Главная / Статьи / Промышленные насосы / |
Основные показатели насосов
Большое разнообразие показателей и характеристик насосов и установок, приводимых в технической литературе, подчас приводит к затруднениям и неоднозначности при их использовании. Поэтому целесообразно рассмотреть основные показатели, характеризующие работу насосов и установок: технологические, эргономические и надежностные.
Обычно различают номинальные показатели, при которых насос (установка) должен эксплуатироваться, и оптимальные, соответствующие максимальному экономическому эффекту от использования насоса (установки). Под оптимальным режимом чаще всего понимают работу в режиме максимального КПД. Во многих случаях номинальный и оптимальный режимы работы насосов и установок не совпадают. Это объясняется необходимостью в реальных (производственных) условиях обеспечить какой-либо показатель работы установки, который не совпадает на рабочих характеристиках насоса (установки) с режимом максимального КПД.
Рассмотрим основные показатели насосов (установок), подробнее всего — технологические.
К технологическим показателям насосов
(установок) можно отнести:
подачу Q, напор Н, мощность N;
вид и параметры энергетического питания привода;
характеристики перекачиваемых и потребляемых сред (плотность, температуру, наличие или отсутствие в жидкости твердых или газообразных примесей);
кавитационные (антикавитационные) свойства; характеристики самовсасывания; коэффициенты полезного
действия (КПД);
массу, габаритные размеры насоса или установки.
Подача насоса (установки) — это количество жидкости перекачиваемой насосом (установкой) в единицу времени. Различают объемную подачу, массовую подачу и весовую подачу. В характеристиках насосов обычно принято задавать объемную подачу, т. е. объем жидкости, полезно используемый потребителем, при давлении, измеренном на выходе из насоса. Для гидроструйных насосов кроме полезной (пассивной) подачи должен быть задан расход рабочей (активной) жидкости.
Напором насоса называют разность удельных механических
энергий жидкости на выходе из насоса и на входе
в него. Различают объемный, массовый и весовой напоры.
Весовой напор имеет смысл в условиях определенного и постоянного поля гравитации. Он увеличивается с уменьшением
ускорения свободнбго падения, а в условиях невесомости становится равным бесконечности. Поэтому весовой напор, широко
используемый в настоящее время (на территории СССР он колеблется за счет изменения гравитационных сил в пределах 0,35 %,
а в целом на Земле — в пределах 0,6 %), неудобен для характеристик насосов летательных и космических объектов.
На практике очень часто для высоконапорных насосов скоростным напором и энергией положения пренебрегают вследствие
их малости по сравнению со статическим давлением.
Полная мощность насоса N расходуется на приведение его
в действие. Она подводится извне в виде энергии приводного
двигателя или с расходом рабочей жидкости, подаваемой к струйному аппарату под определенным напором.
Коэффициент полезного действия (КПД) насоса — отношение полезной гидравлической мощности, к полной подводимой мощности.
К показателям кавитации относят надкавитационный напор
(кавитационный запас) — избыток удельной энергии жидкости
над удельной энергией (упругостью) ее насыщенных паров.
Для разных стадий развития кавитации различают следующие
надкавитационные напоры:
подавляющий — значение надкавитационного напора,
при котором в насосе не проявляется никаких признаков кавитации;
эрозионный (парогазовый) — значение надкавитационного
напора, при котором обнаруживается эрозионное воздействие
жидкости на проточную часть насоса; начало эрозии обнаруживается методом лаковых покрытий или путем анализа виброзвуковых характеристик;
параметрический — значение надкавитационного напора,
при котором появляются устойчивые кавитационные каверны;
при испытаниях насосов рекомендуется принимать
величину, при которой напор насоса уменьшается на 2 % по
сравнению с бескавитационной работой при неизменной (заданной)
подаче;
предельный — наименьшее значение надкавитационного
напора, при котором еще сохраняется кинематическое подобие
(подобие течений) в модельном и испытываемом (натурном) насосах.
Перечисленные кавитационные показатели являются объективными, однако для насосов важно знать необходимый надкавитационный напор.
Этот параметр должен быть обеспечен
в процессе эксплуатации для того, чтобы насос работал без существенного снижения напора и КПД или чтобы была ограничена
приемлемыми пределами скорость кавитационной эрозии деталей
насоса либо какие-нибудь другие показатели.
К показателям самовсасывания относятся следующие:
Номинальная высота самовсасывания — расстояние по
вертикали от свободной поверхности жидкости до верхней точки
области возникновения кавитационных явлений, при которой
насос обеспечивает самовсасывание жидкости определенного вида
и последующую нормальную работу при температуре 20 °С и
атмосферном давлении (0,1013 МПа).
Подача воздуха при номинальной высоте самовсасывания —
объемный расход (подача) воздуха, приведенный к давлению на
входе в насос при отсутствии противодавления на выходе из насоса, атмосферном давлении 0,1013 МПа и температуре воздуха
20 °С. Показатель применим только для насосов со стабильной
во времени характеристикой самовсасывания. Изменение подачи
воздуха при самовсасывании во времени (нестабильность характеристики) определяется в основном нагревом жидкости, что хактерно для рециркуляционных систем самовсасывания.
Минимальное время самовсасывания — время, в течение которого насос, работающий при номинальной высоте самовсасывания и отсутствии противодавления на выходе и имеющий подводящий трубопровод заданных диаметра и длины, осуществляет самовсасывание. Допустимая продолжительность самовсасывания — время, в течение которого допускается работа самовсасывающего насоса при номинальной высоте в режиме самовсасывания. При отсутствии режимных ограничений время обычно принимается равным времени, в течение которого подача воздуха уменьется на 25 % (например, вследствие нагрева жидкости для рециркуляционных установок и насосов).
К эргономическим показателям насосов и установок относятся следующие:
внешняя утечка, т. е. расход жидкости, вытекающий из
насоса в наружную среду (например, через сальники) при номинальном режиме и определенном (заданном) давлении на входе;
уровень звукового давления — общий уровень звукового
давления в дБ при пороговом значении, измеренном на расстоянии 1 м от наружного контура насоса (установки)
в заданных точках при номинальном режиме работы насоса (установки);
уровень вибрации — общий уровень вибрации в дБ по
эффективному (среднеквадратическому) значению колебательной
скорости или ускорения, измеренный на опорной поверхности насоса (установки) в направлении, перпендикулярном к ней,
в точках, где вибрация максимальна.
Для некоторых насосов (установок) применяют ряд специальных параметрических показателей —
таких как допустимая продолжительность работы при нулевой
подаче (при закрытой напорной задвижке) и т. п.
При выборе показателей надежности (наработка на отказ, ресурс, вероятность безотказной работы и т. п.)
необходимо установить эксплуатационные допуски на рабочие
параметры, так как чем больше допуск, тем выше надежность насоса.
Подобие насосов.
Определить формы движения жидкости в насосах теоретическим путем на современной стадии развития науки
не всегда представляется возможным. Поэтому в практике проектирования лопастных и струйных насосов во многих случаях
используют опытные данные. Научно обоснованное обобщение
результатов экспериментов можно выполнить с помощью методов
теории подобия. Подобными называются явления, у которых
все характеризующие их величины находятся между собой в постоянных соотношениях. Таким образом, при подобии потоков
жидкости в насосах по известным характеристикам потока жидкости в одном из них (модели) можно получить характеристики потока жидкости в другом (натурном) насосе простым пересчетом.
Такой переход аналогичен переходу от одной системы единиц
физических величин к другой.
Для обеспечения возможности такого перехода от модельного
образца к натурному необходимо соблюдение геометрического, кинематического и силового (гидродинамического) подобия.
Геометрическое подобие границ потоков (проточных полостей насосов) — необходимое условие подобия самих насосов. При
соблюдении этого условия все сходственные линейные размеры
проточной части сравниваемых насосов должны находиться в постоянном соотношении. Геометрическое подобие, кроме того,
включает подобие относительных шероховатостей стенок проточной части насосов, толщин обтекаемых профилей.
Кинематическое подобие — это подобие траекторий движения частиц жидкости и равенство скоростей в сходственных точках
потока (т. е. планы скоростей модельного и натурного потоков должны быть подобны).
Силовое (гидродинамическое) подобие означает полное подобие потоков и характеризуется равенством отношений сил одинаковой
физической природы, действующих на частицы жидкости или на
границы потока, в сходственных точках. Силовое подобие в насосах возможно только при кинематическом подобии.
Характеристики насосов, используемые в практике.
Размерные гидравлические характеристики насосов — это взаимозависимости
основных параметров насосов (расхода, напора, надкавитационного напора, мощности, а для центробежных насосов и
частоты вращения) и зависимости этих параметров от плотности
жидкости, вязкости. Если все параметры переменны, то общую
характеристику необходимо строить в многомерном пространстве.
Такую характеристику невозможно изобразить графически и
даже трудно себе представить. Поэтому приходится вводить определенные комплексы, составленные из указанных величин, принимая некоторые из них постоянными.
Относительные характеристики — это такие, в которых за единицу величины характеризуемых параметров принимают определенные значения этих параметров, например напор, расход,
мощность и КПД, соответствующие оптимальному режиму (режиму максимального КПД).
Безразмерные характеристики выражают зависимости одной
безразмерной комбинации параметров насоса от другой. Безмерные характеристики могут быть распространены на весь
безразмерный (подобный) ряд насосов, характеризуемых, например, геометрическим масштабным коэффициентом. С этой точки
зрения они очень удобны. Однако при использовании безразмерных характеристик необходимо учитывать возможность нарушения условий кинематического и динамического подобия, например
вследствие возникновения кавитации или извлияния вязкости и других факторов.
Запрос цены, информации:
+7 (347) 281-65-13
+7 (347) 216-65-13
Идёт загрузка...