background image

P

 

Napędy pomp 

 

 

 

 

 

 

 

5.11.2012 

 

Moc napędu 

Pompy należą do grupy maszyn roboczych zwanych przenośnikami cieczy. 

Pompa z punktu  widzenia napędu jest maszyną bierną, która na ciecz przez nią przepływającą 

przenosi energię mechaniczną dostarczoną przez silnik. Dobór silnika zależy od rodzaju pompy. 

Jest wiele różnych typów pomp stąd w niniejszym materiale ograniczymy się do przedstawienia 

doboru silnika tylko  dla  najprostszego rodzaju  pomp  – pomp  wirowych.  Są to  pompy należące 

do grupy rotodynamicznych zwanych też prędkościowymi. 

Pompami wirowymi nazywamy pompy, których elementem roboczym jest obracający się 

wirnik. 

Pompa wraz ze współpracującymi z nią przewodami tworzą system nazywamy układem 

pompowym  lub  schematem  pompowym  (  rys  1).  Rozróżniamy  układy  pompowe:  ssący, 

tłoczący, ssąco – tłoczący, o obiegu zamkniętym i inne. 

Do  obliczeń  napędowych    pomp  wirowych  konieczna  jest  znajomość  całkowitej 

wysokość 

podnoszenia 

pompy, 

wydajność 

pompy 

 

sprawności 

pompy.  

Geometryczną  wysokością  tłoczenia  h

t

    (  rysunek  1)  nazywa  się  pionową  odległość  od 

zwierciadła cieczy w zbiorniku tłocznym do najwyższego punktu w cylindrze pompy.  

 

 

 

  

 
 
 
 

 
 
 
 

 
 
 
 
 

 

p

Rys.1 Schemat układu pompowego ssąco - tłoczącego. 

h

h

gp 

h

Zbiornik 

tłoczny 

ciśnieniu p

background image

Suma  geometryczna  wysokości  ssania  i  tłoczenia  pomnożona  przez  gęstość  cieczy 

nazywana jest geometrycznym ciśnieniem pompowania czyli   

gp

s

t

H

  h

h

g

 

 gdzie g jest przyspieszeniem ziemskim, zaś 

 gęstością cieczy. 

(Uwaga  do  obliczeń  korzystnie  jest  przyjmować  gęstość  w  kg/m

3

.)    Jeśli  w  zbiorniku  panuje 

ciśnienie  p

s

  ,  a  w  zbiorniku  do  którego  tłoczymy  ciśnienie  p

t

,  wówczas  suma  H

gp

  i  różnicy 

ciśnień jest statycznym ciśnieniem pompowania H

st

 czyli 

st

gp

t

s

H

H

p

p

 

  

Statyczne  ciśnienie  pompowania  powiększone  o  straty  ciśnienia  w  przewodzie  ssawnymi 

tłocznym  ( możliwe do ustalenia z katalogów) nazywa się użytecznym ciśnieniem pompowania. 

u

st

t

s

H

H

H

H

   

 

Wówczas  moc  użyteczna  potrzebna  do  napędu  pompy  wirowej  (  nazywana  czasami) 

hydrauliczną  jest równa: 

 

 

gdzie Q wydajność pompy wirowej [m

3

/s], 

Moc na wale pompy obliczymy z wzoru 

P

w

  =P

u

/  η

p

,            η

p

 

sprawność pompy wirowej ( podawana w szerokich granicach, zależnie od 

wykonania od 0.5 do 0.9). 

 

 

Potrzebną  moc  silnika  elektrycznego  oblicza  się  z  uwzględnieniem  ewentualnej  sprawności 

przekładni łączącej silnik z pompą.  

Ze względu na możliwe  opory układu pompowego zwiększa się jeszcze moc o 15-20%. 

Zmiana prędkości 
 
Moment oporowy w pompach, zwłaszcza w pompach o wirniku w kształcę łopat, bardzo zależny 
od prędkości obrotowej.  Przy zamianie obrotów pompy „prędkościowej” wydajność, wysokość 
podnoszenia  i  moc  hydrauliczna  zmieniają  się  w  przybliżeniu  zgodnie  z  trzema  prawami 
podobieństwa modelowego: 
  

 

Objętościowe  natężenie  przepływu  Q  zmienia  się  wprost  proporcjonalnie  do 

zmiany: Q

1

/Q

2

  = n

1

/n

2

 

 

Wysokość  podnoszenia  h  zmienia  się  proporcjonalnie  do  kwadratu  zmiany 

obrotów: h

1

/h

2

 = (n

1

/n

2

)

2

 

 

  Moc  użyteczna  P

u

  zmienia  się  proporcjonalnie  do  sześcianu  zmian  obrotów: 

P

u1

/P

u2

 = (n

1

/n

2

)

3

  

 

 
Przy zmniejszonych do potowy obrotach wydajność spada więc do polowy, wysokość 
podnoszenia do jednej czwartej, a moc użyteczna (hydrauliczna) do jednej ósmej. 
 
 
 
 

u

u

Q H

P

   [kW]

1000

 

background image

 
Przykład
 
 
1.  Obliczyć  moc  na  wale  pompy  wirowej  o  danych:  wydajność  Q  =  50  m³/h;  wysokość 
geometryczna słupa po stronie ssania pompy h

s

 = 25 m, wysokość tłoczenia 5m. W obliczeniach 

pominąć straty ciśnienia w przewodach. 
Sprawność η

p

 =0.7;.medium tłoczone woda o gęstości 1 g/cm

3

 

 
2. Silnik umieszczony na wale pompy rotodynamicznej obraca się ze znamionową prędkością 
1450 obr/min. Dla powyższych danych obliczyć jak zmieni się moc użyteczna pompy jeśli silnik 
będzie obracał się z prędkością 980 obr/min 
 
Rozwiązanie 
 

1)      Ciśnieniem pompowania 

gp

t

H

 h g

30 9,81 1000

294300

  

 N/m

2

 

 
 

Moc użyteczna 
 
Moc na wale pompy P

w

 =P

u

/ η

p

,  = 4,09/ 0,7= 5,84 kW. 

 

2)   

 

 

 

 

3

3

3

1

u1

2

u1

u 2

3

3

3

u 2

2

1

n

P

n

P

4, 09 980

P

1, 26

kW

P

1450

n

n

  

 
 
 
    

u

u

Q H

50 294300

P

 =

 =4,09  [kW]

1000

3600 1000

 