Калькулятор мощности насоса

Мощность потока	0,545 кВт
Потери установки	0,363 кВт

Какая мощность нужна для подачи воды

Насос подаёт воду из открытого резервуара в поднятую трубу

Насос должен перемещать определённый объём жидкости за час и сообщать ей энергию для преодоления напора. По этим двум величинам можно оценить полезную мощность потока. Но двигатель берёт из сети больше: часть энергии теряется в насосе, двигателе и приводе. Калькулятор показывает обе мощности, чтобы их не путать при предварительной оценке оборудования и расхода электричества.

Стартовый пример: 10 м³ воды в час, полный напор 20 м и условный общий КПД 60%. Полезная мощность потока получится 0,545 кВт, а оценка электрического потребления составит 0,908 кВт. Разница около 0,363 кВт приходится на потери. Эти значения относятся к одной рабочей точке, а не ко всем режимам насоса.

Формула и единицы

Калькулятор использует плотность жидкости ρ в кг/м³, подачу Q в м³/ч, полный напор H в метрах и общий КПД η в процентах. Ускорение свободного падения принято равным 9,81 м/с². Формула для полезной гидравлической мощности выглядит так:

Мощность потока, кВт = ρ × 9,81 × (Q / 3600) × H / 1000

Электрическая мощность, кВт = мощность потока / (η / 100)

Деление подачи на 3600 переводит часы в секунды, а деление мощности на 1000 переводит ватты в киловатты. Плотность 1000 кг/м³ служит округлённым примером для воды; для другой жидкости и температуры возьмите её фактическое значение. Правило для расчёта по расходу, напору и КПД также приведено в материале Grundfos о мощности насосов.

Общий КПД здесь означает долю мощности, взятой из электросети, которая дошла до потока. Если известен только КПД насоса, его недостаточно для расчёта электрического входа: нужны также КПД двигателя и, если он есть, частотного привода. Для приближённой оценки их перемножают как доли. Например, 70% для насоса и 90% для двигателя дают общий КПД 0,7 × 0,9 = 63%. При стартовых расходе и напоре электрическая мощность тогда составит около 0,865 кВт.

Что считать полным напором

Напор в форме не равен автоматически высоте здания или глубине скважины. В рабочей точке он должен учитывать перепад уровней, требуемое давление у выхода и потери на движение по трубам, фитингам и арматуре. Если взять только геометрическую высоту, расчёт может заметно занизить требуемую мощность. Например, подъём на 12 м с дополнительными 8 м потерь и требуемого давления соответствует 20 м полного напора, а не 12 м.

Расход и напор нельзя независимо брать из двух предельных цифр на коробке. У многих насосов максимальный расход указан при малом напоре, а максимальный напор достигается почти без подачи. Нужную пару ищут на рабочей характеристике насоса вместе с характеристикой системы. Руководство Министерства энергетики США по насосным системам подробно разбирает такую рабочую точку и потери системы.

Несколько расчётов для сравнения

Небольшой полив. При 2 м³/ч, полном напоре 10 м, плотности 1000 кг/м³ и общем КПД 50% поток получает 0,0545 кВт, а из сети требуется около 0,109 кВт. Если увеличить напор без изменения подачи и КПД, мощность вырастет пропорционально.

Скважинная подача. Для 3 м³/ч и 50 м напора при условном общем КПД 40% полезная мощность составляет 0,409 кВт, электрическая около 1,022 кВт. Здесь 50 м должны описывать полный рабочий напор, включая потери в трубе и необходимое давление на выходе, а не только глубину установки насоса.

Циркуляционный контур. При подаче 5 м³/ч, напоре 8 м и общем КПД 50% получатся 0,109 кВт мощности потока и 0,218 кВт электрической мощности. В закрытом контуре напор на циркуляцию связан прежде всего с сопротивлением сети; высота верхней точки сама по себе не становится постоянным добавочным подъёмом на каждом обороте.

Большая подача. При 60 м³/ч и напоре 30 м с общим КПД 75% поток получает 4,905 кВт, а установка потребляет около 6,54 кВт. Это оценка активной мощности в выбранном режиме, не номинал двигателя и не пусковая нагрузка.

Более плотная жидкость. Если при стартовых 10 м³/ч, 20 м и КПД 60% заменить условную воду на жидкость плотностью 1200 кг/м³, полезная мощность станет 0,654 кВт, а электрическая 1,09 кВт. Но у реального насоса вязкость и другие свойства жидкости могут изменить саму рабочую точку и КПД; одной замены плотности для подбора оборудования недостаточно.

Влияние КПД. При тех же 10 м³/ч и 20 м повышение общего КПД с 60% до 75% снижает оценку электрической мощности с 0,908 до 0,727 кВт. Полезная мощность потока остаётся 0,545 кВт. Это сравнение двух установок при одинаковых рабочих расходе и напоре, а не обещание, что замена двигателя сохранит их без изменения.

Как использовать результат

Число в киловаттах помогает оценить порядок электрического потребления в устойчивом режиме. Для 0,908 кВт за восемь часов непрерывной работы получится примерно 7,27 кВт·ч. Реальный расход зависит от того, сколько времени и в каких режимах работает насос; денежную оценку по своему тарифу можно сделать в калькуляторе стоимости электричества.

Не выбирайте двигатель ровно по выведенной электрической мощности. Паспортная мощность двигателя, мощность на валу, пусковой ток, запас по условиям работы и ограничения по жидкости требуют отдельных данных. Если насос питается от трёхфазной сети, для оценки тока по известной электрической активной мощности, напряжению и cos φ используйте калькулятор трёхфазной мощности. Обратную задачу, получение электричества из потока воды при заданном напоре, решает калькулятор мощности гидротурбины. Давление спокойной жидкости на заданной глубине можно рассчитать отдельно в калькуляторе гидростатического давления.

Формула не описывает насос при закрытом выходе. При нулевой подаче полезная гидравлическая мощность по формуле равна нулю, но работающий двигатель всё ещё может потреблять электричество и нагревать жидкость. Поэтому нулевой расход форма не принимает. Она также не рассчитывает кавитацию, потери всасывания, вязкостные поправки, температурные пределы и подбор конкретной модели по кривой.

Вопросы о мощности насоса

Для сравнения результатов с паспортом насоса сначала уточните, к какой рабочей точке и к какой стороне двигателя относятся указанные киловатты.

Как перевести литры в минуту в м³/ч?

Умножьте подачу в л/мин на 0,06. Например, 100 л/мин равны 6 м³/ч. В поле калькулятора вводится именно м³/ч.

Можно ли ввести высоту подъёма вместо полного напора?

Только если остальные составляющие пренебрежимо малы. Обычно к перепаду уровней добавляют требуемое давление на выходе и потери в трубах, фитингах и арматуре. Высота без них занижает расчёт.

Что делать, если известен только КПД насоса?

Для электрической мощности нужен общий КПД насоса, двигателя и привода. Один КПД насоса позволяет оценить мощность на его валу, но не точное потребление из сети. Уточните остальные значения в технических данных.

Чем полезная мощность отличается от электрической?

Полезная мощность передаётся потоку жидкости. Электрическая мощность поступает из сети и больше полезной на величину потерь в насосе, двигателе и приводе. Калькулятор показывает обе величины в кВт.

Почему при закрытом кране результат не равен реальному потреблению?

При нулевой подаче формула для полезной мощности даёт ноль, но двигатель может продолжать вращаться и брать энергию из сети. Такой режим нельзя рассчитать по одной паре расхода и напора; нужны характеристика конкретного насоса и условия управления.

Можно ли взять максимальный расход и максимальный напор с паспорта?

Не стоит: эти пределы обычно относятся к разным режимам. Ищите расход и напор одной рабочей точки на кривой насоса с учётом сопротивления вашей системы.

Полученное число подходит для выбора электродвигателя?

Это оценка активного электрического потребления в заданном режиме, а не готовый номинал двигателя. Для выбора нужны мощность на валу, запас, режим работы, пуск и паспортные ограничения оборудования.

Как получить расход электроэнергии за день?

Умножьте электрическую мощность в кВт на часы фактической работы в том же режиме. Например, 0,908 кВт за 8 часов дают примерно 7,27 кВт·ч. При переменной подаче считайте режимы отдельно или измеряйте расход.

Есть что добавить?

Напишите своё мнение, комментарий или предложение.