где γ — удельный вес, Н/м3; Q — объемная скорость потока, м3/с; h — полный напор, м.
Потребляемая мощность привода определяется по формуле
где ПМ — потребляемая мощность насоса, Вт; МВН — мощность на выходе насоса, Вт; е — КПД насоса.
Подставив значение МВН из формулы (11.26) в формулу (11.27), можно получить следующее выражение:
Потребляемая мощность ПМ — это мощность, которая расходуется на преодоление гидростатического и динамического напоров, компенсацию гидравлических потерь в системе и насосе.
Выбирая двигатель для привода, необходимо подобрать такой двигатель, который при расчетной частоте вращения будет обеспечивать высокий КПД насоса. По сравнению с другими источниками мощности двигатели внутреннего сгорания и электродвигатели бесспорно занимают первое место в качестве привода насосов. Тип и размер привода определяются такими факторами, как величина потребляемой мощности, стоимость, эксплуатационные расходы, частота и продолжительность включения, доступность энергии.
В качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания обычно используют бензин, дизельное топливо, природный газ или пропан. При этом чаще всего применяется бензин, почти также широко используется дизельное топливо, хотя оно и стоит на втором месте после бензина. Во многих районах легко доступны природный газ и (или) пропан. Дизельный двигатель дороже двигателя, работающего на бензине, однако дешевое топливо и минимальные расходы на техническое обслуживание дизельного двигателя компенсируют первоначальные затраты на его приобретение. Предел рентабельности дизельного двигателя по сравнению с бензиновым определяется в первую очередь разностью между расходами на топливо и техническое обслуживание и расходами на приобретение двигателя. Действительное безубыточное время работы двигателя за год в часах зависит от местных цен.
Безубыточное время эксплуатации для экономического сравнения различных двигателей можно определить по следующей формуле:
Индекс 1 относится к первому двигателю, индекс 2 — ко второму. Поскольку время эксплуатации для обоих двигателей одинаково, решение этого уравнения относительно параметра «время эксплуатации за год в часах» даст рентабельность в часах за год. Первые слагаемые в левой и правой частях уравнения (11.29) определяют ежегодные капитальные вложения, а вторые слагаемые — ежегодные эксплуатационные расходы. Пользуясь уравнением (11.29), можно провести сравнительный анализ двух двигателей, работающих в одинаковых условиях, если в объем капитальных и эксплуатационных затрат входят все расходы, связанные с приобретением и использованием этих машин.
Привод должен работать под постоянной нагрузкой все время, пока работает насос. Привод подбирают обычно по выходной мощности, однако двигатель внутреннего сгорания не может непрерывно работать с номинальной нагрузкой, иначе это приведет к аварии. Так, в случае применения; бензинового двигателя с воздушным охлаждением потребляемая мощность на валу насоса будет составлять только 60% его номинальной мощности. Бензиновые двигатели с водяным охлаждением работают с нагрузкой до 70% номинальной мощности, дизели могут работать с нагрузкой до 80% номинальной мощности.
Наибольшее распространение в качестве привода насосов получили, по-видимому, электродвигатели. Они компактны, относительно! мало весят, работают, не загрязняя производственного помещения, и их нагрузка может составлять 100% номинальной мощности, причем продолжительность их работы в таком режиме соответствует расчетной, указанной в паспорте машины. При относительно невысокой стоимости они требуют минимального технического обслуживания. Запуск двигателей очень прост, кроме того, их можно монтировать как в горизонтальном, так и в вертикальном положении. К сожалению, в тех районах, где нет электричества, приходится иногда пользоваться другими типами привода.
Передача энергии от источника мощности к насосу происходит с наибольшей эффективностью, когда возможно непосредственное соединение насоса и двигателя. В этом случае на валу между двигателем и насосом должно быть установлено гибкое муфтовое соединение, исключающее возможную перегрузку подшипников, которая может возникнуть из-за несоосности валов. Центробежные насосы соединяются с электродвигателем напрямую, в этом их основное преимущество. Если необходимо, чтобы вал насоса и вал приводного устройства вращались с разной частотой, соединение можно выполнить несколькими способами. Наиболее эффективным является соединение) через зубчатую передачу, которое должно применяться всегда, когда это возможно. Однако в некоторых случаях более целесообразным может оказаться применение клиноременной или плоскоременной передачи. Из них более предпочтительной является клиноременная передача, так как она характеризуется более высоким КПД.