การคำนวณกำลังของปั๊มแรงเหวี่ยงเริ่มต้นด้วยกำลังทางไฮดรอลิก: ความหนาแน่นของของเหลวคูณด้วยการเร่งความเร็วเนื่องจากแรงโน้มถ่วง การไหล และความต่างระดับน้ำมันปั๊ม ส่วนกำลังทางไฮดรอลิกจะถูกหารด้วยประสิทธิภาพการทำงานของปั๊มเพื่อประเมินกำลังของเพลา จากนั้นจึงคำนวณประสิทธิภาพการทำงานของมอเตอร์และไดรฟ์เพื่อประเมินกำลังไฟฟ้าที่ใช้ ส่วนขอบเขตกำลังเหล่านี้ควรแยกออกจากกัน ผลลัพธ์นี้จะใช้กับจุดทำงานที่กำหนดและเงื่อนไขของของเหลวที่ระบุเท่านั้น ไม่ใช่ค่ากำลังมอเตอร์ที่ระบุไว้ แรงต้องการขณะเริ่มต้น หรือการใช้ไฟฟ้าประจำปี โดยควรเลือกอุปกรณ์ให้เหมาะสมโดยใช้ช่วงกำลังที่ครบถ้วนและประสิทธิภาพที่ได้รับการบันทึกจากผู้ผลิต ไม่ใช่สูตรที่แยกออกมาอย่างเดี่ยวๆ.
กำหนดความสามารถในการคำนวณที่ต้องการ
กำลังไฮดรอลิกคืออัตราการแปลงพลังงานที่ส่งไปยังของเหลวตามความหมายของการกำหนดระดับน้ำที่เลือก กำลังเพลาคือกำลังทางกลที่ส่งไปยังเพลาของปั๊ม กำลังไฟฟ้าที่นำมาใช้คือกำลังที่ดูดจากท่อลำเลียงน้ำเหนือมอเตอร์ โดยมีขอบเขตการวัดที่ระบุไว้ หากมีการติดตั้งระบบขับเคลื่อนความเร็วคงที่ การสูญเสียจะขึ้นอยู่กับว่าขอบเขตการรับกำลังอยู่ที่แหล่งจ่ายกำลังของมอเตอร์หรือขั้วต่อของมอเตอร์.
ใบเสนอราคาอาจใช้คำศัพท์ต่างๆ เช่น กำลังดูดซับ กำลังเบรก กำลังป้อน หรือกำลังที่ระบุไว้ คำถามว่าผู้จำหน่ายจะกำหนดคำศัพท์และหน่วยใดนั้น ควรสอบถามผู้จำหน่ายก่อน ไม่ควรสันนิษฐานว่าตัวเลขทุกตัวจะอธิบายถึงขอบเขตเดียวกัน การระบุกำลังมอเตอร์ที่ระบุไว้โดยทั่วไปจะหมายถึงกำลังเครื่องยนต์ที่ระบุภายใต้เงื่อนไขที่กำหนดไว้ ไม่ควรเปรียบเทียบโดยไม่ตั้งใจกับค่าการรับพลังงานจากแหล่งไฟฟ้าในสถานที่นั้นๆ โดยคิดว่าทั้งสองเป็นปริมาณที่เท่ากัน.
กระทรวงพลังงานของสหรัฐฯ ทรัพยากรระบบปั๊ม ระบุบริบทของประสิทธิภาพของระบบ การคำนวณจะมีความสำคัญเมื่อการไหล ความสูงของน้ำ การประหยัดพลังงาน สภาพการทำงาน และขีดจำกัดกำลังสัมพันธ์กับกรณีเดียวกัน.
ใช้หน่วยที่สอดคล้องกันในสมการไฮดรอลิก
ในหน่วย SI พลังงานไฮดรอลิกในวัตต์คือ P = ρgQH ที่นี่ ρ คือความหนาแน่นของของเหลวในกิโลกรัมต่อเมตร³, g คือประมาณ 9.81 เมตรต่อวินาที², Q คือปริมาณการไหลในเมตร³/วินาที และ H คือความสูงที่แตกต่างในเมตร. หารด้วย 1,000 เพื่อเป็นกิโลวัตต์ หากปริมาณการไหลถูกกำหนดเป็นเมตร³/ชั่วโมง ให้หารด้วย 3,600 ก่อนใช้สูตรดังกล่าว.
สำหรับน้ำธรรมดาที่มีความหนาแน่นประมาณ 1,000 กก./ม.3 สมการทางคณิตศาสตร์เดียวกันนี้สามารถเขียนได้ว่า ไฮดรอลิก kW ≈ Q ใน m³/h × H in m ÷ 367. ตัวหารที่สะดวกจะถูกบีบอัดและรวมเอาความหนาแน่นและแรงดึงดูดตามที่คาดไว้ไว้ด้วย ไม่ใช่สูตรที่ใช้ได้กับทุกของเหลวเสมอไป เมื่อของเหลวหรืออุณหภูมิทำให้สมมติฐานดังกล่าวไม่เหมาะสม ก็ควรใช้การแสดงผลที่ใช้ความหนาแน่นแบบเต็มรูปแบบไว้.
หลีกเลี่ยงการรวมปริมาณน้ำในส่วนหัวและส่วนเท้าเข้าด้วยกันด้วยหน่วยเมตรต่อชั่วโมง หรือการใส่ปริมาณลิตรต่อวินาทีลงในสมการ โดยคาดหวังว่าจะได้ปริมาณเมตรต่อวินาที สมการควรแสดงหน่วยที่อยู่ข้างๆ ทุกค่าที่ป้อน และควรเก็บรักษาระดับการแปลงไว้.
ทำงานผ่านตัวอย่างที่จำกัด
สมมติว่าอัตราการไหลของน้ำที่แสดงเป็นตัวอย่างคือ 36 m³/h ที่ความสูงแตกต่าง 25 เมตร โดยค่าความหนาแน่นคือ 1,000 กิโลกรัมต่อตารางเมตร แปลงเป็นปริมาณการไหลเป็น 0.010 m³/s พลังงานไฮดรอลิกจึงเท่ากับ 1,000 × 9.81 × 0.010 × 25 = 2,452.5 วัตต์ หรือประมาณ 2.45 กิโลวัตต์ ค่าเหล่านี้เป็นเพียงตัวอย่างทางคณิตศาสตร์เท่านั้น และไม่ถือเป็นข้อกำหนดสำหรับรุ่น BORRAPUMP.
หากประสิทธิภาพการทำงานของปั๊มที่โหลดดังกล่าว คือ 70% พลังงานของเพลาจะเท่ากับ 2.45 ÷ 0.70 ≈ 3.50 กิโลวัตต์ หากประสิทธิภาพการทำงานของมอเตอร์ที่โหลดที่เกี่ยวข้องคือ 90% พลังงานไฟฟ้าที่เข้าสู่มอเตอร์จะเท่ากับประมาณ 3.50 ÷ 0.90 = 3.89 กิโลวัตต์ โดยมีประสิทธิภาพการขับเคลื่อนที่แสดงตัวอย่างคือ 97% พลังงานไฟฟ้าที่เข้าสู่มอเตอร์จะเท่ากับประมาณ 4.01 กิโลวัตต์.
ในตัวอย่างนี้ การประหยัดแต่ละครั้งถูกกำหนดขึ้นเพื่อแสดงเพียงการคำนวณเท่านั้น การเลือกอุปกรณ์จำเป็นต้องใช้ข้อมูลจากผู้จำหน่ายจริงในหน้าที่การใช้งาน ความเร็ว และโหลดที่ตั้งไว้ ไม่ควรคัดลอกประสิทธิภาพการประหยัดจากตัวอย่างไปใส่ในแผ่นงานการจัดซื้อและอธิบายว่าเป็นผลการประเมินที่ได้รับการยืนยัน ควรเลือกการบวกเลขให้เหมาะสมกับความไม่แน่นอนของข้อมูลที่ใช้ โดยไม่ควรให้ความหมายถึงความแม่นยำของห้องปฏิบัติการ.
ขอรับหัวข้อความต้องการของระบบ
การใช้หัวจ่ายแบบต่างระดับจำเป็นต้องใช้ในกรณีที่ต้องใช้งานจริง ไม่ใช่เพียงความสูงของอาคารหรือความสูงสูงสุดตามรายการของปั๊มเท่านั้น ข้อกำหนดดังกล่าวอาจรวมถึงการเปลี่ยนแปลงระดับความสูง ความสูญเสียจากการเสียดสี และความแตกต่างของแรงดันระหว่างขอบเขตของระบบที่กำหนด คู่มือการคำนวณจุดทำงานของปั๊ม อธิบายข้อมูลที่ต้องรวบรวม.
สำหรับการวัดที่ผ่านเครื่องสูบน้ำ สถานที่วัดค่า ความสูงที่แตกต่าง ความหนืดของของเหลว และความแตกต่างของระดับน้ำไหลอาจส่งผลต่อการแปลงจากค่าความดันเป็นระดับความต่างระดับน้ำไหลได้ การบันทึกวิธีการและข้อมูลอ้างอิง การอ่านค่าจากเครื่องวัดระดับน้ำไหลเพียงอย่างเดียวโดยทั่วไปไม่สามารถระบุระดับความต่างระดับน้ำไหลของเครื่องสูบน้ำได้เมื่อความดันดูดมีค่าที่สำคัญ.
เดอะ ปั๊มน้ำแรงเหวี่ยงของ IS เป็นเส้นทางสำหรับการขอข้อมูลค่าโค้งและกำลังไฟที่ดูดซับของโมเดลที่เสนอ การอธิบายลักษณะของเครื่องยนต์หรือขนาดของมอเตอร์ไม่ได้ระบุถึงประสิทธิภาพหรือกำลังไฟฟ้าของทุกจุดทำงาน โปรดสอบถามข้อมูลเกี่ยวกับใบพัดและความเร็วที่ระบุในใบเสนอราคาจริง.
ใช้ประสิทธิภาพที่จุดปฏิบัติการ
ประสิทธิภาพการทำงานของปั๊มจะเปลี่ยนแปลงตามปริมาณการไหล ความเร็วของใบพัด และเงื่อนไขการทำงานอื่นๆ ประสิทธิภาพสูงสุดที่ระบุในเอกสารประกอบอาจเกิดขึ้นที่จุดที่แตกต่างจากหน้าที่ที่ตั้งไว้ การใช้โค้งที่เหมาะสมและการแยกแยะค่าที่วัดได้ การคาดการณ์จากผู้ผลิต และสมมติฐานเบื้องต้น คู่มือการอ่านโค้ง ช่วยค้นหาข้อมูลที่ต้องการ.
ประสิทธิภาพของมอเตอร์และไดรฟ์ยังขึ้นอยู่กับเงื่อนไขการทำงานของตัวมันเองด้วยเช่นกัน ประสิทธิภาพที่ระบุไว้ในฉลากหรือแค็ตตาล็อกอาจไม่สามารถอธิบายถึงทุกกรณีที่กำลังทำงานเต็มกำลังได้ เมื่อการประเมินพลังงานมีผลต่อการตัดสินใจในการซื้อ ควรขอข้อมูลประสิทธิภาพที่เหมาะสมสำหรับโปรไฟล์การทำงานที่คาดการณ์ไว้ และระบุข้อจำกัดดังกล่าว ไม่ควรนำประสิทธิภาพสูงสุดที่ไม่มีความเกี่ยวข้องมาคูณกันและอ้างว่าได้ผลลัพธ์ที่มั่นคงจากสายไฟถึงท่อส่งน้ำ.
| ปริมาณ | ขอบเขตการคำนวณ | ข้อมูลที่ต้องการ |
|---|---|---|
| กำลังไฮดรอลิก | พลังงานถูกถ่ายโอนไปยังของเหลว | ความหนาแน่น การไหล และความแตกต่างของระดับน้ำ |
| กำลังมอเตอร์ของเพาเวอร์เพลท | กำลังทางกลที่เข้าสู่ปั๊ม | กำลังแรงดันไฮดรอลิกและประสิทธิภาพของปั๊มตามจุดใช้งาน |
| อินพุตไฟฟ้าของมอเตอร์ | พลังงานไฟฟ้าที่เข้าสู่มอเตอร์ | กำลังมอเตอร์และประสิทธิภาพของมอเตอร์เมื่อโหลดที่เหมาะสม |
| การป้อนข้อมูลการจัดหาการขับเคลื่อน | พลังงานไฟฟ้าที่เข้าสู่ไดร์ฟ | ความต้องการมอเตอร์และค่าการสูญเสียการขับเคลื่อนที่เหมาะสม |
| การใช้พลังงาน | กำลังไฟที่รวมอยู่ในระยะเวลาการใช้งาน | โปรไฟล์การใช้งานและเวลาทำงานที่สมจริง |
ตารางนี้แยกประเภทที่ห้ามนำมาใช้แทนกันได้ โดยไม่ได้กำหนดขอบเขตการเลือกมอเตอร์ หรือรับรองประสิทธิภาพการทำงาน โดยคอร์นของซัพพลายเออร์และข้อกำหนดอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องยังคงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการเลือกใช้.
ตรวจสอบกำลังไฟที่เกินขอบเขตการใช้งานที่อนุญาต
การคำนวณค่าจุดทำงานหนึ่งจุดอาจพลาดการคำนวณกำลังไฟฟ้าสูงสุดที่พบในระหว่างการใช้งาน ตรวจสอบกราฟกำลังไฟฟ้าที่ดูดซับในช่วงการไหลและความเร็วที่ตั้งไว้ รวมถึงการรวมกันของตัวควบคุมที่เชื่อถือได้ รูปร่างของกราฟกำลังไฟฟ้าจะแตกต่างกันไปตามการออกแบบของปั๊ม ไม่ควรสันนิษฐานว่าทุกปั๊มแรงเหวี่ยงมีกำลังไฟฟ้าสูงสุดที่อยู่ในตำแหน่งที่สัมพันธ์กันอย่างเดียวกัน.
การเปลี่ยนแปลงระบบสามารถทำให้จุดทำงานเคลื่อนที่ได้ การเปิดทางเดินที่มีค่าต้านทานต่ำ การเปลี่ยนตำแหน่งวาล์ว การเพิ่มปั๊มแบบขนาน หรือการเปลี่ยนแปลงค่าตั้งจุดควบคุมอาจส่งผลต่อทั้งการไหลและการจ่ายกำลังไฟฟ้า การอภิปรายของสถาบันไฮดรอลิก NPSH และพื้นที่การทำงาน สิ่งนี้ก็มีความสำคัญเช่นกัน เพราะค่ากำลังที่ยอมรับได้ทางไฟฟ้าไม่ได้พิสูจน์ว่าจุดทำงานของระบบไฮดรอลิกนั้นยอมรับได้.
การเลือกมอเตอร์ต้องพิจารณาถึงการใช้งานที่สมบูรณ์: กำลังการทำงานที่อนุญาต, อุณหภูมิ, สภาพแวดล้อม, แหล่งจ่ายไฟ, วิธีการสตาร์ท, ขีดจำกัดอุปกรณ์ และข้อกำหนดที่เกี่ยวข้อง ไม่ควรนำเปอร์เซ็นต์ที่เพิ่มขึ้นโดยอ้างอิงจากกำลังมอเตอร์ตัวอย่างมาใช้เป็นกฎการเลือกอย่างเดียว ควรสอบถามผู้จัดจำหน่ายและวิศวกรไฟฟ้าผู้รับผิดชอบเพื่อยืนยันว่ามอเตอร์ที่เสนอตรงตามช่วงการใช้งานจริงหรือไม่.
ต้องแยกการเริ่มต้นการใช้งานจากกำลังไฟที่กำลังไหล
มอเตอร์อาจต้องเผชิญกับสภาวะไฟฟ้าที่แตกต่างกันอย่างมากขณะเร่งความเร็ว ซึ่งแตกต่างจากสภาวะที่พบในขณะทำงานปกติ การใช้เพียงแค่กำลังไฟฟ้าเพียงอย่างเดียวจึงไม่สามารถกำหนดขนาดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ตัวส่งกำลัง อุปกรณ์ป้องกัน หรือระบบสตาร์ทได้ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องได้รับข้อมูลการสตาร์ทที่เกี่ยวข้อง และประเมินข้อมูลดังกล่าวโดยใช้การจัดวางอุปกรณ์จ่ายไฟและควบคุมที่แท้จริง.
เดอะ คู่มือการเริ่มต้นกระแสของมอเตอร์ปั๊ม สำหรับแหล่งจ่ายไฟ ควรตรวจสอบการตอบสนองแบบแปรผันและกระบวนการฟื้นตัวของแรงดันไฟฟ้า รวมถึงโหลดคงที่ของมอเตอร์ที่เหมาะสมด้วย หากแหล่งจ่ายไฟหรือระบบสตาร์ทไม่เหมาะสม ก็ยังอาจทำให้มอเตอร์ไม่สามารถเร่งความเร็วได้ตามปกติได้.
การวัดและเปลี่ยนแปลงค่าไฟฟ้าต้องอาศัยบุคลากรที่มีความรู้ความสามารถและขั้นตอนที่เหมาะสม ควรหลีกเลี่ยงการประเมินกำลังไฟฟ้าสามเฟสจากค่ากระแสไฟฟ้าเพียงอย่างเดียว โดยไม่คำนึงถึงค่าแรงดันไฟฟ้า, ค่ากำลังไฟฟ้า, ขอบเขตประสิทธิภาพ และเงื่อนไขการวัดที่เกี่ยวข้อง หากการใช้พลังงานที่แท้จริงมีความสำคัญ การวัดกำลังไฟฟ้าที่ใช้ในเชิงเหมาะสมจะให้หลักฐานที่แข็งแกร่งกว่าการประมาณการที่ย่อส่วนมาจากค่ากระแสไฟฟ้าเพียงอย่างเดียว.
ประเมินการใช้ไฟฟ้าจากโปรไฟล์การทำงาน
พลังงานไฟฟ้าในหน่วย kWh คือกำลังไฟฟ้าใน kW คูณด้วยเวลาเป็นชั่วโมงสำหรับช่วงเวลาที่มีกำลังคงที่ สำหรับการทำงานแบบเปลี่ยนช่วงเวลา จะต้องคำนวณช่วงเวลาตามลำดับหรือรวมกำลังไฟฟ้าที่วัดได้ไว้เป็นจำนวนรวม โดยต้องคำนวณช่วงเวลาตามลำดับหรือรวมกำลังไฟฟ้าที่วัดได้ไว้เป็นจำนวนรวม สำหรับเครื่องสูบน้ำที่ใช้พลังงาน 4 กิโลวัตต์เป็นเวลา 6 ชั่วโมง จะใช้พลังงาน 24 กิโลวัตต์ในช่วงเวลานั้น จำนวนนี้ไม่ได้บ่งบอกถึงจำนวนชั่วโมงที่เหลือโดยไม่มีตารางการทำงาน.
รวมการใช้เครื่องสูบน้ำแบบมีระบบควบคุมการใช้กำลังไฟฟ้า (Pumping staged), การควบคุมกำลังไฟฟ้าตามความต้องการ (Variable demand), ช่วงเวลาการทำงานสำรอง (Standby periods) และภาระการทำงานเสริม (Auxiliary loads) เมื่ออยู่ในขอบเขตการวัดที่ระบุไว้ ปฏิบัติตามสมมติฐานด้านค่าไฟและเวลาการทำงานขณะประเมินค่าใช้จ่าย แยกความคาดการณ์รายปีที่คำนวณจากค่าการใช้จริงออกจากค่าการใช้จริง และหลีกเลี่ยงการคาดหวังผลประโยชน์จากการประหยัดที่ขึ้นอยู่เพียงแต่ความแตกต่างระหว่างค่ากำลังไฟที่ระบุในฉลากผลิตภัณฑ์ของมอเตอร์.
การเรียนรู้เพิ่มเติม
บทเรียน NPTEL เรื่อง “Mod-01 Lec-15 คุณสมบัติของปั๊มแรงเหวี่ยง” อธิบายถึงความสัมพันธ์ระหว่างประสิทธิภาพการทำงานของปั๊มและสภาวะการทำงาน ใช้บทเรียนนี้เพื่อสนับสนุนการตีความกราฟ จากนั้นใช้ข้อมูลจากผู้จำหน่ายเฉพาะของโมเดลสำหรับแผ่นงานข้อมูลกำลังไฟฟ้าจริงและการเลือกอุปกรณ์.
คำถามที่มักถูกถาม
กำลังไฟฟ้าไฮดรอลิกคือกำลังมอเตอร์หรือไม่?
ไม่ แรงดันไฮดรอลิกคือพลังงานที่ถูกส่งไปยังของเหลว แรงดันของเพลาประกอบด้วยการสูญเสียของปั๊ม และการป้อนไฟฟ้าประกอบด้วยการสูญเสียภายในขอบเขตของมอเตอร์และไดรฟ์ที่ระบุไว้ มอเตอร์ที่เลือกต้องเหมาะสมกับงานที่ต้องการ.
ฉันสามารถใช้ประสิทธิภาพสูงสุดของเครื่องปั๊มได้หรือไม่?
ควรใช้เฉพาะเมื่อมันเกี่ยวข้องกับจุดทำงานที่กำลังคำนวณ มิฉะนั้นให้ใช้ประสิทธิภาพของจุดทำงานที่เหมาะสม หรือระบุสมมติฐานเบื้องต้นอย่างชัดเจนและแทนที่ด้วยข้อมูลของซัพพลายเออร์ก่อนการเลือก.
การมีค่ากำลังมอเตอร์ที่สูงกว่าหมายความว่าต้องใช้ไฟฟ้ามากขึ้นหรือไม่?
ไม่เพียงแต่จากตัวมันเอง การใช้งานที่แท้จริงขึ้นอยู่กับภาระการใช้งาน ประสิทธิภาพการทำงาน สภาพการทำงาน การควบคุม และระยะเวลา การระบุค่าความจุตามฉลากชื่อสินค้าเพียงอย่างเดียวไม่สามารถระบุค่าการใช้พลังงานที่วัดได้หรือค่าใช้จ่ายในการใช้งานประจำปีได้.
การคำนวณนี้สามารถใช้กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้หรือไม่
มันสามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับโหลดคงที่ได้ แต่ไม่สามารถแก้ปัญหาการสตาร์ทมอเตอร์ การตอบสนองแรงดันไฟฟ้าชั่วคราว การตอบสนองของโหลดอื่นๆ หรือข้อกำหนดในการควบคุมได้ ซึ่งสิ่งเหล่านี้จำเป็นต้องมีการประเมินแยกต่างหากสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและระบบสตาร์ทที่แท้จริง.
สิ่งที่ผู้จัดจำหน่ายควรจัดเตรียมเพื่อการตรวจสอบ
ขอข้อมูลเฉพาะของเครื่องยนต์ เช่น คลัสเตอร์การทำงาน, คลัสเตอร์กำลังรับ, ข้อมูลประสิทธิภาพ, ข้อมูลสมมติเกี่ยวกับปริมาณของเหลวและความเร็ว, รายละเอียดของมอเตอร์ที่เสนอ และช่วงการทำงานที่ได้รับการอนุมัติ เก็บเอกสารเหล่านี้ไว้พร้อมกับผลการคำนวณสุดท้าย.