Меню

Если насос меньшей мощности

Эффект слишком мощного и слишком слабого глубинного насоса или почему Вы должны выбирать типоразмер насоса максимально точно.

Инженеры часто беспокоятся о собственной консервативности в построении насосных систем. В процессе проектирования приходится учитывать множество неопределенностей, включая различия в реальных условиях эксплуатации и свойствах перекачиваемой среды, снижение со временем характеристик отдельных компонентов, влияние трубопроводов, другие факторы влияния. Как правило, инженеры учитывают все перечисленные факторы в построении насосной системы для того, чтобы избежать приобретения насоса, трубопроводов и других системных компонентов меньшего размера. Инженеры-проектировщики учитывают также влияние процессов износа и старения, генерируя решения с определенным запасом прочности. Однако, опыт показывает, что именно применение большого запаса мощности в подборе размера глубинного насоса может фактически привести как к увеличению износа компонентов, так и к сокращению срока службы самого глубинного насоса.

Основная цель выбора насоса и размера трубопроводов состоит в обеспечении требуемого давления и объемной скорости потока. Требуемую объемную скорость потока используют для расчета общего динамического напора глубинного насоса. Полученная рабочая точка используется в выборе вариантов глубинных насосов и в сравнении графиков глубинных насосов, потенциально способных выполнить поставленную задачу. Точность «рабочей точки» будет иметь решающее значение, так как выбор «слишком слабого» или «слишком мощного» насоса окажет серьезное влияние на систему.

Насос меньшей мощности будет обеспечивать меньший расход, чем требуется. Напротив, насос с большей мощностью способен обеспечить подачу большего объема жидкости, чем требуется. Если установившуюся рабочую точку можно исправить регулированием дроссельной заслонки или мембранным гидроаккумулятором большого объема ее влияние на систему окажется незначительным. Однако, эффекты неправильного выбора типоразмера насоса становятся более очевидными при анализе энергетической эффективности.

Точка наилучшей эффективности (BEP) — это идеальная рабочая точка для насоса, в которой максимальный процент потребляемой насосом энергии передается жидкости. Отклонение реальной рабочей точки от точки наилучшей эффективности (BEP) создает следующие эффекты. Наиболее очевидное следствие — снижение КПД глубинного насоса. Снижение КПД потребует большего расхода энергии для обеспечения функционирования насоса. Эта часть потребляемой насосом энергия не преобразуется в гидравлическую энергию, а трансформируется в другие формы энергии – тепло и вибрацию. Таким образом, по мере снижения КПД общее количество тепла и вибрации увеличивается. Небольшой прирост нагрева и вибрации мало окажет влияние на насос, но чем больше отклонение реальной рабочей точки от точки наилучшей эффективности, тем сильнее будет проявляться эти «побочные» эффекты. Согласно рекомендациям международных стандартов скважинный насос должен эксплуатироваться в пределах от 80 до 110% ВЕР (точки наивысшего КПД) для предотвращения этих «побочных» эффектов.

Читайте также:  Мощность духового шкафа электрического hansa

Кроме дополнительной вибрации и тепла смещение рабочей точки в правую часть графика от точки BEP увеличивает риск работы скважинного насоса в режиме кавитации. При смещении рабочей точки в левую часть графика ниже точки 80% BEP проявляются другие отрицательные эффекты – кавитация при низком расходе, рециркуляция жидкости, повышение температуры жидкости. Все перечисленные эффекты не «добавляют здоровья» глубинному насосу и станут причиной его меньшего срока службы насоса, высоких затрат на техническое обслуживание, высоких расходов на электроэнергию.

Каким действия инженера-проектировщика могут эффективно избежать выбора «переразмеченного» глубинного насоса?

1. Коэффициент запаса мощности.

Насколько коэффициент запаса мощности необходим для глубинного насоса? Следует проявлять осторожность при понимании допусков и граничных условий, используемых при определении размеров системы, чтобы предотвратить непреднамеренную ошибку в выборе большего типоразмера глубинного насоса.

2. Учет эксплуатационных ограничений.

Были ли учтены при расчете запаса мощности насоса экстремумы в работе системы? Насос был выбран для эффективной работы только на максимальной объемной скорости потока? Нужно учитывать и возможные изменения в потреблении, учитывать не только «максимум», но и реальное «рабочее поле» изменения потребления в системе. Выбор насоса с характеристиками, которые позволяют ему работать вблизи точки BEP во всех случаях, а не только в случае максимальной производительности, будет безупречным решением. Если потребление в системе носит переменный характер, возможно, потребуется рассмотреть применение частотно-регулируемого привода (преобразователя частоты) для того, чтобы удерживать работу насоса в пределах точки BEP.

3. Правильный инструмент для выбора насоса.

Расчет гидравлических характеристик небольших и конструктивно простых систем не представляет особой сложности. Однако, определение гидравлических характеристик трубопроводов больших и разветвленных систем — всегда сложный процесс. Используйте средства для упрощения процесса расчета и снижения вероятности ошибок проектирования. Программы автоматического подбора упрощают моделирование и позволяют инженеру быстро вводить информацию производителя и подтверждать работоспособность оборудования на основе проектных данных, защитив себя от ошибок.

В процессе проектирования становится ясно, что «больше» не всегда «лучше». Выбор скважинного насоса с точки зрения эффективности не только может снизить общие затраты на материалы, но и предотвратить ранний износ насоса.

Источник



Как мощность электродвигателя влияет на характеристики насоса (Техническая суть одного разбирательства)

Как мощность электродвигателя влияет на характеристики насоса (Техническая суть одного разбирательства)

Введение

В статье приведена техническая составляющая одного спора между поставщиком и покупателем электродвигателей, аспекты которого могут быть полезны нашим читателям.

Ситуация развивалась так. Компания А приобрела у компании Б электродвигатель 75 квт 3000 об/мин для насоса Д320-70.

Однако при эксплуатации агрегата что-то пошло не так и компания А обратилась к поставщику забрать электромотор обратно и вернуть деньги.

Читайте также:  Мощность электрического тока физика обозначение

Техническое обоснование в претензии выглядело так (изложение и стилистика сохранены согласно оригинала):

«При получении электродвигателя был проведен визуальный осмотр, габаритные замеры и инструментальная проверка целостности обмоток (тестовое «прозванивание») которые, кроме резкого запаха лака (что свидетельствует о недавнем ремонте электрообмоток), не давали сомнений относительно работоспособности покупаемого оборудования, после чего он был доставлен на территорию предприятия.

Однако в процессе монтажа обнаружилось следующее:

— Стабильная работа приобретенного электродвигателя при тестовом (холостом) запуске без присоединения до насоса Д320-70;

— Удовлетворительная работа приобретенного электромотора при тестовом (холостом) запуске в смонтированном комплекте с насосом Д320-70;

— Нестабильная под напряжением работа электромотора при рабочем запуске откачивания карьерной воды, которая характеризовалась отсутствием «рабочего» напора откачиваемых вод (не более 20% от потребности) что вызвало сомнения в соответствии производственной мощности приобретенного оборудования (оборудование предприятия при аналогичных характеристиках работало на 100%);

— Выход из строя главного вала насоса Д320-70 из-за возможной причины недостаточной мощности электродвигателя.

Компания-поставщик обратилась к нам прокомментировать данную претензию с технической стороны. Ниже приводим некоторые наши рассуждения.

Ми не комментировали последний пункт технической части претензии. Он выходит за пределы нашего понимания. Ибо нам абсолютно не понятно каким образом электродвигатель недостаточной мощности может вывести из строя вал насоса, расчитаный на нагрузку от электродвигателя большей мощности.

Можно ли определить мощность электродвигателя по характеристикам насоса, где он установлен

Убежденность, что электродвигатель не выдает заявленной мощности компания А основывает на том, что не работает оборудование, на которое установлен этот мотор.

По сути в претензию заложено утверждение: «мощность электродвигателя можно определить косвенно по характеристикам оборудования, к которому этот электродвигатель подключен». Однако это утверждение ошибочное, что мы покажем ниже.

В претензии покупатель пишет, что: «нестабильная под напряжением работа электродвигателя», «отсутствие рабочего напора» и так далее.

Как по мне, с технической точки зрения непонятно понятие «нестабильная». В технике все должно быть четко. «Нестабильность» в чем то измеряеться или как-то определяется. Но это пока не важно.

Важно то, что по сути поставщик не имеет никакого отношения к тому, куда покупатель поставил электромотор. Для этого у покупателя должен быть соответствующий технический персонал, отвечающий за правильный подбор, надлежащий монтаж и грамотную эксплуатацию оборудования.

Важно то, что в данном случае технический персонал покупателя не рассмотрел другие причины, которые не имеют отношения к электромотору, но они могут изменять характеристики работы насоса.

Факторы, которые влияют на характеристики насоса

Ниже приводим ряд факторов, влияющих на характеристики насоса.
Например:

  • рабочее колесо насоса вращается в противоположном направлении. Это приведет к значительному снижению характеристик насоса: напора и производительности;
  • неисправность самого насоса: износ или повреждение рабочего колеса, например вследствие попадания посторонних предметов в насос. А попадание посторонних предметов может повредить вал насоса (о чем покупатель, кстати, написал в претензии);
  • неисправность в трубопроводах, подсос воздуха на всасывающем трубопроводе, неисправность трубопроводной арматуры.
Читайте также:  Ток мощность диаметр кабеля

Следовательно, утверждение, что только электродвигатель является причиной неудовлетворительной работы насосного агрегата, по сути ошибочно. Не учтены другие факторы, влияющие на работу насоса.

Мощность 3-х фазного электродвигателя рассчитывается по формуле: Р = 1,78 * U * I * КПД * соs ф
где U напряжение питающей сети, I — сила потребляемого тока. В этой формуле нет «напора откачиваемых вод».

Наш вывод: по характеристикам насоса невозможно однозначно опеределить мощность электродвигателя, подключенного к нему.

Влияние мощности электродвигателя на характеристики насоса

Рабочий орган центробежного насоса — его рабочее колесо, которое при вращении захватывает жидкость из входного трубопровода и выталкивает в выходной. Характеристики насоса зависят от размеров этого рабочего колеса и скорости его вращения.

Если на насос Д320-70 поставить мотор 75 кВт 3000 об/мин или 200 кВт 3000 об/мин при одинаковых размерах рабочего колеса — то характеристики у насоса будут одинаковы в обоих случаях.

Это потому что оба электромотора вращають рабочее колесо насосов почти 3000 оборотов в минуту. Но 75 кВт электромотор нагружен, к примеру, на 95%, а 200 кВт — всего на 50%.

Можно даже установить на насос мотор 55 кВт 3000 об/мин — и насос тоже не поменяет характеристики. Однако мотор 55 кВт будет нагружен, например, на 120%, то есть он будет перегружен и быстро выйдет из строя.

Наш вывод: На готовом насосе (при неизменных геометрических характеристиках и частоте вращения рабочего колеса) изменение мощности электродвигателя не будет менять напор и расход насоса. Влияние имеет только частота вращения рабочего органа насоса — его рабочего колеса.

При определении характеристик насоса полезными могут оказаться закономерности, связанные с частотой вращения вала установленного на насос электродвигателя:

1) Подача насоса пропорциональна частоте вращения рабочего колеса. Удвоение частоты вращения в два раза увеличивает подачу в два раза.

2) Напор насоса пропорционален квадрату частоты вращения рабочего колеса. Удвоение частоты вращения увеличивает напор в 4 раза.

3) Потребляемая мощность пропорциональна частоте вращения рабочего колеса в третьей степени. Удвоение частоты вращения рабочего колеса увеличивает потребляемую мощность в 8 раз.

Источник