Формула мощность электродвигателя центробежного насоса



Формула мощность электродвигателя центробежного насоса

Методика расчета мощности электродвигателя при неизменяющейся нагрузке.

Существует много механизмов, работающих продолжительно с неизменной или мало меняющейся нагрузкой без регулирования скорости, например насосы, компрессоры, вентиляторы и т.п.

При выборе электродвигателя для такого режима необходимо знать мощность, потребляемую механизмом. Если эта мощность неизвестна, ее определяют теоретическими расчетами или расчетами по эмпирическим формулам с использованием коэффициентов, полученных из многочисленных опытов. Для малоизученных механизмов необходимую мощность определяют путем снятия нагрузочных диаграмм самопишущими приборами на имеющихся уже в эксплуатации аналогичных установках либо путем использования нормативов потребления энергии, полученных на основании статистических данных, учитывающих удельный расход электроэнергии при выпуске продукции.

При известной мощности механизма мощность электродвигателя выбирается по каталогу с учетом КПД промежуточной передачи. Расчетная мощность на валу электродвигателя:

Номинальная мощность электродвигателя, принятого по каталогу, должна быть равна или несколько больше расчетной.

Выбранный электродвигатель не нуждается в проверке по нагреву или по перегрузке, так как завод-изготовитель произвел все расчеты и испытания, причем основанием для расчетов являлось максимальное использование материалов, заложенных в электродвигателе при его номинальной мощности. Иногда, однако, приходится проверять достаточность пускового момента, развиваемого электродвигателем, учитывая, что некоторые механизмы имеют повышенное сопротивление трения в начале трогания с места (например, транспортеры, некоторые механизмы металлорежущих станков).

Подставив необходимые значения, Вы можете рассчитать мощность прямо сейчас

где — коэффициент запаса, принимаемый 1,1-1,3 в зависимости от мощности электродвигателя; — ускорение свободного падения; — подача (производительность) насоса, м³/с; — расчетная высота подъёма, м; — плотность перекачиваемой жидкости, кг/м³; — КПД насоса (для поршневого 0,7-0,9; для центробежного с давлением свыше 0,4×10 5 Па 0,6-0,75, с давлением до 0,4×10 5 Па 0,45-0,6); — КПД передачи, равный 0,9-0,95; — давление, развиваемое насосом, Па.

Для центробежного насоса особенно важен правильный выбор частоты вращения электродвигателя, так как производительность насоса Q, расчетная высота H, момент М и мощность Р на валу электродвигателя зависят от угловой скорости W. Для одного и того же насоса значения Q₁, H₁, M₁, P₁ при W₁ связаны со значениями Q₂, H₂, M₂, P₂ при скорости W₂ соотношениями Q₁/Q₂=W₁/ W₂; H₁/H₂=M₁/M₂=W 2 ₁/ W 2 ₂; P₁/ P₂=W 3 ₁/ W 3 ₂.

Из этих соотношений следует, что при завышении угловой скорости электродвигателя потребляемая им мощность резко возрастает, что приводит к перегреву его и выходу из строя. При заниженной скорости создаваемый насосом напор может оказаться недостаточным, и насос не будет перекачивать жидкость.

где — подача (производительность) компрессора, м³/с; — работа изотермического и адиабатического сжатия 1 м³ атмосферного воздуха давлением p₁=1,1×10 5 Па до требуемого давления p₂, Дж/м³; для давлений до 10×10 5 Па значения A следующие:

— индикаторный КПД компрессора, равный 0,6-0,8; — КПД передачи, равный 0,9-0,95; — коэффициент запаса, равный 1,05-1,15.

Определив мощность поршневого компрессора, Вы можете подобрать электродвигателю соответствующие частотные преобразователи СТА.

где — производительность вентилятора, м³/с; — давление на выходе вентилятора, Па; — КПД вентилятора, равный 0,5-0,85 для осевых, 0,4-0,7 — для центробежных вентиляторов; — КПД передачи; — коэффициент запаса, равный 1,1-1,2 при мощности более 5 кВт, 1,5 — при мощности до 2 кВт и 2,0 — при мощности до 1 кВт.

По этой формуле также определяется мощность электродвигателя для центробежного вентилятора.

Эксплуатационные свойства механизмов центробежного типа (насосов, компрессоров и вентиляторов) определяются зависимостью напора (давление жидкости или газа на выходе механизма) от производительности при различных угловых скоростях механизма. Эти зависимости, называемые Q — H характеристиками, обычно приводятся в виде графиков в каталогах для каждого конкретного механизма.

Источник

Решение. Расчет мощности электродвигателей насосов

2014-02-24
4126

Пример 1.

Расчет мощности электродвигателей насосов

Практические формулы для расчет мощности электродвигателей насосов, вентиляторов и компрессоров

Способы регулирования подачи компрессоров

Регулирование подачи компрессоров осуществляется двумя способами:

При электрическом способе подача изменяется путем изменения частоты вращения

При механическом способе подачу можно изменять тремя способами:

1. дросселированием всасывания;

2. перепуском с нагнетания на всасывание;

3. отжатием всасы­вающего клапана.

Мощность (кВт) ЭД, необходимая для вращения вала насоса

где k_з – коэффициент запаса ( 1,1. 1,4 ); γ – плотность жидкости ( для холодной во

ды γ = 9810 Н / м 3 ); Q – подача насоса, м 3 / с ( кубический метр в секунду ); H – напор насоса, м; η_п — коэффициент полезного действия передачи ( если электродвигатель и насос соединены без передачи, то η_п = 1 ); η_н — коэффициент полезного действия насоса( для цент

робежных насосов с давленим большим, чем 39000 Па, η_н = 0,6. 0,75; с давлением мень-

шим, чем 39000 Па, η_н = 0,3. 0,6 ).

Лучше всего определять КПД насоса по данным каталога.

На практике частота вращения электродвигателя не всегда одинакова с частотой вращения насоса.

Поэтому после расчета и выбора электродвигателя, частота вращения которого не совпадает с частотой вращнения насоса, надо обязательно пересчитать основные парамет

ры насоса при его неноминальной скорости.

Это позволит избежать крупных неприятностей, т.к. при несовпадении скоростей насоса и электродвигателя изменяются параметры как насоса, так и электродвигателя.

Например, у насоса мощность, напор и подача могут оказаться больше или меньше номинальных. Аналогично, мощность электродвигателя может быть больше или меньше номинальной. В первом случае электродвигатель может сгореть, во втором – рабо тать с недогрузкой.

У центробежных насосов и вентиляторов мощность электродвигателя Р , напор Н и подача Q связаны такими соотношениями:

1. мощность электродвигателя насоса по таким исходным данным

Q = 50 м 3 / ч; Н = 30 м; η_н = 0,5; n₁ = 1465 об / хв.

2. мощность Р, напор Н и подачу насосу Q, если частота вращения двигателя упа-

дет до минимального значения n₂ = 965 об / хв..

Электродвигатель и насос соединены без передачи.

1. мощность электродвигателя при n₁ = 1465 об / мин

Р₁ = k_з γ Q H / ( 1000η_пη_н ) = 1,1*9810*50*30 / ( 1000*1*0,5*3600 ) = 8,99 кВт,

где 3600 – коэффициент перевода подачи насоса из м 3 / ч ( час ) в м 3 / с ( секунду ).

2. при частоте вращения электродвигателя насоса n₂ = 965 об / мин новые значе-

ния параметров насоса такие:

из соотношения ( 1 )

Р₂ = Р₁ ( n₂ 3 / n₁ 3 ) = 8,99 ( 965 3 / 1465 3 ) = 2,63 кВт

из соотношения ( 2 )

Н₂ = Н₁ ( n₂ 2 / n₁ 2 ) = 30 ( 965 2 / 1465 2 ) = 13,1 м

из соотношения ( 3 )

Q ₂ = Q₁ ( n₂ / n₁ ) = 50 ( 965 / 1465 ) = 33 м 3 / ч.

Источник

КПД центробежных насосов

Гидравлическая мощность и КПД центробежных насосов

Гидравлическая мощность насоса

P_Г = ρ x g x Q x H [Вт]

ρ — плотность жидкости [кг/м 3 ]
g — ускорение свободного падения [м/сек 2 ]
Q — расход [м 3 /сек]
H — напор [м]

Для насосов, у которых всасывающий и напорный патрубки имеют одинаковый диаметр и находятся на одном уровне, напор можно рассчитать по упрощённой формуле:

H = (p₂ — p₁) / (ρ x g) [м]

p₂ — давление на напорном патрубке [Па]
p₁ — давление на всасывающем патрубке [Па]

Таким образом, гидравлическая мощность насоса пропорциональна перепаду давления и расходу:

Если диаметр напорного патрубка меньше диаметра всасывающего патрубка, то для расчёта гидравлической мощности насоса напор необходимо увеличить на величину:

v₂ — скорость жидкости в напорном патрубке [м/с]
v₁ — скорость жидкости во всасывающем патрубке [м/с]
Q — расход [м 3 /с]
g — ускорение свободного падения [м/с 2 ]
d₂ — внутренний диаметр напорного патрубка [м]
d₁ — внутренний диаметр всасывающего патрубка [м]

Если напорный и всасывающий патрубок расположены не на одной линии, то напор нужно ещё увеличить на разницу высот между двумя патрубками:

Потребляемая мощность насоса

Если вал насоса жёстко соединён с валом двигателя, то потребляемая мощность насоса равна механической мощности на валу электродвигателя.

КПД насоса

КПД насоса равен отношению гидравлической мощности к потребляемой:

Насос выбирается так, чтобы в рабочей точке его КПД был максимальным (см. рис.).

Механическая мощность на валу электродвигателя:

η_Д — КПД электродвигателя,
P_Э — электрическая мощность, потребляемая двигателем из сети.

Электрическая мощность, потребляемая 3-х фазным электродвигателем из сети

P_Э = √3 х U х I х cos φ

U — напряжение сети [В]
I — ток, потребляемый электродвигателем [А]
cos φ — косинус угла между векторами тока и напряжения

Выводы: как вычислить КПД насоса

• С помощью специального прибора с токовыми клещами измеряем электрическую мощность P_Э, потребляемую электродвигателем из сети. Если электродвигатель работает от преобразователя частоты, то ПЧ сам измеряет мощность и сохраняет это значение в одном из своих параметров
• С шильдика электродвигателя списываем его КПД и вычисляем мощность на валу P_В. На шильдике, конечно, указана и номинальная мощность электродвигателя, но в данном случае нас интересует мощность электродвигателя в рабочей точке насоса
• Если между двигателем и насосом существует жёсткая механическая связь (а не ременная передача, редуктор или муфта с проскальзыванием), то считаем потребляемую насосом мощность Р_П равной мощности на валу электродвигателя Р_В
• Измеряем перепад давления на напорном и всасывающем патрубках и вычисляем напор (если необходимо, то корректируем его с учётом разницы диаметров и высот напорного и всасывающего патрубков)
• Измеряем расход и рассчитываем гидравлическую мощность насоса Р_Г
• Вычисляем КПД насоса.

Если КПД насоса оказался ниже, чем вы ожидали, то стоит задуматься о профилактике, ремонте или замене насоса.

Источник