Експрес-оцінка енергетичної ефективності відцентрового насоса за відсутності експериментального визначення його витрати

Abstract

За допомогою математичної моделі, створеної на основі методу електрогідравлічної аналогії, розроблено методологію експрес-оцінки енергетичної ефективності відцентрового насоса. Визначено розрахунковий кут навантаження для аналізу ефективності режимів роботи гідравлічних машин. Встановлено залежність споживаної з валу приводного двигуна потужності та сумарного коефіцієнта корисної дії відцентрового насоса від його розрахункового кута навантаження. Визначено взаємозв’язок між кутом навантаження та коефіцієнтом швидкохідності, який є прототипом електромагнітного кута навантаження, що характеризує режим роботи електричної синхронної машини. Встановлено залежність витрати магістрального насоса від розрахункового кута навантаження та диференційного напору, що створюється відцентровим насосом. Розроблена методологія дає можливість уникнути значних труднощів технічного та фінансового характеру, оскільки витратоміри мають велику вартість та певні вимоги до встановлення, а манометри встановлені штатними вимогами технологічного процесу. Визначено розрахункове значення кута навантаження відцентрового насоса через його каталогові параметри. Розраховано та побудовано робочі характеристики для магістрального відцентрового насоса типу НМ–7000-210 без експериментального визначення його витрати. Такий підхід показав хороший збіг розрахункових та отриманих експериментально характеристик. Відносна похибка енергетичних характеристик не перевищує десяти відсотків. Запропоновану методологію можна використати для експрес оцінки ефективності енергетичних перетворень цілого електроприводного насосного агрегата. Експрес-аналіз є запорукою успішного ведення енергетичного господарства через своєчасне виявлення неефективних режимів роботи електроприводних насосних агрегатів та здешевлення проведення енергетичних дослідження.

Using a mathematical model, created on the basis of the electrohydraulic analogy method, a methodology for express estimation of the energy efficiency of a centrifugal pump was developed. The design load angle for analyzing the efficiency of operating modes of hydraulic machines is determined. The dependence of the powerdriven engine shaft and the total efficiency of the centrifugal pump on its calculated load angle is established. The relationship between load angle and speed coefficient, which is a prototype of an electromagnetic load angle which characterizes the synchronous machine operating mode, is determined. It is established the dependence of the main pump head on the calculated load angle and the differential pressure created by the centrifugal pump. The developed methodology makes it possible to avoid significant technical and financial difficulties, since flow meters have a high cost and certain requirements for installation, while manometers are established by the standard requirements of the technological process. The estimated value of the load angle of the centrifugal pump through its catalog parameters is determined. The operating characteristics for the main centrifugal pump of type НМ-7000-210 were calculated and built without experimental determination of its head. Such approach showed a good coincidence of calculated and experimental characteristics. Relative error of energy characteristics does not exceed ten percents. The proposed methodology can be used for express estimation of the efficiency of energy transformations of the whole electric drive pump unit. Express-analysis is a key to successful management of the energy economy through timely detection of inefficient modes of operation of electric-driven pump units and makes energy research cheaper.