Формула расчета мощности электродвигателя для насоса

Формула расчета мощности электродвигателя для 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:

p2, 10 5 Па	3	4	5	6	7	8	9	10
A, 10 -3 Дж/м³	132	164	190	213	230	245	260	272

— 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
4128

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

Расчет требуемой мощности электродвигателей к центробежным насосам, подбор электродвигателей

Цель задачи: Подбор двигателя для приводов насосов проводится по мощности и частоте вращения вала насоса и двигателя на основе технических характеристик давления.

1. Определение мощности на валу насоса.

Мощность на валу насоса определяется по формуле (6)

где Q – расчетная подача насоса, м3/час; H – расчетный напор насоса, м; γ – объемный вес перекачиваемой жидкости, т/м3; η – коэффициент полезного действия насоса. Определяется по Таблице 2.3, согласно подобранного насосного агрегата.

Таблица 2.3. Технические параметры насосных агрегатов

2. Определение требуемой мощности электродвигателей к насосам.

Требуемая мощность электродвигателя к насосу Nэл определяется как произведение потребляемой мощности на валу насоса Nn и коэффициент запаса Kз, учитывающий возможные отклонения фактической характеристики насоса и режима его работы от расчетного режима. Находится по формуле (7)

где Nn – потребляемой мощности на валу насоса; Kз – коэффициент запаса.

Значение коэффициента запаса к расчетной потребляемой мощности на валу насосов следует принимать: до 500 кВт Kз=1,15, более 500 кВт Kз=1,10.

После установления необходимой мощности двигателя, производится его выбор, на основании Таблицы 2.3.

Аналогичный расчет производится для подпорных насосных агрегатов.

Практическая работа №3. Пересчет характеристик центробежных насосов с воды на вязкую нефть

Произвести перерасчет характеристик насоса с воды на вязкую жидкость в соответствии с Ходом выполнения, результаты представить в виде отчета (форматы word и excel).

В соответствии с расчетными формулами, с применением технических характеристик насосов, заимствованных из каталога, произвести заполнение приводимой таблицы для 5 значений подачи при максимальном КПД насоса.

В каталогах приводятся характеристики центробежных насосов, снятые на воде. При перекачке маловязких нефтей и нефтепродуктов эти характеристики не изменяются. Однако с увеличением вязкости перекачиваемой жидкости напорная характеристика и КПД насоса падают, а потребляемая мощность возрастает. Меняется также давление насыщенных паров и значение кавитационного запаса.

Формулы для расчета параметров работы насоса на нефти , , по известным параметрам работы на воде Н В, Q В, имеют вид:

где , , — коэффициенты пересчета соответственно напора, подачи и КПД насоса с воды на нефть.

В методике пересчета характеристик магистральных насосов в качестве параметра, характеризующего течение перекачиваемой жидкости в рабочем колесе, используется число Рейнольдса

где n – число оборотов ротора насоса,

Д 2 – наружный диаметр рабочего колеса,

— расчетная вязкость нефти.

Условную границу перехода режима течения жидкости из автомодельной области в область зависящих от вязкости значений параметров насоса определяют переходное и граничное число Рейнольдса и , вычисляемые по формулам:

где n s — коэффициент быстроходности насоса, равный

В этой формуле Q НОМ и Н НОМ – подача и напор при работе на воде с максимальным КПД, n – частота вращения (об/мин).

Зная число Re п, можно найти предельное значение вязкости, начиная с которой необходимо вести пересчет характеристик насоса:

Если величина меньше расчетной вязкости , то характеристики насоса пересчитываются с воды на нефть.

Для вычисления коэффициентов пересчета напора, подачи и КПД используются следующие формулы:

Источник