1.4. Основные параметры насосов. Единицы измерения. Приборы для измерения параметров насосов

Как уже отмечалось, насос представляет собой гидравлическую машину для создания потока жидкости, путем преобразования механической энергии привода в кинетическую и потенциальную энергии движущейся жидкости. За счет этой энергии насосы поднимают жидкость на необходимую высоту и перемещают ее на требуемое расстояние (см. рисунок 1.6).

Основными энергетическими параметрами насосов, определяющими диапазон их применения, являются: подача , напор , мощность , коэффициент полезного действия , вакуумметрическая высота всасывания , кавитационный запас .

Подача (производительность, расход) – количество жидкости, подаваемой насосом в напорный трубопровод в единицу времени: объемная ( , ); массовая ( или ). На насосных установках подачу замеряют при помощи дифманометра, расходомера, мерного водослива или объемным способом.

Напор – количество энергии, выраженное в метрах водяного столба, которую получает жидкость, пройдя через насос. Тратится эта энергия на преодоление высоты подъема и сопротивления трубопроводов:

,

где - напор насоса, м;

- высота подъема жидкости, или геодезический (геометрический) напор, т.е. расстояние по вертикали между уровнями воды в нижнем и верхнем бассейнах;

- суммарное сопротивление трубопровода, т.е. сумма потерь напора (местных и по длине) во всасывающем и нагнетательном трубопроводах.

Рисунок 1.6- Схема насосной установки: а – с положительной высотой всасывания; б – с отрицательной высотой всасывания

По показаниям приборов, установленных на действующей насосной установке, напор определяется по формуле:

где - показания манометра, м;

- показание мановакуумметра с учетом знака, м;

- расстояние между точками замера вакуума и избыточного (манометрического) давления;

и - скорости во всасывающей и нагнетательной трубе, м/с.

Мощность насосной установки может быть эффективной , т.е. получаемой от двигателя, и полезной , отдаваемой жидкости. Эффективная мощность определяется при помощи ваттметра и графика , а полезная по формуле:

, кВт,

где - объемная подача насоса, л/с;

- к.п.д.

Коэффициент полезного действия показывает долю энергии, отданной жидкости насосом, по отношении к энергии, полученной насосом от привода:

,

где - гидравлический к.п.д., показывающий потери энергии на преодоление гидравлических сопротивлений в насосе;

- объемный к.п.д., показывающий потери энергии вследствие утечек жидкости из насоса через неплотности;

- механический к.п.д., выражающий относительную долю механических потерь в насосе.

К.п.д. насоса выражает степень совершенства конструкции насоса. В лучших образцах насосов он достигает значений 94%. При перекачивании загрязненных жидкостей быстро уменьшается объемный и гидравлический к.п.д.; при плохом профилактическом обслуживании падает механический к.п.д. Уменьшение к.п.д. ведет к перерасходу электроэнергии и увеличению эксплуатационных расходов на перекачивание жидкостей. Кроме того, к.п.д. насоса определяет экономическую целесообразность эксплуатации насоса при изменении остальных его энергетических параметров (напора, подачи, мощности).

В среднем, ежегодная стоимость электроэнергии, затрачиваемой насосом, в 30 – 40 раз больше стоимости насоса, поэтому при изменении к.п.д. насоса на 3 – 4 % целесообразней заменить его новым или произвести капитальный ремонт.

Высота всасывания относится к числу параметров, имеющих чрезвычайно важное значение при проектировании насосных станций, определяет положение насоса по отношению к уровню свободной поверхности в водоисточнике, определяя тем самым и глубину заложения фундамента машинного зала и, следовательно, и капитальные затраты на строительство.

Различают геометрическую и вакуумметрическую высоту всасывания .

Геометрическая высота всасывания – это разность отметок оси насоса и свободного уровня поверхности воды в приемном бассейне или источнике.

Вакуумметрическая высота всасывания – это разность абсолютных давлений окружающей среды и на входе в насос:

,

где - давление окружающей среды (атмосферное давление над поверхностью жидкости в нижнем бассейне), Па;

- давление на входе в насос.

Зависимость между этими высотами:

а) при положительной высоте всасывания:

,

где - потери напора во всасывающих коммуникациях насоса.

б) при отрицательной высоте всасывания:

, .

При определении отметки установки оси насоса необходимо знать допускаемую вакуумметрическую высоту всасывания, при которой обеспечивается работа насоса без изменения его основных энергетических показателей. Допускаемая вакуумметрическая высота всасывания для нормального атмосферного давления 0,1 МПа (10 м вод. ст.) и температуры перекачиваемой жидкости 293 К (20 С) указана в паспорте насоса.

Если насос устанавливается в районе, где атмосферное давление отличается от нормального, а температура перекачиваемой жидкости выше или ниже 293 К, то допускаемая вакуумметрическая высота всасывания определяется по формуле:

,

где - допускаемая вакуумметрическая высота всасывания по паспорту, м;

- атмосферное давление для данного района, м;

- упругость насыщенных паров жидкости при температуре ,м.

Отметка оси насоса равна отметке уровня воды в источнике плюс геометрическая высота подъема (всасывания) воды, которая равна:

.

Необходимо обратить внимание на то, что геометрическая высота всасывания насоса имеет чрезвычайно важное практическое значение при проектировании насосных станций, т.к. определяет глубину заложения фундамента насоса и машинного зала.

Частота вращения (для лопастных насосов) – количество оборотов рабочего колеса в единицу времени, об/мин, об/с.