Co znamená výkon čerpadla?

Výkon je spolu s tlakem a výkonem jedním z nejdůležitějších parametrů čerpadla. Hodnota těchto vlastností je určujícím kritériem při výběru zařízení. Nákup čerpací jednotky začíná určením, zda výkon zařízení odpovídá požadavkům. O tom bude řeč v našem dnešním článku.

Jaký je výkon čerpadla

Výkon čerpadla, také známý jako průtok nebo objemový průtok, se vztahuje k objemu kapaliny čerpané zařízením za jednotku času. Parametr je označen písmenem Q. Hlavními jednotkami měření jsou m3/s, m3/h, l/s, l/h. Maximální hodnota této technické charakteristiky je uvedena na identifikačním štítku každého čerpadla – typovém štítku.

Kapacita zahrnuje pouze skutečně přemístěný objem kapaliny, zpětný únik se nebere v úvahu. Poměr teoretických a skutečných nákladů se nazývá objemová účinnost. Moderní čerpací zařízení má velmi vysokou úroveň těsnění, takže skutečný výkon je téměř stejný jako teoretický.

Někdy se místo objemového průtoku používá hmotnostní průtok. V této situaci se průtok neměří objemem, ale hmotností tekutiny, která se pohybuje za jednotku času. Hmotnostní tok je označen písmenem G.

Vztah mezi hmotnostním a objemovým průtokem je vyjádřen vzorcem:

Kde ρ – hustota čerpaného kapalného média.

Způsoby měření výkonu

• Rotametr. Zařízení je skleněná trubice s plovákem, mírně se rozšiřující nahoře. Rotametr je zabudován do potrubí, pro měření je přístroj vybaven stupnicí a kalibračním grafem. Jak se posuv zvyšuje, plovák stoupá. Typ kalibračního grafu je dán konstrukcí měřicího zařízení a vlastnostmi kapalného média.
• Diferenční tlakoměr s měřicí membránou. Zařízení vypadá jako trubice ve tvaru U obsahující kapalinu. V potrubí je umístěna membrána ve formě přepážky s otvorem, trubka je spojena dvěma hadicemi spojenými před membránou a za ní. Kapaliny v potrubí a diferenční tlakoměr se nemísí. Tlak čerpaného kapalného média po průchodu membránou klesá. Hadice přenášejí tlak do kapaliny v trubici ve tvaru U. Čím vyšší je výkon, tím větší je rozdíl tlaků na obou stranách membrány a tím větší je rozdíl mezi hladinami kapalin ve dvou větvích diferenční tlakové trubky. Naměřené hodnoty diferenčního tlakoměru jsou převedeny na přívod pomocí kalibračního grafu.
• Automatické měřicí přístroje. Informace o dávkovaném množství je přenášena do počítače ve formě elektrického signálu.

Co ovlivňuje výkon?

Spotřební vlastnosti čerpadla jsou vyjádřeny závislostí tlaku na přívodu. Maximální průtok odpovídá minimálnímu tlaku a naopak.

Graf závislosti je získán experimentálně a je součástí průvodní technické dokumentace. Pokud z nějakého důvodu nejsou příslušné informace k dispozici, jsou požadovány u výrobce nebo je zařízení nezávisle testováno na místě.

Dlouhodobý nepřerušovaný provoz čerpadla je možný pouze tehdy, pokud výkon odpovídá provozním podmínkám. Obvykle je požadovaný objemový průtok znám předem, protože zařízení je vybráno pro konkrétní potrubní systém.

Produktivita, m³/h	Vhodný typ čerpadla
Do 10	Sudová, dávkovací čerpadla, šneková, oběžné kolo, poloponorné odstředivé, membránové, chemické odstředivky, dezinfekční zařízení
10 – 100	Šnekové, oběžné kolo, poloponorné odstředivé, membránové, chemické odstředivé

Každý typ čerpacího zařízení se používá ve specifické aplikaci. V některých případech se možné oblasti použití překrývají. Například šroubová čerpadla v některých oblastech úspěšně konkurují odstředivým čerpadlům.

Pokud několik typů čerpadel vyhovuje provozním požadavkům najednou, dává se přednost zařízení nejvhodnějšímu pro konkrétní výkonovou hodnotu. Zohledňují cenu a provozní náklady včetně množství spotřebované energie a nákladů na údržbu či opravy.

Výpočet výkonu, vztah k typu čerpadla

Konstrukce a princip činnosti čerpadla ovlivňují výkonové charakteristiky a způsob výpočtu. Hodnota parametru odráží frekvenci otáček nebo zdvihů, vlastnosti kapaliny a vlastnosti potrubí. Se samonasáváním, rostoucí hustotou a viskozitou kapaliny se průtok snižuje.

Odstředivé

Odstředivá čerpadla vykazují vysoký výkon a vyznačují se rovnoměrným průtokem, ale výkon prudce klesá s rostoucím tlakem. Z hlediska tlaku jsou modely odstředivého typu horší než zařízení s membránou, šroubem nebo oběžným kolem.

S rostoucí produktivitou se zvyšuje spotřeba energie a účinnost prochází maximální hodnotou a začíná klesat. Nejvýhodnějšího provozního režimu při dané rychlosti je dosaženo při maximální účinnosti.

Závislost tlaku, příkonu a účinnosti na výkonu při konstantních otáčkách se projevuje v univerzální charakteristice. Indikátory závislosti se získávají během kontrolních testů.

Odstředivá čerpadla s několika koly na jedné hřídeli se nazývají vícestupňová. Kapalina střídavě protéká každým z kol. Při stejném objemovém průtoku jako jednostupňové čerpadlo bude mít vícestupňové zařízení vyšší tlak.

Způsoby ovládání krmiva:

• Změna rychlosti oběžného kola. S klesající rychlostí kola klesá výkon čerpadla. Tento způsob nastavení je z energetického hlediska nejúčinnější, protože se snížením dodávky se sníží tlak čerpadla a tím se sníží spotřeba elektřiny. Až do relativně nedávné doby bránily širokému použití této metody vysoké náklady na frekvenční měniče. Průmysl dnes sériově vyrábí frekvenční měniče odpovídající kvality, ceny klesly, což ovlivnilo situaci ve prospěch tohoto způsobu regulace.
• Změna polohy ventilu na tlakovém potrubí. Změny produktivity je dosaženo regulací hydraulického odporu v potrubním systému ventilem. Čím více je ventil otevřený, tím vyšší je průtok. Tato metoda je jednodušší než změna rychlosti, ale je dražší z hlediska spotřeby energie. Při poklesu výkonu o polohu ventilu klesá účinnost a zvyšuje se tlak. Tento jev je doprovázen plýtváním výdejem energie.
• Obcházení. Produktivita je regulována obtokem – obtokem s ventilem pro odvedení části kapaliny z tlakového potrubí do sacího potrubí. Posuv se mění podle polohy ventilu. Velikost změny může být určena rozdílem v odečtech dvou diferenčních tlakoměrů instalovaných před a za bypassem. Při otevření obtokového ventilu se zvyšuje výkon a spotřeba energie a snižuje se účinnost. Z tohoto důvodu je tento způsob úpravy přívodu energeticky méně účinný ve srovnání se změnou otáček kola.

Objemový průtok zařízení odstředivého typu je určen vzorcem:

• Q – produktivita, m³/s
• b₁, b₂ – šířka kola na vnitřním a vnějším obvodu, m
• D₁, D₂ – vnější průměr vtoku a kola, m
• σ – tloušťka čepele, m
• z – počet lopatek
• c₁, c₂ – radiální složky absolutní rychlosti na vstupu a výstupu kola, m/s

Membrána

Jednotky membránového typu zajišťují vysoký tlak ve výtlačném potrubí, přičemž velikost tlaku nemá prakticky žádný vliv na výkon. V důsledku setrvačnosti pohybu pracují membránová zařízení s nízkou frekvencí, což má za následek nízký průtok.

Šroub

U šroubových čerpadel je kapalina čerpána otáčením jednoho nebo více do sebe zapadajících šroubů. Profil šroubů umožňuje hermeticky oddělit oblast výtlaku od oblasti sání.

Při otáčení šroubů se v prohlubních mezi pouzdrem a šroubem vytvoří zóny uzavřeného prostoru naplněné kapalinou. Kapalné médium se postupně pohybuje podél osy šroubovice směrem k oblasti výtlaku.

Rotačnímu pohybu šroubových čerpadel na rozdíl od membránových čerpadel nebrání setrvačnost. Zařízení tohoto typu mohou pracovat na vysokých frekvencích a vykazovat výkon srovnatelný s modely s odstředivým principem činnosti, zejména vícestupňové s průměrnými hodnotami posuvu.

Výkon čerpacích jednotek se šnekovým provedením se zvyšuje s rostoucí rychlostí, přičemž tlak se nemění. Modely s více šrouby mají větší velikost posuvu než modely s jedním šroubem.

Průtok čerpadla s jedním šroubem se vypočítá podle vzorce:

• Q – produktivita, m³/s
• ε – excentricita, m
• D – průměr šroubu, m
• T – stoupání šroubové plochy statoru, m
• n – otáčky rotoru, sek−1
• η_V – objemová účinnost

oběžné kolo

Výkon oběžného čerpadla přímo závisí na otáčkách hřídele elektromotoru. Z tohoto důvodu je zařízení vhodné pro použití jako dávkovací čerpadlo.

Modely s oběžným kolem kombinují výhody jednotek s odstředivým principem činnosti a objemovým typem. Vysoké úrovně tlaku a průtoku zůstávají dosažitelné, přičemž zároveň zůstává možná schopnost čerpat husté kapaliny s vysokou viskozitou.

Dávkovací čerpadla

Objemový průtok dávkovacích čerpadel je regulován přísněji ve srovnání s jinými typy čerpadel, protože hlavním požadavkem na dávkovací zařízení je přesnost dávkování pohybované tekutiny.

• Ruční ovládání. Hodnota posuvu se nastavuje otáčením nastavovacího knoflíku.
• Servo. Zdvih čerpadla je omezen na požadovanou hodnotu, dávkování se provádí automaticky. Při výpadku proudu je povoleno ruční nastavení.
• Frekvenční měnič. Nastavení se provádí pomocí elektronické řídicí jednotky s displejem. Ruční nastavení je možné.

Mezi různými typy dávkovacích čerpadel mají z hlediska výkonu a tlaku prvenství elektromechanická zařízení, na druhém místě jsou elektromagnetická zařízení a řadu uzavírají jednotky s peristaltickým principem činnosti.

Pokud se rozhodnete pořídit si čerpadlo do vlastního vodovodního nebo topného systému, je potřeba vše pečlivě prostudovat. Jedním z parametrů je výkon čerpadla. U domácích a průmyslových spotřebičů je to jiné. Spotřeba elektrické energie závisí na síle čerpadla. U čerpadel pro domácnost je výkon menší než u průmyslových. Při výběru počítejte s množstvím spotřebované vody.

Odstředivé ponorné čerpadlo pro domácnost

Hydraulický výkon a účinnost odstředivého čerpadla

Odstředivá jednotka je hydraulický mechanismus, který přeměňuje aktivitu z motoru na energii vodního proudu.

Odstředivé čerpadlo obsahuje elektrický pohon a část, která odčerpává vodu. Výkon čerpadla dodávaný na jeho hřídel je vstupním výkonem.

Hydraulický výkon odstředivého čerpadla je důsledkem činnosti čerpadla ve formě spotřeby vody a tlaku. Měřeno v kW. Označeno P4.

Čerpadlo a potřebné příslušenství k němu můžete zakoupit u nás internetový obchod.

Co je účinnost čerpadla: účinnost je vztah mezi užitečným výkonem a spotřebovaným výkonem. Účinnost čerpadla nemůže překročit jednotku.

Příkon čerpadla – výkon, který čerpadlo spotřebuje během provozu.

Výkon čerpadla může být částečně ztracen a tyto ztráty mohou být hydraulické, mechanické a objemové. Účinnost čerpadla ukazuje stupeň vysoké kvality v hydraulickém i mechanickém uspořádání.

Pokud analyzujete, proč dochází ke ztrátám v čerpadle, můžete najít řešení, jak zvýšit účinnost čerpadla.

Výpočet užitečného výkonu čerpadla

Mechanismus hydraulických jednotek je založen na aplikaci hydraulických principů.

Užitečný výkon čerpadla se vynakládá na přenos energie do čerpané vody.

Vzorce pro výpočet výkonu odstředivého zařízení
Jak určit výkon a účinnost čerpadla pomocí vzorce je znázorněno na obrázku níže.

Vzorec pro výpočet hydraulického výkonu čerpadla

Výpočet výkonu čerpadla

Pro výpočet produktivity se berou v úvahu následující ukazatele:

• průměrná spotřeba lidské vody za hodinu;
• spotřeba vody na zavlažování (v případě potřeby).

Pro stanovení objemové účinnosti čerpadla (poměr průtoku vody k teoretické hodnotě) je nutné tuto hodnotu vypočítat. Je nutné vynásobit objem vody zpracované za otáčku počtem otáček za minutu, které čerpadlo vykoná.

Účinnost pro průmyslová čerpadla

Odstředivá jednotka. Účinnost čerpadla závisí na provozním postupu a konstrukčních vlastnostech. Čím větší je výkon pohonu, tím vyšší je účinnost.

Čerpadla s magnetickou spojkou mají přibližně stejnou účinnost jako výše uvedená zařízení. Důležitý je materiál, ze kterého je vyroben zadní utěsněný kryt, který se instaluje mezi dva magnety – master a slave. Pokud materiál vede proud, účinnost výrazně klesá.

Čerpadlo s magnetickou spojkou

Šnekové zařízení trpí velkými mechanickými ztrátami v důsledku tření mezi rotorem a startérem. Účinnost těchto zařízení je přibližně 60 %.

Oběžné čerpadlo je schopno čerpat vodu velmi opatrně. Způsobuje vysoké mechanické ztráty.

Pneumatické membránové čerpadlo nemá motor. Funguje pomocí stlačeného vzduchu. Účinnost tohoto zařízení zcela závisí na účinnosti vzduchového kompresoru.

Jak vypočítat účinnost čerpadla

Účinnost čerpadla – charakterizuje účinnost zařízení. To je poměr užitečné energie k energii vynaložené.

• P1 – hydraulický výkon;
• P2 – utraceno.

Co je potřeba k výpočtu účinnosti:

• Speciální přístroje s proudovými kleštěmi. Určují elektrickou sílu, kterou motor odebírá ze sítě.
• Pokud je mezi motorem a čerpadlem mechanické spojení, vypočítá se výkon spotřebovaný čerpadlem, stejně jako výkon na hřídeli čerpadla.
• Změříme průtok a vypočítáme hydraulický výkon.

Pokud je účinnost nižší, je nutné čerpadlo opravit nebo vyměnit.

Zařízení oběhového čerpadla

Cirkulační čerpadlo nezbytné pro cirkulaci vody a udržování tlaku ve vodovodním potrubí. Pokud je toto zařízení instalováno v topném systému, bude teplota tepla potrubím distribuována rovnoměrně. Zařízení zabraňuje poruchám ve vodovodním systému a snižuje spotřebu energie.

Konstrukce oběhového čerpadla:

• kovové pouzdro;
• rotor;
• oběžné kolo.

Detailní návrh oběhového aparátu

K čemu slouží oběhové čerpadlo?

Tato zařízení se používají v oblastech, jako jsou:

• topení;
• přívod teplé vody;
• “teplá podlaha”;
• ventilační systém;
• kanalizace.

Podrobnější informace o oběhových čerpadlech, jejich výpočtu a výběru jsou uvedeny ve videu

Odrůdy pump

Oběžné čerpadlo je typ hydraulického mechanismu, který má flexibilní desky. K čerpání vody dochází podobně jako při provozu deskového zařízení. Výhody tohoto čerpadla:

• jednoduchost samotného zařízení;
• schopnost čerpat viskózní kapaliny;
• schopnost obrátit se;
• snadnost použití.

• některé části rychle selžou;
• pokud zařízení běží na sucho po dlouhou dobu, oběžné kolo se rychle zlomí;
• Ne všechny teploty čerpaného média jsou vhodné pro zařízení.

Šnekové čerpadlo je hydraulické zařízení, jehož hlavní částí je šroubový pár, jehož součástí je šroub a klec.

Výhody těchto jednotek:

• šroubová čerpadla není nutné předem plnit pracovním médiem;
• šroubové čerpadlo má vysokou účinnost;
• Tato zařízení mohou pracovat obráceně.

• citlivý na chod na sucho;

Obsluha těchto zařízení vyžaduje určité znalosti.

Průmyslové šroubové čerpadlo

Membránové-pneumatické čerpadlo je jedním z nejspolehlivějších mechanismů pro čerpání kapalin. Jeho výhody:

• trvanlivost;
• těsnost;
• kompaktnost;
• suchý provoz bez poškození;
• snadnost použití.

Čerpadlo s magnetickou spojkou je mechanismus pro čerpání kapaliny, jehož oběžné kolo se pod vlivem magnetického pole otáčí v utěsněné kapsli, která zabraňuje únikům.

Čerpadlo s magnetickou spojkou

Výběr čerpadla podle konstrukce a pracovního bodu

Obecný výběr. Ponorné a není ponořen do čerpané kapaliny.

Výběr podle účelu. Jednostupňové a vícestupňové. Cirkulace (topný systém), fekální, odvodnění (odvod vody), studny a vrty (vodovod).

Výběr podle návrhu. Se suchým a mokrým rotorem (cirkulační), vertikální a horizontální, monoblokový a konzolový (odstředivý), s vestavěným a vzdáleným ejektorem (odstředivý), poloponorný, drenážní, kanalizační stanice.

Pracovní proces lamelového čerpadla

Doba působení odporových sil vzhledem k ose působí proti otáčení oběžného kola. V tomto ohledu jsou lopatky profilovány s ohledem na rychlost posuvu, rychlost a směr pohybu pracovního média. Většina energie se přenese do vody, zbytek energie se ztratí při překonávání odporu.

Doporučení pro instalaci čerpadel

Při instalaci čerpadel do topného systému stojí za zvážení, že:

• zařízení je zabudováno tak, že hřídel zaujme vodorovnou polohu;
• připevněné pomocí nastavitelného klíče;
• Připojení se provádí přesně podle schématu.

Při sledování videa se můžete naučit, jak správně nainstalovat oběhové čerpadlo

Nejdůležitější znaky

Čerpadla se na základě své funkčnosti dělí na vodní čerpadla a čerpadla pro topný systém. Jsou domácí a průmyslové. Při výběru modelu je důležité zvážit průtok a výkon čerpadla.

Víte, jaký výkon má vaše čerpadlo?