Hlavní ukazatele a charakteristiky automatických vodních čerpadel

Hlavní ukazatele a charakteristiky automatických vodních čerpadel

Všechna čerpací zařízení mají nomenklaturní ukazatele, které charakterizují hlavní rysy jejich provozu a rozsah použití. Katalogy výrobců a technická literatura poskytují hlavní charakteristiky čerpadel a grafy popisující provozní parametry, ale při výběru zařízení je obtížné se na ně jednoznačně spolehnout.

Hlavní indikátory a charakteristiky čerpadel uvedené v popisech a technické literatuře jsou následující:

• Průtok čerpadla Q – ukazatel charakterizující objem kapaliny čerpané za jednotku času. Kromě objemového průtoku může mít čerpadlo hmotnostní nebo hmotnostní průtokovou charakteristiku, ale je obvyklé přesně udávat objem čerpaného média, měřený pod tlakem na výstupu čerpadla. Kromě přívodu je často důležitý výkon čerpadla, tedy průtok pracovní tekutiny na vstupu.
• Hlava čerpadla H – indikátor charakterizující rozdíl v mechanické energii pohybu tekutiny na výstupu a vstupu čerpadla. Tlak, stejně jako krmivo, může být hmotnost, objem a hmotnost. Charakteristika gravitační výšky je nejrozšířenější, ale není použitelná pro popis čerpadel používaných v negravitačních aplikacích. Navíc je parametr tlaku zanedbáván i u vysokotlakých jednotek, které vytvářejí vysokou rychlost pohybu média, protože tato hodnota je oproti statickému tlaku zanedbatelná.
• Účinnost jednotky – ukazatel charakterizující poměr užitečného hydraulického výkonu k celkovému výkonu dodávanému do čerpadla. Hodnota maximální účinnosti charakterizuje optimální provozní režim čerpadla. Existují optimální a nominální provozní režimy čerpadla. Ten se vyznačuje přípustnými provozními parametry čerpadla a optimální je provozní režim s takovými parametry, kdy čerpadlo pracuje nejefektivněji.
• Kavitační parametry, překavitační tlak – charakteristiky popisující přetlak kapaliny nad měrnou energií jejích nasycených par. Je nutné dodržet hodnotu superkavitační výšky, aby nedošlo k výraznému snížení tlaku a účinnosti čerpadla. Existují následující parametry superkavitační hlavy:
  1. supresivní tlak – hodnota superkavitačního tlaku, při které nejsou detekovány žádné známky kavitace;
  2. erozivní tlak – hodnota, při které je pozorován erozivní účinek kapaliny na pracovní části čerpadla; hodnota erozivního tlaku je stanovena na základě analýzy vibračních a zvukových charakteristik čerpadla nebo metodou lakování ;
  3. parametrický tlak – hodnota tlaku, při které se objevují stabilní dutiny, hodnota parametrického tlaku popisuje stav, kdy tlak poklesne o 2 % oproti nekavitačnímu režimu provozu se stálým přívodem;
  4. mezní tlak – minimální hodnota superkavitačního tlaku, při které je ještě zachována kinematická podobnost proudění při simulaci provozu čerpadla nebo při speciálních zkouškách.
• Jmenovitá výška samonasávání – veličina charakterizující vertikální vzdálenost od povrchu kapaliny k hornímu bodu oblasti, kde dochází ke kavitačním jevům. Hodnota je uvedena pro čerpadla, která poskytují konstantní samonasávání v průběhu času.
• Minimální doba samonasávání – přípustná doba provozu samonasávacího čerpadla při zachování normálního parametru výšky samonasávání. V případě, že doba samonasávání čerpadla není omezena, je hodnota převzata, když se přívod vzduchu na vstup čerpadla sníží o 25 %.

Byly tedy uvedeny technologické charakteristiky čerpadel. Existují také ergonomické indikátory související s vnějšími parametry provozu čerpadla:

• vnější únik – množství kapaliny proudící do vnějšího prostředí případnými trhlinami nebo defekty těsnění při jmenovitých podmínkách a určitém vstupním tlaku;
• hladina akustického tlaku – hladina hluku vytvářeného čerpadlem se měří ve vzdálenosti 1 m od vnějšího okruhu instalace při jmenovitém provozu čerpadla;
• úroveň vibrací – charakteristika, která určuje úroveň vibrací v bodech, kde je maximální, na základě směrodatné odchylky rychlosti a zrychlení na povrchu čerpadla.

Každé čerpadlo má také indikátory spolehlivosti. Spolehlivost je charakterizována maximálními tolerancemi odchylek od indikátorů, při kterých může čerpadlo pracovat. V tomto případě platí, že čím vyšší tolerance, tím vyšší spolehlivost čerpadla.

Další informace, konzultace, ceny

Nabídneme efektivní a cenově výhodné řešení. Využijte zkušeností našich technických specialistů – vyplňte formulář vpravo, nebo zavolejte.

Popis oddělení

<strong>Výkonové charakteristiky čerpadel pro jezírka a fontány. Definice.</strong>

!Charakteristiky čerpadla znamenají grafické závislosti tlaku, účinnosti a příkonu na napájení!

Tyto charakteristiky jsou u každého čerpadla jiné a navíc po určité době provozu čerpadla se charakteristiky mění v důsledku opotřebení vnitřních dílů. Přes rozdíly mezi jednotlivými charakteristikami jednotlivých čerpadel a změnami provozních podmínek budou charakteristiky čerpadel obdobné konstrukce vyjádřeny podobnými křivkami. Opotřebení má velký vliv především na účinnost čerpadla, která začíná znatelně klesat. Navíc takové čerpadlo již není schopno vyvinout dostatečnou hydrostatickou výšku.

Rýže. 1. Charakteristika odstředivého čerpadla.

Na Obr. 1 znázorňuje výkonnostní charakteristiky odstředivého čerpadla se spirálovou výtlačnou komorou. Křivka dopravní výšky a průtoku ukazuje vztah mezi maximální dopravní výškou a průtokem při konstantní rychlosti daného čerpadla.

!Odstředivá čerpadla se vyznačují poklesem průtoku s rostoucím požadovaným tlakem!

Křivka účinnosti určuje účinnost čerpadla pro různé provozní režimy. Aby byly provozní náklady minimální, musí čerpadlo pracovat s maximální účinností.

Výkon spotřebovaný čerpadlem za různých provozních podmínek se zjistí podle křivky spotřeby energie. Jak je z této křivky patrné, čerpadlo spotřebovává maximální výkon, když je jeho průtok o něco vyšší než hodnota průtoku odpovídající maximální účinnosti. U odstředivého čerpadla je důležité, aby množství spotřebované energie klesalo s průtokem klesajícím z bodu odpovídající maximální účinnosti. To umožňuje bez obav z přetížení pohonného zařízení regulovat výkon čerpadla škrcení (t.j. snížit výstupní průtok zúžením průřezu výstupního potrubí). Způsob škrcení výstupního průtoku je v praxi provozu odstředivých čerpadel zcela běžný, ale snižuje se tím účinnost.

Na Obr. 1 charakteristika se vztahuje na odstředivé čerpadlo pracující při konstantních otáčkách. Charakteristiky čerpadla jsou však často specifikovány pro různé otáčky (obr. 2).

Rýže. 2. Charakteristika odstředivého čerpadla o různých otáčkách s oběžným kolem konstantního průměru.

Když se rychlost otáčení oběžného kola sníží, tlak a průtok, který vyvíjí, se sníží.

Rýže. 3. Charakteristika odstředivého čerpadla s oběžnými koly různých průměrů instalovanými v jedné skříni. Všechna oběžná kola se otáčejí stejnou frekvencí.

Na Obr. Obrázek 3 ukazuje další verzi charakteristik odstředivého čerpadla. Zde je rychlost otáčení oběžného kola udržována konstantní a charakteristiky čerpadla jsou určeny různými geometrickými parametry oběžného kola.

Výkonové charakteristiky odstředivých čerpadel odrážejí vztah hlavních parametrů: tlak, průtok, účinnost, rychlost otáčení, průměr oběžného kola a spotřeba energie. Jak je vidět z Obr. 1 – 3, kterákoli z křivek může odrážet komplexní funkční vztah mezi těmito šesti parametry, z nichž jeden je považován za konstantní. Sada proměnných závisí na zamýšleném použití čerpadla.

<strong>Technické vlastnosti čerpadel pro umělé nádrže a fontány. Matematický popis.</strong>

Technické vlastnosti jsou dány především konstrukcí oběžného kola, jehož rozměry jsou omezeny rozměry tělesa čerpadla. Na Obr. Na obr. 2 a 3 je dobře patrný vliv rychlosti otáčení oběžného kola a jeho průměru na technické vlastnosti čerpadla. Změny technických charakteristik v určitém rozmezí lze vyjádřit matematicky. Pro stejné čerpadlo pracující za různých podmínek platí následující vztahy:

kde Q je krmivo; N – rychlost otáčení oběžného kola; D je průměr oběžného kola; W je šířka oběžného kola; P je spotřeba energie, h je tlak vytvořený čerpadlem. Indexy 1 a 2 odkazují na odpovídající provozní režimy.

Rovnice (F.1) byla získána pro čerpadlo, jehož průtok se měnil úměrně k rychlosti kapaliny, která byla naopak úměrná rychlosti otáčení oběžného kola. Vztah mezi geometrickými parametry oběžného kola a tlakem tvořil základ rovnice (F.2). Výkon je úměrný napájení Q a protilehlé síle nebo tlaku h. Rovnice (F.1) a (F.2) nám umožňují dospět k závěru, že průtok Q je úměrný rychlosti otáčení oběžného kola N a tlak h je úměrný druhé mocnině rychlosti otáčení N 2. Získáme tak rovnici (F.3).

Často je užitečné porovnat výkonnostní charakteristiky geometricky podobných čerpadel. To lze provést pomocí následující soustavy rovnic:

Analýzou vzorců F.1 – F.3 zjistíme, že výkon čerpadla je úměrný odstředivé rychlosti a obvodové ploše průřezu oběžného kola. Obvodová rychlost je přímo úměrná průměru oběžného kola. Plochy obvodového průřezu oběžných kol geometricky podobných čerpadel jsou úměrné poměru čtverců. průměry těchto kol. Z toho můžeme usoudit, že krmivo je proporcionální. průměr oběžného kola v krychli [rovnice (F.4)]. Podobně, protože tlak je úměrný druhé mocnině průměru kola, získáme rovnici (F.5). Spotřeba energie závisí na součinu průtoku a tlaku. Rovnice (F.6) tedy vyplývá z rovnic (F.4) a (F.5).

Pomocí rovnic (F.4) – (F.6) pro geometricky podobná čerpadla je možné vypočítat Q, h a P jako funkci průměrů oběžných kol. Často je nutné určit kumulativní vliv změny jak průměru, tak rychlosti na dopravní výšku a průtok geometricky podobných čerpadel. Výše uvedené vztahy lze spojit do následující soustavy rovnic:

K získání výrazu spojujícího N nebo D s Q a h, N nebo D s Q a P a také D nebo N s Q a P stačí vyřešit soustavu libovolných dvou rovnic (F.7) – (F .9). Rovnice (F.10) a (F.11) tedy byly získány řešením soustavy rovnic (F.7) a (F.8):

<strong>Příklady výpočtu technických charakteristik čerpadel pro nádrže a fontány.</strong>

<strong>Výpočet charakteristik čerpadel pro nádrže a fontány. Příklad 1.</strong>

Čerpadlo běží při rychlosti N₁=1600 ot./min., vytváří tlak h₁=50 m na přívodu Q₁=10 l/s, přičemž spotřeba energie je P₁= 5000 W. Jaké budou hodnoty tlaku h₂, krmivo Q₂ a spotřeba energie P₂, pokud se rychlost otáčení zvýší na N₂= 2500 otáček za minutu?

Dosazujeme známé hodnoty: (10 l/s)/ Q₂ = 1600/2500 XNUMX XNUMX

Nalezení nové hodnoty posuvu Q₂=15,63 l/s.

Dosazujeme známé hodnoty: 50 m/h₂ = (1600/2500) 2.

Dostáváme tlak h₂ = 122,07 m;

Dosazujeme známé hodnoty: 5600/ P₂ = (1600/2500) 3

Zjistíme, že požadovaná spotřeba energie je P₂ = 21,362 W.

<strong>Výpočet charakteristik čerpadel pro nádrže a fontány. Příklad 2.</strong>

Čerpadlo s průměrem oběžného kola D₁=6 cm posuvy Q₁=3 litry vody za sekundu, překonání tlaku h₁=20 m jaký by měl být průměr oběžného kola D₂ a spotřeba energie P₂ geometricky podobné čerpadlo, pokud je požadovaný průtok Q₂= 5 l/s?

Dosadíme známé hodnoty: (3 l/s)/(5 l/s) = (6/D₂)₃; D₂ 3 = 360.

Zjistíme, že průměr oběžného kola druhého čerpadla je D₂= 7,11 cm.

Pro výpočet příkonu druhého čerpadla je nutné určit novou hodnotu tlaku h₂:

Dosazujeme známé hodnoty: 20 m/h₂ = (6/7,11)2;

Zjistíme, že nový tlak je h₂ = 28,08 m.

Spotřeba energie se vypočítá podle vzorce: P = Q*h

kde Q se měří v newtonech za sekundu (N/s) ah se měří v metrech.

Převeďme jednotky měření l/s na N/s.

5 l/s = 5 kg/s = 49 N/s;

<strong>Výpočet charakteristik čerpadel pro nádrže a fontány. Příklad 3.</strong>

Podnik pro pěstování vodních organismů používá čerpadlo se spirálovou výtlačnou komorou, průměr oběžného kola D₁= 6 cm, posuv Q₁= 3 l/s, tlak h₁=20 m, rychlost otáčení kola N₁= 1000 ot./min. Podnik však potřebuje čerpadlo, které bude pumpovat Q₂=8 l/s, vyvíjející tlak h₂=35 m Pokud je zakoupeno čerpadlo, geometricky podobné stávajícímu, jaký by měl být průměr D₂ a rychlost otáčení N₂ nová kola čerpadla?

Náhradní známé hodnoty: D₂= 6*[(8 l/s)/(3 l/s)] 1/2 *(20 m/35 m) 1/4

Průměr oběžného kola nového čerpadla, geometricky podobné tomu stávajícímu, by tedy měl být 8,5 cm a rychlost otáčení by měla být 928 ot / min.

Na základě materiálů: Wheaton F. Technická podpora pro akvakulturu.