Давление полного перепуска что это
Давление полного перепуска
Смотреть что такое «Давление полного перепуска» в других словарях:
давление полного перепуска — Давление на выходе из насоса при перепуске всей подаваемой жидкой среды через предохранительный клапан. [ГОСТ 17398 72] Тематики насос EN full overflow pressure DE Druck des vollen Überströmens FR pression de dérivation compléte … Справочник технического переводчика
ГОСТ 17398-72. НАСОСЫ. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ — Агрегат, насосный Агрегат насосный, гидроприводной Агрегат насосный, дозировочный … Словарь ГОСТированной лексики
Кирпич — У этого термина существуют и другие значения, см. Кирпич (значения) … Википедия
Характеристики — К.4. Характеристики Применяют следующие дополнительные характеристики: К.4.3.1.2. Номинальное напряжение изоляции Минимальное значение номинального напряжения изоляции должно быть 250 В. К.4.3.2.1. Условный тепловой ток на открытом воздухе… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
ГОСТ 23851-79: Двигатели газотурбинные авиационные. Термины и определения — Терминология ГОСТ 23851 79: Двигатели газотурбинные авиационные. Термины и определения оригинал документа: 293. Аварийное выключение ГТД Аварийное выключение Ндп. Аварийное отключение ГТД D. Notausschaltung Е. Emergency shutdown F. Arrêt urgent… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Устройство паровоза — Основная статья: Паровоз Элементы конструкции паровоза типа 1 3 1 1 Тендер 2 Будка машиниста 3 … Википедия
Шестеренные насосы в соответствии со сложившейся практикой делятся на:
Роль рабочего органа в рассматриваемых насосах выполняют шестерни. При вращении шестерён на стороне всасывания создается разряжение, и жидкость под перепадом давления (атмосферного и на всасывании насоса) заполняет полости между зубьями, перемещается в сторону нагнетания и вытесняется в нагнетательный патрубок.
Типовая конструкция общепромышленного шестеренного маслонасоса типа НМШ представлена на рис. 1. Насос смонтирован на плите с помощью лап или опорной стойки и имеет муфтовое соединение электродвигателем. Если насос и электродвигатель смонтированы на фонаре, то, как правило, в названии насоса фигурирует буква «Ф». Насос укомплектован перепускным (предохранительным) клапаном. Давление полного перепуска, как правило, составляет не более 1,5 величины рабочего давления. Этот показатель упоминается в таблицах, если его величина отличается от указанного значения. Насос имеет внутренние опоры скольжения. Опоры скольжения смазываются перекачиваемой средой. Шестерни насоса прямозубые.
Условное обозначение электронасосных агрегатов:
Насос типа Г11-1 имеет характерную конструктивную особенность, заключающуюся в том, что он соединен с фланцевым электродвигателем через кронштейн (фонарь). Уплотнение вала — манжетное (см. рис. 2).
Насос типа Г11-2 имеет игольчатые подшипники качения. На этом насосе показаны конструктивные решения по разгрузке уплотнения ведущего вала и предотвращению запирания масла между зубьями (см. рис. 3).
Насос типа Ш40-4 имеет шевронные шестерни и шариковые подшипники качения.
Насос НМШ в разрезе (рис 1)
Основные детали насоса:
1-втулка (опора скольжения), 2-предохранительный (перепускной) клапан, 3-корпус, 4-ведущий ротор, 5- ведомый ротор, 6-опорная стойка (кронштейн), 7-узел торцового уплотнения.
Насос Г 11-1 в разрезе (рис. 2)
Основные детали насоса:
1-крышка, 2-ведомая шестерня, 3-ось ведомой шестерни, 4-вал ведущей шестерни, 5-ведущая шестерня, 6-корпус, 7-подшипник, 8-манжета.
Насос Г 11-2 в разрезе (рис. 3)
Основные детали насоса:
1-корпус, 2 и 8-крышки, 3-пружинное кольцо, 4-ведомый вал, 5-ведущий вал, 6-игольчатые ролики,7-шестерни, 9-закаленные втулки, 10-манжета. А — сверления разгрузки уплотнения ведущего вала, Б — канавки для предотвращения запирания масла между зубьями.
Внимание! Вся информация предоставлена на сайте исключительно в ознакомительных целях. Завод — изготовитель оставляет за собой право изменять конструкцию, присоединительные размеры, технические характеристики, внешний вид товара без предварительного уведомления. Перед покупкой товара обязательно уточните интересующие Вас параметры.
давление полного перепуска
Смотреть что такое «давление полного перепуска» в других словарях:
давление полного перепуска — Давление на выходе из насоса при перепуске всей подаваемой жидкой среды через предохранительный клапан. [ГОСТ 17398 72] Тематики насос EN full overflow pressure DE Druck des vollen Überströmens FR pression de dérivation compléte … Справочник технического переводчика
Давление полного перепуска — Давление на выходе из насоса при перепуске всей подаваемой жидкой среды через предохранительный клапан Смотреть все термины ГОСТ 17398 72. НАСОСЫ. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ Источник: ГОСТ 17398 72. НАСОСЫ. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ … Словарь ГОСТированной лексики
ГОСТ 17398-72. НАСОСЫ. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ — Агрегат, насосный Агрегат насосный, гидроприводной Агрегат насосный, дозировочный … Словарь ГОСТированной лексики
Кирпич — У этого термина существуют и другие значения, см. Кирпич (значения) … Википедия
Характеристики — К.4. Характеристики Применяют следующие дополнительные характеристики: К.4.3.1.2. Номинальное напряжение изоляции Минимальное значение номинального напряжения изоляции должно быть 250 В. К.4.3.2.1. Условный тепловой ток на открытом воздухе… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
ГОСТ 23851-79: Двигатели газотурбинные авиационные. Термины и определения — Терминология ГОСТ 23851 79: Двигатели газотурбинные авиационные. Термины и определения оригинал документа: 293. Аварийное выключение ГТД Аварийное выключение Ндп. Аварийное отключение ГТД D. Notausschaltung Е. Emergency shutdown F. Arrêt urgent… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Устройство паровоза — Основная статья: Паровоз Элементы конструкции паровоза типа 1 3 1 1 Тендер 2 Будка машиниста 3 … Википедия
Особенности насосов объемного типа
Насосы объемного типа перекачивают жидкую среду благодаря периодическому изменению объема занимаемой ею камеры, которая сообщается то с входом, то с выходом насоса.
В соответствии с особенностями конструкции различают такие насосы объемного типа:
Как упоминалось ранее, работа насосов данного типа основана на процессе перемещения материала из рабочей камеры, которая герметично отделена от всасывающего и нагнетательного трактов. Теоретическая характеристика давления (где подача отмечается на оси абсцисс) представлена практически параллельной оси ординат вертикальной прямой. Показатели подачи незначительно падают при увеличении давления нагнетания, причиной чему возрастание утечки перекачиваемой жидкости через зазоры внутри насоса.
Максимально доступное давление нагнетания насоса зависит от прочности насоса и мощности его двигателя. Увеличение рабочего давления выше нормы, указанной в паспорте, допускается лишь при согласовании с заводом-изготовителем насосного оборудования. Насосы объемного типа комплектуются предохранительными клапанами либо рядом других защитных устройств, которые обеспечивают перепуск жидкости из напорного во всасывающий трубопровод (байпасирование) при условии превышения установленного предела давления в системе (как в случае закупорки трубопровода). Перепуск жидкости через предохранительный клапан зависит от температуры нагрева клапана либо насоса в целом.
Величина давления полного перепуска перекачиваемой насосом жидкости из полости нагнетания в полость всасывания должна быть на выше величины максимального рабочего давления насоса, и регулируется она посредством пружины предохранительного клапана.
Насосы объемного типа создают большое давление, величины которого в напорных характеристиках измеряются в атмосферах – кГс/см 2 или мегапаскалях – Мпа (на графике отложены на оси абсцисс).
Предохранительный клапан, если он присутствует в насосе, срабатывает по достижению определенной величины создаваемого насосом давления (А), после чего часть перекачиваемой жидкости qK возвращается в полость всасывания из полости нагнетания, при этом она не поступает во внешнюю сеть. На графике виден переход прямой в пологую (начиная с точки А), что отображает снижение величины подачи насоса. При падении давления до уровня меньшего, чем максимально допустимое (отмечено точкой В), подача жидкости во внешнюю сеть не производится.
Насосы объемного типа являются самовсасывающими, на величину самовсасывания которых влияют дополнительные факторы процесса.
Первое, что влияет на величину самовсасывания объемных насосов – это давление. Так, при значительном сжатии воздуха и росте давления в нагнетательной полости величина самовсасывания объемного насоса снижается.
Второе условие, влияющее на величину самовсасывания, – технология изготовления аппарата – это и соблюдение посадок и допусков рабочих органов, а также их отклонение от номинальных значений.
Так, величина самовсасывания зависит от конструкции, качества изготовления и условий работы насосного оборудования. При этом необходимо иметь в виду, что на значение самовсасывания в значительной мере влияет простой в работе насоса – то есть работающий беспрерывно насос отличается по параметрам от работающего с иной периодичностью.
Именно поэтому в насосах объемного типа указывают величину допускаемой вакуумметрической высоты всасывания вместо величины самовсасывания.
В отличие от центробежных насосов в насосах объемного типа при прочностных расчетах насоса не используется допускаемое давление на входе как один из параметров. Как правило, прочность объемных насосов определяется максимально возможным давлением на нагнетании, которое может быть равно давлению на входе при наличии перепускного клапана. В случае с роторными насосами давление на входе в некоторых случаях ограничивается возможностями уплотнения вала. Как вывод, для насосов объемного типа важны характеристики давления на нагнетании, кроме ряда исключений.
Применяются объемные насосы в производстве, где важны относительно малые подачи перекачиваемой жидкости при больших давлениях.
В использовании насосов объемного типа важным моментом является обеспечение надежности работы предохранительных клапанов, разрывных мембран, электроконтактных манометров.
Касательно типа соединения объемных насосов – зачастую практикуется параллельное подключение, при котором подачи насосов практически суммируются.
Еще одна особенность объемных насосов – неравномерность подачи, что более выражено в насосах с возвратно-поступательным движением рабочего органа.
С целью компенсации неравномерности подачи данного типа насосов применяются такие типовые конструктивные решения:
Большинство насосов объемного типа отличает то, что вал представлен является коленчатым или эксцентриковым. Вал насоса связывается с рабочим органом через кривошипно-шатунный механизм, который преобразует в возвратно-поступательное движение рабочего органа из вращательного движения вала. Таким образом, частота вращения рабочего органа зависит от частоты вращения вала насоса. Частота вращения двигателя, как правило, превышает частоту вращения вала насоса. Частота вращения вала насоса снижается посредством передач зацеплением (встроенная передача, редуктор) или клиноременной передачи. Изготовителем указывается характеристика частоты движения рабочего органа через частоту вращения вала насоса или число двойных ходов поршня. В случае совпадения частоты оборотов двигателя и вала насоса в описании приводится частота вращения двигателя. С целью характеристики частоты движения поршня (плунжера) изготовителями используются вышеперечисленные варианты, в зависимости от конструктивных особенностей исполнения насосов.
Давление насосов
Статья отредактирована и дополнена в мае 2019 года.
Если производительность насоса отвечает на вопрос какой объем жидкости насос может переместить за единицу времени, то давление отвечает на вопрос какое именно сопротивление трубной системы (в барах) может преодолеть насос.
Небольшие центробежные насосы (например, аквариумные) способны развивать максимальное давление 0,05 бар (то есть создавать напор воды до 0,5 метра). Некоторые промышленные насосы объемного типа (например, плунжерные) способны развивать давление до 200 бар и даже больше.
В чем измеряют давление насосов? Какие бывают единицы измерения?
Другая популярная единица измерения давления – бар (1 бар = 100 000 Паскаль = 0,1 МПа).
Как соотносятся между собой бары/паскали с одной стороны и метры водяного столба/тех. атмосферы с другой?
0,1 МПа = 1 бар = 1,0197 кгс/см² = 10,197 м.в.ст.
То есть выходит, что один бар чуть больше, чем одна техническая атмосфера (кгс/см²). А 10 метров водяного столба чуть меньше, чем 1 бар. Разница составляет менее 2%. Так вот на практике этой разницей пренебрегают и приравнивают бар с технической атмосферой. Говорят, столб чистой воды высотой 10 метров давит с такой же силой, что и 1 бар или 1 атмосфера. И большой ошибки в этом не будет, кроме тех ситуаций, где нужна высокая точность расчетов.
Иногда давление называют напором. Нет ли здесь ошибки?
На самом деле ошибки нет. Давление и напор насосов можно считать тесно связанными понятиями. Термин «давление» более корректный и универсальный, его чаще используют для объемных насосов. Термин «напор» обычно используют для центробежных насосов из-за его удобства.
Когда говорят про напор, то имеют в виду на какую высоту способен поднять жидкость насос в открытой системе. В открытой системе поток жидкости не изолирован от атмосферы. В такой системе насосу приходится преодолевать не столько сопротивление трубной системы, сколько «бороться» с тяжестью водяного столба в напорной линии.
Типичный пример подбора насоса с нужным напором – это подбор многоступенчатого центробежного насоса. Если нужно поднять воду на высоту 20 этажей (при высоте этажа 3 метра), то говорят, что насос должен развить напор не менее 60 метров (водяного столба). На самом деле напор насоса должен быть еще немного выше, ведь он должен еще преодолеть потери на трение в трубопроводе. В любом случае давление в напорном трубопроводе при работе насоса составит не менее 6 атмосфер.
Как между собой связаны давление, производительность и потребляемая мощность насоса?
У центробежных насосов зависимость между производительностью и давлением выражена кривой производительности. Чем больше давление, тем меньше производительность. При этом потребление энергии насоса растет по мере увеличения производительности.
Изображение 1. Зависимость производительности, давления, потребляемой мощности и КПД центробежного насоса.
На изображении 1 показаны кривые характеристик одного центробежного насоса. Синяя кривая показывает зависимость производительности от давления. Черная линия показывает мощность на валу насоса по мере роста производительности. И, наконец, кривая зеленого цвета показывает изменение КПД по мере изменения давления.
Если сопротивление трубной системы будет равно 0, то есть насос будет выливать воду из напорного патрубка без подключения к линии, то его производительность будет максимальной, а создаваемый напор будет нулевым. Работа в таком режиме для центробежного насоса не очень полезна, поскольку потребляемая мощность будет максимальной и двигатель насоса может сгореть.
Если сопротивление системы будет соответствовать напору 32 метра водяного столба, то насос будет работать в точке, показанной красным цветом. При этом его производительность будет составлять 54 м³/час, давление 32 м.вод.ст. (3,2 кгс/см²), потребляемая мощность (на валу) 6,6 кВт, а КПД будет равен 71,3%.
У объемных насосов давление и производительность тоже имеют корреляцию, но обычно более слабую, чем у центробежных насосов. Исключение – мембранные пневматические насосы, которые имеют кривые характеристик, похожие на центробежные насосы. Обычно объемный насос имеет производительность, определяемую объемом перемещения жидкости за один рабочий такт и скоростью совершения этих тактов. Рабочее же давление объемного насоса определяется сопротивлением системы. При максимальном рабочем давлении производительность объемного насоса обычно немногим меньше, чем при нулевом давлении.
Сопротивление системы
В реальных условиях насос всегда выполняет некоторую полезную работу по перемещению жидкости в трубопроводной системе. Система может быть простейшей и состоять из трубы, опущенной в колодец (всасывающая линия насоса), и шланга, ведущего от насоса в бочку (напорная линия). В других случаях система может быть сложной и состоять из десятков различных трубопроводных контуров и резервуаров.
Система может быть двух типов: открытая (сообщается с атмосферой) и закрытая (изолирована от атмосферы).
В открытой системе насосу приходится преодолевать статическое и динамическое сопротивление, а в закрытой есть только динамическое сопротивление.
Существует два вида сопротивления в системе:
— Диаметр труб. Он должен соответствовать диаметру труб насоса. Особенно важно, чтобы напорный патрубок насоса не подключался к трубе маленького диаметра – это создаст высокое сопротивление системы и приведет к росту давления в ней при снижении производительности (см. ниже Дросселирование). Засорение трубопровода так же приводит к уменьшению полезного проходного сечения трубы.
— Наличие изгибов и колен трубопровода. Все изгибы создают дополнительное сопротивление. Всегда рекомендуют проектировать трубопровод с минимальным числом изгибов.
— Наличие сужений и расширений трубопровода (например, задвижек и регулирующих вентилей). Такие элементы деформируют поток жидкости и приводят к дополнительным потерям из-за образования дополнительной турбулентности течения потока.
— Материал трубопровода. Чем более шероховатый материал трубы, тем сильнее будет сопротивление. Например, в стальном трубопроводе потери будут несколько выше, чем в полипропиленовом.
— Длина трубопровода. Чем длиннее трубопровод, тем сильнее будут потери на трение. Зависимость потерь давления от длины трубопровода определяется по сложной формуле, которая включает в себя не только длину, но также диаметр и материал труб, скорость течения и вязкость жидкости.
— Вязкость жидкости. Чем более вязкая жидкость, тем выше потери на сопротивление при ее перемещении.
— Скорость течения жидкости. Чем быстрее течет жидкость, тем выше потери на сопротивление.
Изображение 2. Реальная производительность и давление насоса будут зависеть как от параметров самого насоса, так и от характеристики сопротивления трубопроводной системы
На изображении 2 показано, что реальная производительность насоса (центробежного или объемного) зависит не только от его собственных характеристик, но и от характеристик трубопроводной системы.
Обратите внимание, что даже про нулевой производительности кривая сопротивления системы не равна 0. Это обусловлено наличием в ней статического сопротивления. Общее сопротивление системы всегда равно сумме статического и динамического сопротивления.
Если система короткая и диаметр труб в ней достаточный, то расчетом динамического сопротивления можно пренебречь. Если же система длинная, то пренебрегать этим расчетом не стоит.
Возьмем центробежный насос с максимальным напором 15 м.в.ст., максимальной допустимой производительностью 3,6 м³/час и рабочей точкой 2,7 м³/час при напоре 10 метров. Насос имеет присоединение G 1″ (один дюйм). Для расчета сопротивления линии нам нужен точный внутренний диаметр трубы в мм. Согласно ОСТ 266 резьба BSP 1″ (резьба G1″) имеет внутренний диаметр 30,29 мм.
Нам нужно при помощи этого насоса поднять воду на высоту 10 метров по вертикали, при этом общая длина трубы составит 100 метров. Какова будет производительность насоса?
Изображение 3. Насос подает воду на высоту 10 метров при общей длине трубы 100 метров
Если сделать расчеты, то выяснится, что при расходе 45 л/мин (2,7 м³/час) сопротивление линии составит 4,28 м.в.ст., а значит насос не сможет работать в этой точке. Возьмем несколько точек по производительности и построим кривую сопротивления нашей линии.
Изображение 4. В нашем примере насос будет работать с производительностью 1,9 м3/час при давлении в линии 12,4 м.в.ст. (1,24 кгс/см²).
Если сделать расчет сопротивления нашей линии при нескольких значениях производительности и соединить эти значения кривой линией, то сразу становится очевидной реальная рабочая точка, в которой насос будет работать в нашем примере. Это точка пересечения двух кривых. Она составит 1,9 м3/час при давлении в линии 12,4 м.в.ст.
Как избежать таких потерь производительности? Самое простое – укоротить напорную линию или увеличить диаметр трубы. Например, если взять в качестве напорной трубы не G1″, а следующую по размеру G1¼» (внутренний диаметр 38,95 мм), то потери давления уменьшатся в 3 раза, а производительность насоса составит примерно 2,4 м3/час.
Ловушки при определении давления (напора) насоса
Изображение 5. Зависимость давления в напорной линии от плотности жидкости.
На изображении 5 показана зависимость давления в напорной линии от плотности жидкости. На левом рисунке насос перекачивает чистую воду с плотностью 1 кг/дм³. Перепад высоты между манометром и точкой подъема жидкости насосом составляет 50 метров. При этом манометр показывает давление 5 кгс/см².
На среднем рисунке насос перекачивает растворитель с плотностью 0,7 кг/дм³ (ниже плотности воды). При том же самом перепаде высоты 50 метров манометр будет показывать лишь 3,5 кгс/см².
Наконец, на правом рисунке насос перекачивает насыщенный раствор сахара с плотностью 1,3 кг/дм³ (выше плотности воды). При перепаде высоты 50 метров манометр покажет давление 6,5 кгс/см².
Возьмем раствор сахара плотностью 1,3 кг/дм³ (то есть в 1,3 раза больше чем у воды). Какой насос нужен, если раствор сахара требуется поднять на высоту 50 метров?
Есть мнение, что для перекачивания раствора сахара нам нужен насос, изначально рассчитанный на напор 65 метров (при работе с водой), который будет выдавать лишь 50 метров напора при работе с раствором сахара. Но это ошибка!
Кривая работы центробежного насоса не зависит от плотности жидкости! Если насос может поднять столб воды на высоту 50 метров, то на такую же высоту он сможет поднять и раствор сахара с той же самой производительностью. Но какой ценой!? Ведь давление в напорной линии вырастет пропорционально увеличению плотности. А значит вырастет и потребляемая насосом мощность. Все что требуется – поставить более мощный двигатель на тот же самый насос.
Однако следует помнить, что если изначально насос конструктивно был рассчитан на перекачивание воды, то при работе с более плотной жидкостью вырастет нагрузка на все его внутренние узлы. И он может быстро выйти из строя. Поэтому при выборе центробежного насоса следует обращать на указанную производителем максимально допустимую плотность жидкости. Также обращайте внимание на максимально допустимое давление в корпусе насоса.
Изображение 6. Плотность жидкости не влияет на производительность и напор насоса, но влияет на давление и потребляемую мощность.
На изображении 6 показана ситуация, когда один и тот же насос перекачивает воду (слева) или раствор сахара (справа). Высота подъема жидкости и производительность насосов будут одинаковыми в обоих случаях. Однако давление в напорной линии будет отличаться, а вместе с ним будет отличаться и потребляемая насосом мощность. Вероятнее всего, на насос слева следует поставить двигатель номинальной мощностью 5,5 кВт (двигатель всегда берется с некоторым запасом от реальной потребляемой мощности), а на насос справа следует поставить двигатель мощностью 7,5 кВт.
Дело в том, что жидкость может попадать в насос уже с некоторым давлением (положительным или отрицательным).
На изображении 7 показана схема, при которой насос перекачивает воду в замкнутом (но не изолированном от атмосферы) контуре. Высота подъема жидкости после насоса равна 4 метра, но и на вход в насос вода попадает с тем же самым подпором 4 метра. Поскольку статическое давление на входе и выходе из насоса равны, то полезный напор, создаваемый насосом, будет равен 0 (или чуть больше 0 с учетом потерь на сопротивление). Иначе говоря, насос будет работать при нулевом перепаде давлений. Все, что требуется насосу в этой ситуации – это преодолеть сопротивление трубопровода. При этом давление в корпусе насоса будет равно 0,4 кгс/см2 (то есть будет равно статическому давлению столба воды высотой 4 метра).
Изображение 8. Полезный напор насоса на этом рисунке составляет 20 метров в.ст. (30 на выходе минус 10 на входе).
На изображении 8 вода поступает в насос с положительным подпором в 10 м.в.ст (манометр на входе в насос показывает 1 кгс/см²). Насос же поднимает водяной столб на высоту 30 м.в.ст. (манометр на выходе из насоса показывает 3 кгс/см²). Полезный напор насоса составляет 20 м.в.ст. (30 на выходе – 10 на входе). Иными словами перепад давлений в насосе составит 2 кгс/см².
С точки зрения самого насоса ситуация с 10 метрами подпора на входе и 30 метрами напора на выходе идентична той, когда, например, на входе нулевое давление, а напор на выходе равен 20 метрам. То есть 30 – 10 = 20 – 0.
Только следует помнить, что корпус насоса должен быть рассчитан именно на давление в напорной линии, а не на размер перепада между входом и выходом. В нашем примере насос создает перепад давлений 2 кгс/см2, однако давление в корпусе насоса при этом составит 3 кгс/см². Именно на 3 кгс/см² он и должен быть рассчитан (и желательно с запасом).
Изображение 9. Полезный напор насоса на этом рисунке составляет 34 метра в.ст. (30 на выходе + 4 высота самовсоса).
Часто считают, что слишком мощный насос не стоит ставить в маленькую систему. Будто он создаст такое давление, которое разорвет трубы. Однако это утверждение может быть справедливым, только если пропускная способность трубопроводной системы низкая (например, если диаметр трубы меньше диаметра патрубков насоса). Если же пропускная способность системы достаточна, то насос не создаст в ней избыточного давления.
Требуется перекачать воду с производительностью 5 м³/час с подъемом на высоту 32 метра. Однако в наличии есть центробежный насос, который обеспечивает производительность 5 м³/час при напоре 57 метров (например, Pedrollo 2CPm 25/16A). То есть наш насос намного мощнее, чем надо. Означает ли это, что насос создаст огромное давление в системе, намного больше, чем требуется? Ответ простой – нет. Давайте взглянем на кривую характеристик центробежного насоса.
Изображение 10. Рабочая точка центробежного насоса зависит от сопротивления в линии
На изображении 10 видно, что насос может работать как при напоре 32 метра (рабочая точка №2 на рисунке), так и при напоре 58 метров (рабочая точка №1 на рисунке). Однако в какой именно точке насос будет работать выбирает не он сам, а сопротивление системы. Если требуется поднять воду всего лишь на высоту 32 метра, то насос вынужден будет работать в рабочей точке №2. В этом случае его производительность правда будет значительно выше, чем требуется – 9,6 м³/час вместо требуемых 5 м³/час.
Еще проще ситуация с объемным насосом, например, с шестеренным. Если он рассчитан на максимальное давление 10 бар и производительность 5 м³/час, то при сопротивлении 10 бар он покажет производительность 5 м3/час. Если же сопротивление в линии будет небольшим (5 бар), то насос обеспечит ту же самую производительность 5 м³/час при давлении 5 бар. Изменится только потребляемая мощность (снизится в 2 раза).
Таким образом если сопротивление в линии ниже, чем максимальное давление насоса, реальное давление в линии окажется равно этому сопротивлению (а не максимальному давлению насоса).
Если сопротивление в линии выше, чем то, что может преодолеть насос, для насоса это будет равносильно работе на закрытую задвижку. При этом динамические насосы будут работать «вхолостую» и с ними может ничего не произойти, кроме риска перегрева (ведь они перестанут охлаждаться потоком жидкости). Мембранные пневматические насосы в этой ситуации остановятся и с ними не будет ничего плохого. Большинству же объемных насосов работа на закрытую задвижку строго противопоказана. Ведь они не ограничены верхним пределом создаваемого давления и будут пытаться повысить его, пока их двигатель не перегреется или корпус насоса не повредится от избыточного давления.
Давление различных видов насосов
Давление зависит от вида насоса. Насосы бывают динамические (центробежные, вихревые) или объемные, (шестеренные, винтовые, плунжерные, перистальтические, мембранные).
Центробежные одноступенчатые насосы не способны обеспечивать давление более 10-11 кгс/см² (то есть не могут развить напор воды более 100-110 метров) даже при очень большой мощности электродвигателя.
Высокое давление могут обеспечить объемные насосы различных типов. К ним относятся шестеренные, винтовые, плунжерные, перистальтические, мембранные).
Большинство мембранных пневматических насосов обеспечивают максимальное давление до 7-8 кгс/см².
Плунжерные дозировочные насосы из нашего каталога развивают давление до 20-25 кгс/см².
Способы регулировать давление насосов
Изменить давление (и производительность) насоса можно несколькими методами. Часть из них касается изменения параметров самого насоса, а часть касается изменения параметров трубопроводной линии.
Для центробежного насоса снижение частоты вращения вала приводит к пропорциональному уменьшению максимальной производительности и уменьшению максимального давления во второй степени. Например, уменьшение частоты вращения в 1,5 раза приводит к уменьшению производительности в 1,5 раза и уменьшению давления в 2,25 раза (1,5²).
Изображение 11. Уменьшение скорости вращения вала центробежного насоса приведет к одновременному уменьшению давления и производительности в системе.
На изображении 11 центробежный насос изначально работает на обычной скорости 2900 об/мин. С учетом сопротивления системы он работает в рабочей точке №1. Его производительность составляет 3,1 м³/час при напоре 4,5 м.в.ст.
Затем частота вращения вала была уменьшена в 1,5 раза до 1933 об/мин. Это привело к изменению кривой характеристик насоса. Максимальная производительность снизилась в 1,5 раза (с 3,6 до 2,4 м³/час), а максимальный напор снизился в 2,25 раза (с 20 до 8 м.в.ст.). Поскольку производительность насоса снизилась, то снизилось и сопротивление трубопроводной системы. Давление в системе упадет вместе с производительностью. Теперь новая кривая характеристик насоса (1933 об/мин) будет пересекаться с кривой трубопроводной системы в новой точке №2. Теперь производительность составит 1,9 м³/час при напоре 3 м.в.ст.
Для объемных насосов уменьшение частоты вращения вала насоса приводит к пропорциональному снижению производительности и потребляемой мощности. За счет освободившегося запаса по мощности такой насос сможет работать в системе с увеличенным давлением (по сравнению с работой при номинальной скорости вала).
Если же объемный насос остается в той же системе, где и работал до понижения скорости, то при снижении производительности произойдет и некоторое уменьшение давления из-за снижения сопротивления системы.
Как изменить скорость вращения вала насоса?
Менять скорость вращения вала насоса, например, можно при помощи понижающей/повышающей редукторной (или ременной) передачи между двигателем и насосом.
Частоту вращения вала двигателя (и соответственно насоса) также можно регулировать при помощи частотного преобразователя. Этот способ регулирования давления является наиболее гибким и экономичным. Он позволяет насосу подстраиваться под изменение параметров системы и работать без существенного понижения КПД, несмотря на уменьшение производительности. Как правило, сильное падение КПД происходит лишь при очень резком (менее 30% от номинала) уменьшении частоты вращения.
Уменьшение сечения напорной линии уменьшает ее пропускную способность (а с ней и производительность), зато позволяет повысить давление на участке между насосом и задвижкой. Такой способ регулирования параметров насосов уменьшает КПД насоса из-за дополнительного сопротивления в системе, которое насос пытается преодолеть.
Уменьшение сечения всасывающей линии так же уменьшает производительность насоса, с одновременным понижением давления (давление на выходе из насоса понижается за счет создания дополнительного разрежения во всасывающей линии между задвижкой и насосом). КПД насоса так же снижается, но несколько меньше, чем при дросселировании напорной линии. Зато растет риск возникновения кавитации, а с ним и риск быстро погубить насос.
Если увеличить диаметр напорного трубопровода, то сопротивление линии уменьшится. Давление в линии снизится. Производительность (в случае с центробежным насосом), напротив, возрастет. Имеет смысл только при большой протяженности напорного трубопровода, чтобы эффект был заметен.
Любой метод регулирования давления насоса влияет и на другой его параметр – производительность. А что если нам нужно изменить давление в системе, но при этом сохранить производительность на том же уровне?
Здесь поможет только комбинация методов. Можно, например, уменьшив частоту вращения вала насоса, одновременно увеличить диаметр труб в напорном трубопроводе. Однако возможность применения тех или иных методов зависит от конкретной трубопроводной системы и универсального решения дано быть не может.
Чаще же всего для решения таких задач используют автоматические насосные станции, состоящие из нескольких насосов, частотных преобразователей и управляющей автоматики. Такие станции могут самостоятельно поддерживать нужные параметры в системе при необходимости включая или отключая некоторые насосы, а также изменяя им частоту вращения двигателя
Полезные статьи:
Как рассчитать потери напора в трубопроводе в зависимости от его длины и диаметра? Воспользуйтесь нашим онлайн-калькулятором расчета потерь напора в трубе.
Как подобрать насос с нужным давлением? Мы подготовили небольшую статью, в которой описали как подобрать необходимый насос по давлению (напору) и расходу (производительности). Перейдите сюда для подбора насоса онлайн.