Понятие о мощности насоса и насосной установки, к.п.д. насоса

Ранее указывалось, что напор, развиваемый насосом, численно равен мощности, переданной в насосе 1 кг прошедшей через него жидкости. За 1 сек через насос проходит Q м³, или кг жидкости ( - объемный вес жидкости), поэтому полезная мощность насоса будет равна:

Для выражения мощности в киловаттах в формулу вводится переводной коэффициент 102 (так как 1 кВт = 102 кгм/сек):

          (2 - 14)

Если бы насос подавал теоретический расход Q_т с теоретическим напором Н_т, то теоретическая мощность насоса была бы записана так:

              (2-15)

Потребляемая насосом мощность N (мощность на валу насоса) больше полезной мощности N_пол  на величину всех потерь мощности в насосе. Эти потери оцениваются полным к. п. д. насоса h, который равен отношению полезной мощности насоса к потребляемой:

                                    (2 - 16)

Отсюда потребляемая насосом мощность будет равна:

                                  (2 - 17)

У современных крупных насосов полный к. п. д. достигает 0,9, у малых же он значительно меньше - не превышает 0,6.

Сопоставляя потребляемую насосом мощность N и его теоретическую мощность N_Т, можно заметить, что последняя представляет собой мощность, переданную насосом жидкости после преодоления механических сопротивлений в нем (трение в подшипниках, сальниках и пр.). В таком случае отношение теоретической мощности N_Т к затраченной, то есть мощности на валу насоса N, будет определять механический к. п. д. насоса:

                       (2 - 18)

Заменяя в уравнении (2-18) величины N_Т и N их значениями из выражений (2-15) и (2-17) и учитывая уравнения (2-6) и (2-13), будем иметь:

Отсюда

                             (2 - 19)

Полученное выражение, наглядно представляющее взаимосвязь между общим к. п. д. насоса и его частными значениями, зависящими от состояния отдельных конструктивных элементов насоса, имеет большое практическое значение в эксплуатационной практике.

Двигатель обычно соединяется с насосом при помощи специальных муфт, имеющих к. п. д., равный единице. В таком случае величина потребляемой насосом мощности, по выражению (2-17), или, как говорят, мощность на валу насоса (N), и будет равна используемой мощности двигателя. Однако, учитывая возможные перегрузки, необходимо иметь некоторый запас в мощности двигателя, поэтому его мощность следует подсчитывать по формуле:

                               (2 - 20)

где k = 1,08-1,5 - коэффициент запаса, принимаемый по справочным данным (для двигателей мощностью более 100 кВт принимают k = 1,08-1,1; с уменьшением мощности k увеличивается).

Все другие передачи крутящего момента (ременные, зубчатые и пр.) имеют к. п. д., меньший единицы; поэто­му в таких случаях определение мощности двигателя следует производить по формуле:

                                 (2 - 21)

где: h_пер - коэффициент полезного действия передачи.
Мощность двигателя насосной установки, определенную по уравнениям (2-20) или (2-21), часто называют установленной мощностью насосного агрегата.

Нужно иметь в виду, что каждый двигатель сам потребляет энергию извне (например, электродвигатель) и имеет собственный к. п. д.; поэтому мощность, потребляемая самим двигателем (мощность на его клеммах), будет записываться так:

                                 (2 - 22)

Указанная величина и будет представлять мощность, потребляемую насосной установкой.

Для учета израсходованной электроэнергии на насосных станциях применяются электрические счетчики, устанавливаемые на щитах управления в стороне от двигателей. Поэтому их показания включают не только мощность, фактически потребленную двигателем по уравнению (2-22), но и мощность, потерянную в проводке между двигателем и прибором. Эта учитываемая на щите мощность определяется выражением:

                                   (2 - 23)

где h_пр - к. п. д. электропроводки между двигателем и прибором.