Основные принципы подбора насосов. Расчет насосов

Выбирать подходящий насос следует с учетом возможности работы агрегата в нескольких режимах, при этом его мощность должна превышать расчетную мощность на 5-10 процентов

Расчет расхода и напора воды

Таблица подбора насосов для скважин.

Выбор насосного оборудования надо осуществлять, учитывая предполагаемый расход воды для участка и дома:

• для душа – 0,2-0,7 л/с;
• для джакузи – 0,4-1,4 л/с;
• для ванны со стандартными смесителями – 0,3-1,1 л/с;
• для раковины, мойки на кухне и в санузлах – 0,2-0,7 л/с;
• для кранов с распылителями – 0,15-0,5 л/с;
• для унитаза – 0,1-0,4 л/с;
• для биде – 0,1-0,4 л/с;
• для писсуара – 0,2-0,7 л/с;
• для стиральной машины – 0,2-0,7 л/с;
• для посудомоечной машины – 0,2-0,7 л/с;
• для поливочных кранов и систем – 0,45-1,5 л/с.

Чтобы вычислить напор, необходимо помнить, что давление в трубах должно составлять 2-3 атмосферы, а избыточная мощность насоса не должна превышать 20 м. Например, глубина погружения составляет 10 м от уровня грунта, тогда расчетные потери будут равны 3 м. В этом случае напор рассчитывается так: глубина скважины + подача воды по вертикальному стволу + высота над уровнем грунта верхней точки водоразбора + избыточное давление + расчетные потери. Для данного примера расчет будет следующим: 15 + 1 + 5 + 25 + 3 = 49 м.

При суммировании примерного расхода за единицу времени надо учитывать и то, что одновременно открываются 5-6 кранов или используется аналогичное количество точек водоразбора. Учитывается количество проживающих, наличие теплиц на участке, сада и прочие параметры. Без этих данных правильный подбор невозможен.

1 Область применения и характеристики

Характерными чертами сетевых насосных устройств являются простота монтажа и неприхотливость в обслуживании. Такие материалы, как качественная сталь и серый чугун, из которых изготавливается подобная техника, способствуют повышению запаса прочности и долговечности насоса. Технические характеристики сетевых насосов позволяют им работать с преимущественно чистой водой, которая не должна содержать твердые части диаметром больше 0,2 мм, а также, более 5 мг/л механических примесей.

Чаще всего применяются сетевые насосные аппараты с целью создания циркуляции воды в теплофикационных сетях, а также для обслуживания бойлерной (подогревательной) сетевой установки. Изготавливаются такие агрегаты как с одной передачей, так и в 2-ступенчатом варианте. Привод функционирует за счет электрических силовых агрегатов (двигателей). Имеют вид горизонтальных насосов.

Агрегаты также включают в свое устройство:

• корпус с горизонтальным разъемом;
• рабочее колесо с двусторонним входом воды;
• подшипники, вал и концевые уплотнительные элементы;
• камеры для концевых уплотнений и фланцы для крепления подшипников, установленные в корпус;
• подшипники качения, которые служат опорой для ротора;
• роликовый или шариковый опорный подшипник для привода;
• подшипник для радиальной оси.

Средняя подача воды аппаратов для котельных составляет 450-500 кубометров в час, напор в районе 50-70 м, а такой параметр, как давление на входе, варьируется в пределах 16 килограммов на один квадратный сантиметр. Насосы, назначение которых заключается в циркуляции горячей воды в небольших отопительных системах, имеют меньшие показатели мощности и производительности, но и стоят они на порядок дешевле.

Сфера применения сетевых изделий не ограничивается только системами отопления, в частности, котельными. Это оборудование с успехом используют для подачи ГСМ на базы, склады и промышленные предприятия, для подкачки реагентов в водоочистные сооружения, а также в водоподготовительных системах, предназначенных для подкачки воды в системы водяного снабжения при падении уровня давления в трубах. Вместе с тем, применение такому оборудованию находится и при очистке резервуаров, а также хранилищ для такого вещества, как мазут.

Как подобрать циркуляционный насос для отопления

Для подбора оборудования с учетом наиболее подходящих параметров необходимо воспользоваться определенными формулами
. Однако, только специалисты знают, какие именно формулы необходимо использовать в каждом конкретном случае. А если устройство подбирает незнающий человек, то следует воспользоваться следующими рекомендациями:

• Маркировка циркуляционного насоса
  . Например, оборудование Grundfos UPS 25-50, где первые две цифры указывают диаметр резьбы гаек – 25 миллиметров (1 дюйм), которые поставляются в комплекте с устройством. Еще существуют насосы с диаметром гаек 32 миллиметра (1,25 дюйма). Вторые две цифры – это максимальная высота подъема теплоносителя в системе отопления – 5 метров, то есть при помощи циркуляционного насоса может создаваться избыточное давление не более 0,5 атмосфер. Также существуют насосы, в которых высота подъема равна 3, 4, 6 и 8 метров.
• Производительность агрегата
  . Является главным параметром, определяющим работу агрегата. Представлен объемом теплоносителя, перекачиваемого с помощью насоса. Для расчета применяется формула:
  • Q=N:(t2-t1),
    
  • где N – мощность источника тепла. Это может быть котел либо газовая колонка;
  • t 1 – показывает температуру воды, которая находится в обратном трубопроводе. Как правило, она равняется +65-70 0 С;
  • t 2 – показывает температуру воды, которая находится в подающем трубопроводе (выходит из котла или газовой колонки). Зачастую котел поддерживает +90-95 0 С.
  • Расчет системы отопления и ее потерь осуществляется для того, чтобы правильно выбрать расчетные параметры того агрегата, который способен справиться с сопротивлением в системе отопления.
• Уровень подъема системы отопления
  . Показывает максимальный напор, на который способна отопительная система. Это суммарная величина гидравлического сопротивления в системе отопления. При расчетах гидравлического сопротивления не учитывается этажность обогреваемого здания с замкнутой отопительной системой. В таком случае берется среднее значение – 2-4 метра водяного столба. В малоэтажных домах с традиционной системой отопления этот показатель идентичен.
• Потребность здания в энергии. Это еще один параметр, который стоит учитывать при выборе циркуляционного насоса, хоть и косвенно. Этот показатель указывается в паспорте здания во время его проектирования. Если эти значения отсутствуют, их можно рассчитать. Каждая страна имеет свои стандарты тепла на один квадратный метр. По европейским стандартам для отопления 1 квадратного метра одно- или двухквартирного здания требуется 100 Вт, для многоквартирного здания – 70 Вт. Российский стандарт представлен в СНиПе 2.04.05-91.
• Расход электроэнергии
  . Любой циркуляционный насос отопления обладает тремя положениями подключения в электрическую сеть. Все сведенья по поводу потребления насосом электрического тока содержатся в табличке на корпусе агрегата (параметры нагрузки). Каждому положению переключателя соответствует новая производительность насоса, то есть количество теплоносителя в час, перекачиваемого устройством по системе отопления. Третье положение переключателя показывает максимальную производительность данного агрегата, а показатель максимального потребления тока насосом указывается в табличке на корпусе насоса.

Оборудование, выпускаемое серийно, имеют усредненные характеристики. Поэтому необходимо учитывать индивидуальность каждой системы отопления.

Какой гидроаккумулятор необходим

Таблица подбора гидроаккумулятора.

Для правильного выбора насоса необходимо внимание уделить и тому, какой именно гидроаккумулятор будет использоваться. Назначение его состоит в том, чтобы накапливать определенный объем воды для предотвращения частого включения самого насоса

При достижении определенного объема воды насос выключается, пока вода не будет израсходована. Каждый насос имеет разрешенное количество пусков за час, превышать которое не рекомендуется.

Обычно это 20 пусков, которые при отсутствии гидроаккумулятора будут осуществляться при каждом открытии крана. А вот при наличии бака такие включения будут редкими, что продлит срок службы всего оборудования.

Рассчитать объем бака можно, используя формулу V=Q max*250*(Pset+1+ ΔР)/(Nmax*k* ΔР), где

• Qmax – это максимальное значение расхода воды;
• Pset – давление при включении насоса;
• ΔР – это разница, которая наблюдается при включении и выключении насоса;
• Nmax – допустимое за час число включений и выключений, обычно оно указывается производителем для каждой модели отдельно;
• K = 0,9.

При выборе насоса необходимо учитывать, что давление в нем воздушной массы составляет всегда 0,8-0,9 бар.

Фильтрующие насосы

Фильтрация воды должна быть обязательно. Если ее не осуществлять, то на поверхности появится зеленоватый налет, водоросли, размножатся бактерии. Бассейн станет больше похож на обычный пруд, и его будет тяжело постоянно очищать от ила и других загрязнений.

Этот тип насоса вбирает в себя воду и пропускает ее через фильтр песочного или бумажного типа, а затем весь очищенный объем под напором выпускает обратно в водоем. Такая установка подходит только для очищения от механических загрязнений. Если нужно устранить микробы и бактерии, необходимо дополнительно установить оборудование — озонатор. А если такая покупка слишком тяжела для бюджета, можно использовать химикаты или хлор, а не насосный очиститель.

Циркуляционные насосы

Эти установки обеспечивают постоянное обновление потоков воды. Благодаря им из воды удаляются крупные частицы, снижается риск образования водорослей. При этом вода выглядит чистой и равномерно прогревается, а выкачивание происходит почти бесшумно.

Виды устройств:

• вихревые;
• центробежные.

Центробежные быстрее и стоят меньше, но могут забирать воду только в одном направлении и должны использоваться в небольших водоемах. Вихревые отличаются более сложным устройством, повышенной ценой. Они могут забирать воду сразу в нескольких направлениях, но при этом более шумные. Если нужно недорогое устройство с тихой работой, лучше брать центробежный тип.

Какая схема котельной видео

Если задумали строить котельную, не лишним будет, конечно, заглянуть в учебник, вспомнить, что такое тепломеханическая система и т.д. Но можно посмотреть предложенные готовые схему, обсудить их со специалистами, и выбрать подходящую с учетом всех современных возможностей.

Насосы
— устройства для напорного перемещения главным образом жидкостей с сообщением им энергии.

Сетевой насос системы отопления и вентиляции.
Этот насос служит для циркуляции воды в тепловой сети. Его выбирают по расходу сетевой воды из расчёта тепловой схемы. Сетевые насосы устанавливаются на обратной линии тепловой сети, где температура сетевой воды не превышает 70 оС.

Рециркуляционные (котловые, антиконденсационные, антиконденсатные) насосы
устанавливаются в котельных с водогрейными котлами для частичной подачи горячей сетевой воды в трубопровод, подводящий воду к водогрейному котлу.

В соответствии со СНиП И-35-76 (п. 9.23) установка рециркуляционных насосов производится в случае требования заводами-изготовителями водогрейных котлов постоянной температуры воды на входе или выходе котла. Как правило, необходимо предусматривать общие рециркуляционные насосы для всех водогрейных котлов. Количество насосов должно быть не менее двух. Производительность рециркуляционного насоса определяется из уравнения баланса смешивающихся потоков сетевой воды в обратной линии и горячей воды на выходе из водогрейного котла. Регулирование температуры воды, поступающей в водогрейный котел, и температуры воды, отпускаемой потребителям, осуществляется следующим образом. Количество воды, подаваемое рециркуляционным насосом, регулируется так, чтобы получить необходимую температуру воды на входе в водогрейный котел. Однако при этом температура воды на выходе из котла может оказаться выше температуры, необходимой потребителям. Для поддержания заданной температуры воды, отпускаемой потребителям, часть воды из обратной линии по перемычке направляется в прямую линию. Количество воды, отбираемой из обратной линии в прямую, регулируется регулятором температуры сетевой воды.

Подпиточный насос.
Предназначены для восполнения утечки воды из системы теплоснабжения, количество воды необходимое для покрытия утечек определяется в расчёте тепловой схемы. Производительность подпиточных насосов выбирается равной удвоенной величине полученного количества воды для восполнения возможной аварийной подпитки.

Необходимый напор подпиточных насосов определяется давлением воды в обратной магистрали и сопротивлением трубопроводов и арматуры на линии подпитки, число подпиточных насосов должно быть не менее 2-х, один из которых резервный.

Для функционирования современной системы отопления, оснащенной принудительным движением теплоносителя по контурам, используется циркуляционный насос. Именно благодаря этому устройству теплоноситель движется по магистралям системы отопления, а также насос используется в системе теплый пол и системе рециркуляции ГВС. Сложные многоконтурные системы больших домов могут оснащаться несколькими циркуляционными агрегатами.

Чтобы добиться эффективной теплоотдачи системы отопления необходимо, чтобы параметры циркуляционного насоса соответствовали параметрам системы. Для ориентирования в теме, как выбрать циркуляционный насос для системы отопления с учетом источника тепла (котла), следует ознакомиться с устройством и параметрами насоса.

Расчёт и Подбор центробежного Насоса по параметрам

Подбор центробежного насоса

Для подбора центробежного насоса используют графическую зависимость напора от подачи, которая индивидуальна для каждой модели и приводится в каталогах производителей.

Методика подбора центробежного насоса зависит от возложенных на него задач. Чтобы подобрать повысительный насос — задаются подачей и с оси абсцисс проводят перпендикуляр на кривую характеристики насоса, полученная рабочая точка определит напор при заданной подаче.

Циркуляционный насос подбирают, накладывая на характеристику насоса, гидравлическую характеристику циркуляционного кольца, отображающую зависимость потерь напора от протекающего расхода. Рабочая точка будет находиться в точке пересечения характеристик насоса и циркуляционного кольца.

Если заданным параметрам соответствует несколько моделей, выбирают менее мощный насос работающий в режиме с большим КПД. Подбирая центробежный насос для сети с изменяющимся расходом воды, лучше отдать предпочтение модели с более пологой напорной характеристикой и широким диапазоном подачи.

Шумовые характеристики, часто становятся преобладающим параметром при подборе насосов для установки в жилых домах. В таких случаях рекомендуется выбрать насос с электродвигателем меньшей мощности и частотой вращения не более 1500 оборотов в минуту.

Расчёт центробежного насоса

Расчёт центробежного насоса заключается в определении двух параметров, необходимых для работы системы — подачи и напора. В зависимости от схемы установки подход к вычислению заданных параметров должен быть различным.

Расчёт повысительного насоса для системы водоснабжения выполняется по нагрузке часа максимального водопотребления, а напор определяют разницей между заданным давлением на входе в систему водоснабжения и давлением на вводе водопровода.

Давление на вводе в систему водоснабжения равно сумме избыточного давления у верхней водоразборной точки, высоты водяного столба от насоса до верхней точки и потерь напора на участке от повысительного насоса до верхней точки. Избыточное давление у верхней водоразборной точки обычно принимают 5-10 м.вод.ст.

Расчёт подпиточного насоса для системы отопления выполняют исходя из максимально допустимого времени заполнения системы и её ёмкости. Время заполнения системы отопления обычно принимают не более 2 часов. Напор подпиточного насоса определяется разницей между давлением выключения насоса (система заполнена) и давлением в месте подключения подпиточной линии.

Расчёт циркуляционного насоса для системы отопления выполняют исходя из тепловой нагрузки и расчётного температурного графика. Подача насоса пропорциональна тепловой нагрузке и обратно пропорциональна расчётной разнице температур в подающем и обратном трубопроводе. Напор циркуляционного насоса определяется только гидравлическим сопротивлением системы отопления, который должен указываться в проекте.

Кавитацией называют образование в толще движущейся жидкости пузырьков пара при снижении гидростатического давления и схлопывание этих пузырьков в толще где гидростатическое давление повышается.

В центробежных насосах кавитация образуется на входной кромке рабочего колеса, в месте с максимальной скоростью потока и минимальным гидростатическим давлением. Схлопывание пузырька пара происходит во время его полной конденсации, при этом в месте схлопывания возникает резкое увеличение давления до сотен атмосфер. Если в момент схлопывания пузырёк находился на поверхности рабочего колеса или лопатки, то удар приходится на эту поверхность, что вызывает эрозию метала. Поверхность метала подверженная кавитационной эрозии носит выщербленный характер.

Кавитация в насосе сопровождается резким шумом, треском, вибрацией и что особенно важно, падением напора, мощности, подачи и КПД. Материалов, имеющих абсолютную устойчивость против кавитационного разрушения не существует, поэтому работа насоса в кавитационном режиме не допускается

Минимальное давление на входе в центробежный насос называют кавитационным запасом NPSH и указывается производителями насосов в техническом описании.

Расчёт параметров центробежных насосов

Классификация

Все насосы делятся на два типа:

Насос с сухим ротором

Рабочая часть ротора не имеет прямого контакта с водой благодаря защите нескольких уплотнительных колес. Изготавливаются эти детали из угольного агломерата, высококачественной стали или керамики, окиси алюминия – все зависит от типа применяемого теплоносителя.

Запуск устройства осуществляется за счет движения колец по отношению друг к другу. Поверхности деталей идеально отполированы, соприкасаясь друг с другом, они создают тонкий слой водяной пленки. В результате чего создается герметизирующее соединение. С помощью пружин кольца прижимаются навстречу друг другу, благодаря чему по мере изнашивания детали самостоятельно подгоняются друг к другу.

Период эксплуатации колец приблизительно три года, что намного дольше эксплуатации сальниковой набивки, нуждающейся в периодической смазке и охлаждении. Показатель коэффициента полезного действия равен 80 процентов. Главная отличительная особенность работы агрегата – высокий уровень шума, в результате чего для его установки необходима отдельная комната.

Насос с мокрым ротором

Рабочая часть ротора – крыльчатка – погружается в теплоноситель, который одновременно выступает и как смазка, и как охладитель двигателя. С помощью герметичного стакана из нержавеющей стали, установленного между статором и ротором, электрическая часть двигателя защищается от попадания влаги.

Как правило, для производства ротора применяется керамика
, для подшипников – графит или керамика, для корпуса – чугун, латунь или бронза. Главная особенность работы агрегата – низкий уровень шума, продолжительный период использования без техобслуживания, легкие и простые настройки и ремонт.

Показатель коэффициента полезного действия составляет 50 процентов. Это объясняется тем, что герметизация металлической гильзы, которая отделяет носитель тепла и статор, если диаметр ротора большой, невозможна. Однако, для бытовых нужд, где обеспечивается циркуляция теплоносителя в трубопроводах небольшой протяженности, такие циркуляционные насосы применять целесообразно.

В состав модульной конструкции
современного устройства «мокрого» типа входят:

• Корпус;
• Электрический двигатель со статором;
• Короб с клеммниками;
• Рабочее колесо;
• Картуш, состоящий из вала с подшипниками и ротора.

Модульная сборка удобна тем, что в любое время есть возможность замены вышедшей из строя части циркуляционного насоса на новую деталь, а из картуша легко устраняется скопившийся воздух.

Автоматика и схема котельной установки

Автоматика дает возможность воспользоваться набором программ, управляющих тепловыми потоками. Зависит это и от режима дня, от погоды. В том числе, нужно это и для обогревания дополнительных помещений: игровой комнаты, бассейна.

Есть какие-то популярные пользовательские функции, которые адаптируют работу оборудования с оглядкой на образ жизни хозяев дома. Это и обычная система снабжения горячей водой, и комплекс каких-то индивидуальных опций, которые удобны именно этим жильцам, экономичны. Точно так же можно разработать схему автоматизации котельной, выбрав один из популярных режимов.

2 Технические требования для выбора оборудования

2.1 Общие требования

Питательные электронасосные агрегаты (далее ПЭН) предназначены для питания существующего парового котлоагрегата БКЗ-50-39ф ст. № 2 паропроизводтельностью 75 т/ч и проектируемого котла-утилизатора паропроизводительностью 40 т/ч, работающих на общий паровой коллектор с давлением перегретого пара 4,0 МПа (абс). Котел-утилизатор предназначен для работы в составе парогазовой установки мощностью 35 МВт.

Агрегаты устанавливаются в помещении категории «Д». Климатическое исполнение -УХЛ -4.

Насосы перекачивают воду с температурой до 110 °С.

Качество питательной водыдолжносоответствовать следующим требованиям (по аналогии с СТО 70238424.27.100.013-2009 ИНВЭЛРФ для котлов-утилизаторов ТЭС с энергоблоками ПГУ) и указано в таблице 1.
таблица 1

2.2 Требования к электродвигателям насосов

Существующий паровой котлоагрегат БКЗ-50-39ф ст. № 2 паропроизводтельностью 75 т/ч и проектируемый котел-утилизатор паропроизводительностью 40 т/ч, работающие на общий паровой коллектор 4,0 МПа (абс.) комплектуются тремя питательными насосами (2-рабочих, 1-резервный). Электродвигатель одного рабочего насоса оснащен частотно-регулируемым электроприводом. В номинальном режиме работы котлов два насоса находятся в работе и один — в резерве.

Для каждого насоса в качестве привода должен быть асинхронный электродвигатель напряжением 380 В. Класс защиты — не менее IP54 согласно нормам IEC 34-5.

При эксплуатации электродвигателей, их пускорегулирующих устройств и защит должна быть обеспечена их надежная работа на всех рабочих режимах и при пуске.

Двигатель должен допускать работу при напряжении 90-110 % номинального с сохранением их номинальной мощности.

Номинальная мощность электродвигателей должна сохраняться при одновременном отклонении напряжения до ±10 % и частоты до ±2,5 % номинальных значений при условии, что при работе с повышенным напряжением и пониженной частотой или с пониженным напряжением и повышенной частотой сумма абсолютных значений отклонений напряжения и частоты не превышает 10 %.

Система охлаждения двигателя – воздушная, без подвода охлаждающей воды.

2.3 Требования к системе смазки и охлаждения

Система смазки насоса автономная на каждый насос, без выносных маслоохладителей, тип масла ТП-22С или аналогичное.

В качестве охлаждающей воды на уплотнения, теплоообменники торцовых уплотнений, используется химобессоленная вода с параметрами Р=0,4 МПа t=33 С.

Масло не должно попадать в охлаждающую воду.

2.4 Требования к конструкции оборудования

Должна быть обеспечена ремонтопригодность насоса.

Маркировка, упаковка и консервация насоса должна соответствовать действующим стандартам РБ.

Конструкция насоса должна допускать применение аминосодержащего водно-химического режима.

Электронасосный агрегат должен соответствовать требованиям «Правил устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды».

Патрубки насоса должны воспринимать нагрузки от присоединительных трубопроводов не менее 400 кгс в любом направлении.

Конструкция насоса должна исключать попадание масла в охлаждающую воду.

  2.5 Показатели надежности

Средняя наработка на отказ – не менее 7000 часов (для подшипников не менее 40 000 часов наработки).

Ресурс между капитальными ремонтами — 8 лет, но не менее 40 000часов.

Коэффициент готовности агрегата –0,98 (не менее)

Срок службы — 40 лет.