сила тяжести и трение. Для снижения показателей силы тяжести жидкость должна подниматься по вертикали. Расстояние между источником и конечным пунктом транспортировки жидкости называется общим статическим напором. Он не является переменной скорости потока, и график, сравнивающий эти два значения, будет отображаться как прямая горизонтальная линия.

Еще одна важная характеристика насоса – трение. Этот термин определяет сопротивление потоку. Его рассчитывают из потерь со всех источников (например, в фильтрах, теплообменниках). Данные потерь можно измерить путем измерения давления на входе и выходе. По мере увеличения потока растут и потери на трение. Происходит это с большой скоростью.

Учитывается и давление в источнике всасывания и сливном резервуаре. Если это закрытые сосуды с разным давлением, полученную разницу добавляют к показателю общего напора. В этом случае график будет построен иначе: кривая начнется на уровне статического напора и будет постепенно увеличиваться в зависимости увеличения расходов напора.

Если вы правильно выберите насос, производительность пересечется с кривой в точке. Эта точка будет означать работу оборудования. Есть также несколько способов регулирования работы центробежного насоса:

  1. Изменение воздействия на систему перекачивания воды. Это наиболее простой способ, принцип которого заключается в использовании задвижки. Ее устанавливают в напорном трубопроводе. Существует потенциальная угроза кавитации при таких экспериментах. Объясняется это тем, что положение задвижки может влиять на рабочую точку.
  2. Регулирование частоты вращения насоса. Это эффективный способ снижения потерь, который повлияет на мощность центробежного насоса. Допустим только в моделях оборудования с возможностью регулирования частоты вращений.
  3. Связанный с изменением технических характеристик агрегата способ. С помощью вспомогательных элементов можно скорректировать силу напора, угол лопастей движущей части, количество рабочий ступеней.

На практике можно воспользоваться несколькими рабочими способами для изменения показателей мощности насосов. Перед эксплуатацией важно изучить возможности насоса и его технические возможности. Грамотное проектирование и установка центробежного насоса позволят использовать оборудование на всю мощность.

Пример определения мощности двигателя для поршневого насоса

Насос подает воду на высоту Н = 60 м с расходом Q = 0,02 м 3 /с. Горизонтальная длина магистрали l = 1200 м при диаметре труб d = 135 мм, магистраль содержит две заслонки, два вентиля и четыре колена в 90° с радиусом закругления R = 500 мм, hн = 0,81. КПД механической передачи от двигателя к насосу hп = 0,95. Режим работы насоса продолжительный.

Мощность двигателя для насоса определяется по (1.1) с учетом падения напора в элементах магистрали – DН. Это падение складывается из падения напора в самой магистрали DНм, падения напора в ее коленах DНк и падений напора в заслонках DНз и вентилях DНв:

.

Падение напора в магистрали определяется по формуле

,

где а = 0,00074 для новых чугунных труб; а = 0,00092 для чугунных труб, бывших в употреблении; J – скорость воды

м/с.

Следовательно, м.

Падение напора в коленах, заслонках и вентилях находится по формуле

,

где ki определяется типом арматуры.

Для колен d/R = 135/500 = 0,27 kк = 0,155 и падение напора для четырех колен (n = 4)

м.

Для вентилей kв = 0,49 и при двух вентилях падение напора

м.

Для заслонок kз = 0,063 и при двух заслонках падение напора

м.

Суммарное падение напора м. Требуемая мощность приводного двигателя

кВт.

Коэффициент запаса Кз определяется при выборе двигателя по каталогу.

Рис. П.3.1. Схема электроснабжения здания с трехфазным вводом

Рис. П.3.2. Схема электроснабжения коттеджа с системой ТN-C S

Дата добавления: 2020-10-14 ; просмотров: 83 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector