Эффективность является одним из наиболее важных параметров, описывающих конструкцию и работу насоса. В случае сальниковых насосов КПД насоса определяется как отношение полезной мощности P4, необходимой для увеличения энергии воды, прокачиваемой через насос, к мощности на валу насоса - P3. При использовании жесткой муфты мощность на валу насоса соответствует выходной мощности двигателя, обозначаемой как P2.
Полезная мощность всегда ниже мощности, подаваемой на вал насоса. Это связано с потерями энергии при работе насоса, которые состоят из гидравлических и механических потерь. Гидравлические потери возникают из-за сопротивления потока, изменений направления и скорости, а также из-за обратного потока через зазор между ротором и корпусом насоса. Механические потери возникают в результате трения в движущихся частях насоса (подшипники, механическое уплотнение).
Эффективность всего насосного агрегата является продуктом эффективности насоса и эффективности двигателя. КПД двигателя, в свою очередь, определяется как отношение мощности на валу P2 к потребляемой мощности от электрической сети P1. Рабочие характеристики как насоса, так и всего блока часто публикуются в карточных каталогах сальниковых насосов.
Эффективность сальниковых насосов немного отличается. Поскольку насос и двигатель не могут быть разделены по функциям, приводится только общий КПД, определенный как отношение полезной мощности к входной мощности, взятой из сети.
Правила выбора
Кривые производительности, помимо гидравлических характеристик, являются основным инструментом выбора насоса. Принцип выбора заключается в том, что рабочая точка насоса должна быть как можно ближе к точке максимальной эффективности (BEP). Этот выбор гарантирует не только энергоэффективную работу насоса, но и обеспечивает лучшие условия работы, включая низкий уровень шума и вибрации. Он также защищает насос от кавитации и ограничивает осевые силы, действующие на ротор.
Критерий оценки эффективности насосов полностью учтен в директивах Европейского Союза, выпущенных в рамках проекта «Экодизайн». Наиболее известной является директива ЕС 641/2009 о циркуляционных насосах без сальника в отопительных установках. Он ввел концепцию индекса энергоэффективности (EEI), которая позволяет оценивать насосы с помощью вариантов энергоэффективности и регулирования. В связи с широким использованием насосов без сальников в односемейных и многосемейных зданиях, а также в коммунальных службах, требования регламента стали широко известны в насосной среде. Немного в тени вступили в силу другие правила ЕС, касающиеся других водяных насосов. Правила № 547/2012 от 25 июня 2012 года определяют порядок определения минимальной эффективности насосов в зависимости от типа и скорости вращения. Основным параметром, определяющим минимально необходимый КПД насоса, является индикатор MEI. Значение показателя в день вступления в силу регулирования составляет MEI> 0,1. Это означает, что в день вступления директивы в силу 10% представленных на рынке насосов не будут соответствовать требуемым параметрам. Следующий крайний срок для ужесточения требований - 2015 год. Тогда минимальный приемлемый КПД насоса будет рассчитан для MEI> 0,40.
Производительность насоса
Производительность насоса измеряется в трех точках, для высоты подъема и производительности, соответствующей точке оптимальной производительности насоса (BEP), частичной нагрузке (PL - Part Load) и перегрузке (OL - Over Load).
Индикатор MEI определяет значение постоянной C, которая используется для расчета минимальной эффективности по формуле:
(ηΒΕΡ) min = 88,59 * x + 13,46 * y - 11,48 * x2 - 0,85 * y2 - 0,38 * x * y - C (тип насоса, об / мин),
где:
x = ln (нс);
y = ln (Q),
ln = натуральный логарифм,
Q = эффективность в [м3 / ч];
нс = высокоскоростной дифференциал в [л / мин];
C = значение, соответствующее индикатору MEI.
Чем выше значение индикатора MEI, константа C уменьшает его значение и, следовательно, увеличивается требуемая эффективность.
В следующей таблице указано значение C для следующих типов насосов:
* водяные насосы с осевым впуском и корпусом подшипника (ESOB),
* моноблочные насосы для воды с осевым впуском (ESCC),
* моноблочные водяные насосы с линейным осевым входом (ESCCI),
* вертикальные многоступенчатые водяные насосы (MS-V),
* многоступенчатые глубинные насосы (MSS).
Стоит отметить, что стандарты ЕС № 640/2009, касающиеся электродвигателей, дополняют пакет стандартов по эффективности насосов. Он ввел новые классы эффективности двигателя (обозначение IE) и определил минимальные требуемые значения IE.
Внимание к срокам!
С 16 июля 2011 года двигатели в диапазоне мощностей от 7,5 до 375 кВт должны соответствовать классу эффективности IE2. Однако с 1 января 2015 года требуемый класс эффективности - IE3. Исключение составляют двигатели со встроенным преобразователем частоты, для которых требуется класс IE2. Следующий этап введения правил состоится в 2017 году, когда сфера применения стандарта будет расширена и охватит двигатели мощностью от 0,75 кВт.
Информация о классе эффективности и КПД при номинальной нагрузке должна быть указана на паспортной табличке двигателя.
Приведенные правовые акты Европейского Союза четко указывают направление развития насосной техники в ближайшие годы. Приоритетом для производителей является эффективность как сальниковых, так и не сальниковых насосов. Особое внимание было уделено высокопроизводительным дискам. Поэтому новые конструкции двигателей с постоянными магнитами, а в случае стандартных двигателей класс IE3 уже стали стандартом для ведущих производителей.
Рышард Гавронек
