Bilans mocy zespołu pompowego (wykres Sankey’a)

Pompa jest maszyną energetyczną służącą do przemiany dostarczanej energii mechanicznej na energię hydrauliczną przetłaczanej cieczy.

Z punktu widzenia projektanta i użytkownika układów pompowych istotne są parametry zewnętrzne zwykle całego zespołu pompowego, czyli pompy wraz z napędem.

Ponieważ współczesne zespoły pompowe coraz częściej są wyposażane w zintegrowane systemy zasilania, wydaje się także konieczne uwzględnienie tego w ich bilansie energetycznym.

  • Elementy zespoły pompowego
    • Układ napędowy
      • Przemiennik częstotliwości (falownik)
      • Silnik
      • Przekładnia
    • Pompa

Rys. 1. Bilans mocy w zespole pompowym

Pel – moc elektryczna
Pf – moc wyjściowa przemiennika częstotliwości (falownika)
Ps – moc mechaniczna silnika elektrycznego (P2)
Pw – moc wejściowa pompy (moc na wale)
Ph – moc hydrauliczna
ΔPf – moc strat w falowniku
ΔPs – moc strat w silniku
ΔPp – moc strat w przekładni
ΔP – moc strat w pompie

Przemiennik częstotliwości pobiera energię elektryczną z sieci Pel o standardowej częstotliwości 50 Hz i dostarcza do silnika energię elektryczną Pf o zmienionej częstotliwości. Silnik, dostarcza energię mechaniczną Ps (P2). Energia ta przekazywana jest do przekładni lub sprzęgła. Następnie, poprzez wał napędowy, dostarczana jest do pompy Pw. Na koniec pompa oddaje do układu energię hydrauliczną Ph.

W układzie napędowym i w pompie występują straty energetyczne, które powodują, że moc hydrauliczna, oddawana przez pompę, jest mniejsza niż moc elektryczna pobierana z sieci.

Sprawność procesów przemian energetycznych, zachodzących w zespole (agregacie) pompowym, opisują następujące wyrażenia:

  • sprawność falownika:

\eta_f ={P_f \over P_{el}}

  • sprawność silnika elektrycznego:

\eta_s ={P_s \over P_f}

  • sprawność przekładni

\eta_p ={P_w \over P_s}

  • sprawność układu napędowego

\eta_n ={P_w \over P_{el}}={{P_w \over P_s}} \cdot {P_s \over P_f} \cdot {P_f \over P_{el}}=\eta_p \cdot \eta_s \cdot \eta_f

  • sprawność pompy

\eta ={P_h \over P_w}

  • sprawność zespołu pompowego

\eta_z ={P_h \over P_{el}}={{P_h \over P_w}} \cdot {P_w \over P_{el}}=\eta \cdot \eta_n

ηfsprawność falownika
ηs – sprawność silnika
ηp – sprawność przekładni
ηn – sprawność napędu
η – sprawność pompy
ηzsprawność zespołu pompowego
Pel – moc elektryczna
Pfmoc wyjściowa falownika
Ps – moc silnika elektrycznego
Pw – moc wejściowa pompy (moc na wale)
Ph – moc hydrauliczna.

PAMIĘTAJ !

  • Pompa nigdy nie występuje w układzie bez napędu (zespołu napedowego)
  • O wysokości rachunków za energię decyduje sprawność zespołu pompowego

Warto sprawdzić: