Ефективність насоса є основним показником продуктивності відцентрових насосів і різного обладнання для транспортування рідини. Він безпосередньо визначає рівень енергоспоживання, стабільність роботи та термін служби обладнання, а також є основною основою виявлення дляТеффікоенергозберігаюче обслуговування та оптимізація робочого стану рідинного обладнання.
Ті, хто займається промисловим обслуговуванням, вибором типу обладнання або енергозберігаючим ремонтом, знають, що точний розрахунок ефективності насоса є фундаментальною навичкою. Однак на практиці багато людей обирають короткий шлях і безпосередньо оцінюють ефективність, використовуючи параметри паспортної таблички, а розраховані дані часто не відповідають фактичному робочому стану обладнання.
Ця стаття докладно пояснює цю практичну проблему. У поєднанні із загальними галузевими стандартами він крок за кроком розбиває знання від визначення ефективності насоса та основних формул розрахунку до сегментованих випадків розрахунку та загальних факторів помилок, усі з яких є практичним ноу-хау, яке можна безпосередньо застосувати на місці.
Основний принцип роботи насоса полягає в тому, що електричний двигун приводить в обертання вал насоса, перетворюючи електричну енергію в кінетичну енергію та потенціальну енергію рідини. Протягом усього процесу перетворення енергії 100% використання енергії не може бути досягнуто, і виникнуть різні типи втрат. Професійне визначення ефективності насоса (η) – це відношення ефективної гідравлічної потужності для транспортування рідини насосом до вхідної потужності валу насоса, виражене у відсотках. Він діє як основний критерій для вимірювання коефіцієнта використання енергії насосом.
Загальні втрати, що виникають під час роботи насоса, поділяються на три категорії, які є основними причинами, чому ефективність не може досягати 100%: по-перше, механічні втрати, включаючи споживання енергії, спричинене тертям підшипників, механічних ущільнень і робочих коліс; по-друге, об'ємна втрата, а саме втрата потоку внаслідок зворотного потоку рідини та витоку ущільнення всередині порожнини насоса; по-третє, гідравлічні втрати, які стосуються вихрових струмів, опору та втрат на удар, що виникають, коли рідина тече через корпус насоса, робоче колесо та канали потоку. Загальний ККД насоса, розрахований у щоденній роботі, є фактичним робочим ККД після вирахування всіх втрат.
Для точного розрахунку ефективності насоса необхідно розрізняти три параметри потужності, які легко сплутати. Вони мають різні функції та призначення, і їх не можна плутати:
1.Ефективна гідравлічна потужність (ефективна вихідна потужність):Ефективна потужність насоса, що виконує фактичну роботу з рідиною, енергія, яка справді використовується для транспортування рідини, і основний чисельник для розрахунку ефективності, який повністю визначається швидкістю потоку, напором і параметрами середовища на місці.
2.Потужність на валу насоса (вхідна потужність):Механічна потужність, що передається від електродвигуна до валу насоса, фактична вхідна енергія насоса, яка покриває всі механічні, гідравлічні та об’ємні втрати корпусу насоса, слугує основним знаменником для розрахунку ефективності.
3.Вхідна потужність двигуна:Загальна електроенергія, яка споживається обладнанням з електромережі, включаючи теплову енергію та електромагнітні втрати самого двигуна. Він використовується лише для підрахунку загального споживання електроенергії всім блоком і не бере участі в розрахунку ККД корпусу насоса.
Загальна формула ефективності насоса, прийнята на даний момент у внутрішньому промисловому секторі та індустрії тестування насосів, така, що застосовується до всіх звичайних типів насосів, таких як відцентрові насоси, насоси для чистої води та насоси для стічних вод:
Основна формула визначення ефективності насоса: η = Pe / P × 100%
Де: η означає загальну ефективність насоса; Pe позначає ефективну потужність насоса (вихідну потужність); P означає потужність на валу насоса (вхідна потужність). Це еталонна формула, визначена промисловістю насосів для ефективності, і всі вимірювання та розрахунки ефективності насосів відповідають цьому стандарту.
Коротше кажучи, номінальна умовна потужність насоса конкретно стосується потужності на валу (P), тобто механічної потужності, що передається від основного двигуна (електродвигуна) на вал насоса, що є реальною вхідною потужністю насоса; в той час як ефективна потужність (Pe) - це ефективна енергія, яка справді використовується насосом для транспортування рідини та виконання зовнішньої роботи. Співвідношення двох значень є коефіцієнтом використання енергії насосом.
Формула 1 (Одиниця вимірювання: ват, Вт): Pe=ρgQH
Формула 2 (одиниця: кіловат, кВт, зазвичай використовується в техніці): Pe=γQH/1000
Точне визначення всіх параметрів:
ρ: густина транспортованої рідини, одиниця кг/м³ (стандартне значення 1000 кг/м³ для чистої води);
γ: Питома вага рідини, γ=ρg, одиниця Н/м³;
g: гравітаційне прискорення, стандартне значення 9,81 м/с²;
Q: Фактична об'ємна витрата під час роботи насоса;
H: фактичний робочий напір насоса, одиниця м;
Масова витрата також може бути отримана: Qm=ρQ, одиниця т/год або кг/с, в основному використовується для точного гідравлічного обліку.
Дві формули застосовуються до різних сценаріїв: формула на основі ватів підходить для точних лабораторних вимірювань і розрахунків, тоді як формула на основі кіловат використовується для щоденного промислового обліку на місці та є найбільш часто використовуваною версією в техніці. Порівняно зі спрощеними формулами, наведені вище формули не містять помилок округлення та є офіційними стандартними формулами для тестування водяних насосів та перевірки енергоефективності.
Пояснення параметрів: U означає трифазну робочу напругу (380 В для загального промислового використання); I позначає фактичний робочий струм (А); cosφ являє собою коефіцієнт потужності двигуна (зазвичай 0,85-0,9); η_motor відноситься до номінальної ефективності двигуна. Ця формула може точно перетворити фактичну вхідну механічну потужність, що передається на вал насоса.
За об’єкт вимірювання береться звичайний заводський відцентровий насос для чистої води з наступними параметрами, що вимірюються на місці: середовище, що транспортується, – чиста вода, щільність ρ=1000 кг/м³, напір H=30 м, об’ємна витрата Q=50 м³/год, трифазна напруга 380 В, робочий струм 12 А, коефіцієнт потужності двигуна cosφ=0,85, ККД двигуна. η_двигун=0,9. Покроковий розрахунок виконується нижче за стандартними формулами:
Спочатку уніфікуйте міжнародні одиниці: Q=50÷3600≈0,01389 м³/с
Підставляємо у формулу: Pe=ρgQH=1000×9,81×0,01389×30≈4089Вт≈4,09кВт
Підставляємо у формулу: P_electric=√3×U×I×cosφ÷1000=1,732×380×12×0,85÷1000≈6,74кВт
Потужність на валу насоса означає механічну потужність, яка фактично передається від двигуна до валу насоса після передачі:
P_shaft=P_electric×η_motor=6,74×0,9≈6,07kW
η_pump=Pe÷P_shaft×100%=4,09÷6,07×100%≈67,4%
Цей результат розрахунку знаходиться в розумному діапазоні. Цільове обмежене значення енергоефективності відцентрових насосів для чистої води з витратою 50 м³/год зазвичай становить від 75% до 78%. Виміряна ефективність насоса цього пристрою становить приблизно 67,4%, нижчу за цільове значення енергоефективності. Рекомендується додатково перевірити, чи не відхиляється робочий стан насоса від точки найкращої ефективності (BEP), або перевірити на місці фактори, такі як знос робочого колеса та витік ущільнення.
Таким чином, ключ до точного розрахунку ефективності насоса полягає в прийнятті національних стандартних формул і зборі реальних параметрів робочих умов на місці. Лише розрізняючи диференційовану логіку ефективної потужності, потужності на валу та вхідної потужності двигуна, можна уникнути помилок оцінки та справді оцінити фактичний стан енергоефективності обладнання. Teffiko глибоко залучений у сектор промислових рідин, зосереджуючись на оптимізації енергоефективності насосних систем, щоб допомогти підприємствам заощаджувати енергію та підвищувати ефективність. Відвідайте офіційний сайт http://www.teffiko.comдля отримання додаткової інформації.
