Оптимальная производительность насоса – факторы, влияющие на КПД

Насос или насосная система являются незаменимыми элементами большого количества технологических процессов. Поэтому, оборудование должно работать правильно, чтобы обеспечивать наилучшую производительность. Однако на эффективность работы насоса влияет множество факторов. КПД крупных насосов может достигать 0,92, а КПД небольших насосов — до 0,6 — 0,7 и менее. Мощность двигателя, приводящего в движение насос, всегда больше мощности насоса.

Эффективность самих насосов является наиболее важным фактором. Для насосов при одинаковых условиях работы, КПД может отличаться более чем на 15%. Если рабочие условия насоса ниже номинальных, эффективность насоса снижается, а потребление энергии растет. КПД двигателя во время работы практически не меняется, поэтому важно выбрать двигатель с высоким КПД. Правильное соответствие характеристик насоса и требований системы во многих случаях может снизить затраты на электроэнергию  в среднем на 20 процентов.

На величину КПД насоса также влияют различные потери энергии, которые случаются во время ее передачи от привода к качаемой жидкости.  Такие потери принято делить на три типа:

• Гидравлические
• Механические
• Объемные

Гидравлические потери насоса

В насосе складываются из потерь на преодоления сопротивлений (трение) в рабочем колесе и корпусе в процессе перемещения жидкости от всасывающего патрубка, к напорным и вихревым потерям. Потери на преодоление сопротивления трения очень сильно зависят от качества конструкции насосов, размеров их проточной части, качества обработки (шероховатости) стенок и поверхностей насоса. Данные потери пропорциональны квадрату скорости течения жидкости. Возникающие в насосе вихревые потери обуславливаются многими факторами. Масштабные вихревые потери возникают при резком расширении сечения или крутом повороте потока жидкости. Образовываются вихревые потери в результате отрыва потока от поверхности рабочего колеса или при режимах работы насоса вне предела его рабочих характеристик. Со временем, поверхность рабочего колеса, лопасти и т.п. неизбежно изнашивается, гидравлические потери увеличиваются, а гидравлический КПД снижается.

Механические потери насоса

Обусловлены процессами трения, возникающими в опорах радиальных и осевых подшипников, в механических торцевых уплотнениях, а также потерями на трение о рабочую жидкость образующимися при вращении рабочего колеса и вала насоса. Механические потери также очень сильно зависят от конструкции, качества изготовления и типоразмера насоса. Даже некачественная смазка подшипников и сальников может увеличить потери на трение.

Объемные потери насоса

Как правило, случаются в процессе перетекания перекачиваемой среды из области с высоким давлением в область низкого давления, через зазоры между рабочим колесом и диффузором или неподвижными деталями корпуса насоса. Например, в центробежном насосе часть жидкости из спирального отвода в обход рабочего колеса перетекает обратно во всасывающий патрубок, при этом она не поступит в напорный патрубок, хотя на нее уже была затрачена энергия