Pumpe-dimensjonering: NPSH og driftspunkt forklart
Pumpe-Q-H-kurven krysses med systemkurven i ett driftspunkt. Slik finner du det, og hvorfor NPSH-margin er kritisk for å unngå kavitasjon.
En pumpe har én kurve — Q-H-kurven, som forteller hvor mye løftehøyde den kan levere ved gitt strømning. Systemet du pumper inn i har sin egen kurve. Skjæringen er driftspunktet.
Pumpe-kurven (Q-H)
Pumpekurven viser hvor mye trykk pumpen kan bygge opp. Ved Q=0 (lukket ventil) er H høyest — det er pumpens 'shut-off head'. Ved maksimalt Q er H = 0 — ingen løft, alt tap.
Pumpekurven er fast for et gitt turtall. Endrer du turtall n, skifter hele kurven via affinitetslovene: Q ∝ n, H ∝ n², P ∝ n³.
Systemkurven
Systemet pumpa pumper inn i krever en viss løftehøyde for hver Q. To komponenter:
- Statisk høyde: forskjell i geodetisk elevasjon mellom suge- og trykkside (m). Konstant.
- Friksjonstap: hf = K·Q² (omtrent). Vokser kvadratisk med Q.
H_system(Q) = H_stat + K·Q²K avhenger av rørlengde, DN, ruhet og singulærtap
Driftspunktet
Driftspunktet er der pumpe-kurven og systemkurven krysser hverandre. Plot dem på samme akser; krysset gir Q og H. Det er det punktet hvor:
- Pumpen leverer akkurat den H som systemet trenger for å transportere Q
- Massebalansen er overholdt (det som går inn = det som går ut)
- Energibalansen er overholdt (pumpe-arbeid = friksjon + statisk løft)
Velg pumpe slik at driftspunktet ligger ca 60–80% av maks Q på pumpe-kurven. Da er du nær BEP (Best Efficiency Point) og pumpen sliter mindre.
NPSH (Net Positive Suction Head)
Pumpa kan KUN trekke vann hvis trykket på sugesiden er høyere enn vannets damptrykk. Ellers koker vannet i pumpa og lager bobler — kavitasjon. Det skader pumpa og reduserer ytelsen.
NPSHa = patm/(ρg) + Hsug − hf,sug − pdamp/(ρg)Tilgjengelig NPSH (NPSH available) ved pumpe-inntak
Hver pumpe har sin egen NPSHr-kurve (NPSH required) — minimum NPSH som kreves for å unngå kavitasjon ved et gitt Q.
NPSHa skal alltid være MINST 0.5 m HØYERE enn NPSHr ved driftspunktet. Mindre margin = ufrivillig kavitasjon når forholdene endrer seg (lavt vannivå, varmt vann, høy høyde over havet).
Eksempel
En pumpestasjon skal løfte 30 l/s med 12 m statisk høyde. PE100 SDR17 DN200 trykkledning, 200 m, gir K ≈ 50 (sek²/l²). Systemkurven: H = 12 + 50·(0.030)² = 12 + 0.045 m? Det stemmer ikke — la oss regne om K riktig.
Hazen-Williams: hf = 10.67·L·Q^1.85 / (C^1.85 · D^4.87). Q i m³/s, D i m. For L=200, Q=0.030, C=150, D=0.2: hf = 10.67·200·(0.030)^1.85 / (150^1.85 · 0.2^4.87) = 10.67·200·0.0014 / (10100 · 0.000408) = 2.99 / 4.12 = 0.73 m.
Systemkurve: H = 12 + 0.73·(Q/30)^1.85 ≈ 12 + 0.73 m ved 30 l/s. Total løftehøyde 12.7 m. Velg pumpe som leverer ≥ 30 l/s ved ≥ 13 m. Sulzer ABS XFP 100J leverer ca 18 m ved 30 l/s — overdimensjonert. Grundfos SL1.50 leverer 11.5 m ved 30 l/s — ikke nok. Flygt CP 3057 leverer 13 m ved 30 l/s — perfekt match.
Bruk pumpe-katalogen (/pumper) til å finne riktig pumpe automatisk fra driftspunkt.
Innhold er publisert under CC BY 4.0. Ved henvisning, lenk til va-formler.no.