Systemkurvan
Systemkurvan beskriver systemets friktionsmotstånd och uppfordringshöjd vid ett visst flöde. Inkopplad i ett pumpsystem kommer pumpen att arbeta i en punkt där jämvikt råder mellan pump och rörsystemet. I jämviktsläget är pumpens pådrivande funktion lika stark som systemets bromsande. Pumpens egenskaper i detta avseende redovisas vanligen med hjälp av dess pumpkurva eller Q-H-kurva, motsvarande kurva för rörsystemet kallas systemkurvan och visar systemets motstånd vid olika flöden.
Volymströmmen som passerar genom systemet, går att avläsa där pumpkurvan och systemkurvan skär varandra. För att rätt kunna dimensionera pump och rörsystem krävs därför kännedom om dessa båda kurvors egenskaper.
Beräkna systemkurvan
För beräkning av systemkurvan behöver man ta reda på systemets statiska och dynamiska uppfordringshöjd.
Statisk uppfordringshöjd
I exemplet (figur 1) nedan ser vi ett system där man skall pumpa en vätska från en matningstank till en lagringstank för en process. Matningstanken står två meter över referenshöjden (Elevation – El:2 m) två meter medan lagringstanken står tio meter (El:10m) högre. Där har vi en lyfthöjd på totalt (10-2) 8 meter. Dessutom är matningstanken fylld till 3m och lagringstanken är fylld till 4m, vilket ger ytterligare en meters lyfthöjd. Båda tankarna är öppna för atmosfäriskt tryck vilket innebär att den totala statiska lyfthöjden är Lagringstanken (10+4) 14 meter minus Matningstanken (2+3) 5 meter alltså 9 meter. Systemkurvan kommer därför, när man ritar in den i diagrammet med pumpkurvan att börja på 9m (se pumpkurvan nedan).
Dynamisk uppfordringshöjd
Den dynamiska uppfordringshöjden är det friktionsmotstånd som uppstår i rörledningar, ventiler, silar, instrument, värmeväxlare och andra komponenter. Ju fler rörkrökar på en rörledning desto större motstånd i den rörledningen. Ju högre flödeshastighet desto brantare blir systemkurvan. Motståndet ökar kvadratiskt med flödeshastigheten vilket gör den till den enskilt största påverkansfaktorn för systemkurvan men för rörledningar specifikt påverkar även rörledningsdiameter, rörlängd, hur grov eller slät röret är på insidan och densiteten och viskositeten för vätskan som skall strömma i rörledningen. För alla rörledningar och komponenter tillsammans räknar man sedan ut tryckfall som kan översättas till höjdförluster (hf) i meter vid ett specifikt flöde. Om man gör detta för olika flöden får man fram det som kallas systemkurvan.
I figur 2 ser vi förlusterna i varje rörledning och komponent (notera att Reglerventilen är fullt öppen och utan tryckfall) framräknad som höjdförlust hf (HL – Head Loss i figuren) vid flödet 100m³/h. För komponenter i serie adderas förlusterna vilket innebär i vårt fall att den totala hf är 25,38m (2,526+7,578+10,23+1,01+4,042).
Systemkurvan möter pumpkurvan
Systemets uppfordringshöjd är alltså (vid flödet 100m³/h) det dynamiska motståndet hf 25,38 meter plus den statiska lyfthöjden 9 meter. Systemets totala uppfordringshöjd är alltså 34,38 meter (25,38+9) vid flödet 100m³/h. Detta är alltså den uppfordringshöjd pumpen måste trycka vid flödet 100m³/h.
Alla pumpar kommer att leverera på sin pumpkurva, för vår pump som har en pumphjulsdiameter på 201mm och är varvtalsstyrd* innebär det att pumpen måste ha ett varvtal på 2460 rpm för att möta kraven på flöde och uppfordringshöjd. Vår systemkurva är den blå linjen som börjar på 9 meter som är den statiska uppfordringshöjden i vårt system. Som figuren (pumpkurvan) visar, träffar systemkurvan vår pumpkurva vid 100m³/h och 34,4 meter vilket är vår driftspunkt.
*Observera att pumpar utrustade med varvtalsstyrning, helst utrustas med största pumphjulet för pumpen, detta för att uppnå bästa verkningsgrad. För gamla installationer ser det dock ofta ut som i exemplet ovan.
Dimensionera pumpen efter systemkurvan
Om vi utgår ifrån samma pumpsystem och önskar ett flöde på 75m³/h, ser vi att uppfordringshöjden är knappt 24m. Eftersom vår pump är utrustad med varvtalsstyrning skulle vi kunna sänka varvtalet för att få detta flöde.
Vore det en pump med fast varvtal kan vi snabbt konstatera att ett mindre pumphjul (165mm) hade varit ett lämpligare alternativ.
Om det var en nyinstallation, kan vi enkelt specificera den önskade pumpen med hjälp av systemkurvan. Vid önskat flöde, läs av erforderlig uppfordringshöjd.
Bilderna i denna text kommer från mjukvaran PIPE-FLO Professional >>> som kan användas för att beräkna (dimensionera) och simulera pumpsystem. Kontakta oss gärna för en demonstration.
Vill du lära dig mer om hur man beräknar systemkurvor?
Anmäl dig till: