方程1
效率是输出功率和输入功率的比值，以百分比表示(公式1)。泵系统也不例外，但有时用于描述效率变化的术语可能会让不熟悉的人感到困惑。通常，你可能会听到这样的术语:泵效率、碗效率、容积效率、整体效率、电线到水的效率、系统效率或其他一些术语。解释这些术语及其含义需要对基本面进行回顾。
图1(页面顶部)提供了一个简单的泵系统。在该系统中，有一个供应罐，打开大气压(0磅/平方英寸压力表[psig])，高度为5英尺(ft)，海拔高于标高5英尺。这些值表示迫使液体进入泵的势能。接下来，有一个水头损失(HL)项表示入口管道和阀门的摩擦损失。在整个系统中，有泵向系统添加能量，系统中的其他组件(管道、阀门、工艺组件、控制阀和产品罐)消耗能量，从而形成系统能量平衡。系统能量平衡意味着在特定流量下的系统扬程将等于在该流量下的泵总扬程。
使用图1中的系统，我们可以开始定义不同的效率术语，但要做到这一点，我们需要定义如何计算功率。起点是计算系统所需的功率或定义为泵输出功率(Pw)如式2所示:
泵输出功率有时被称为液压功率或液体/水功率。公式2中使用的术语是流量，单位为加仑/分钟(Q)，泵总扬程，单位为英尺(H)，比重(s)和换算常数，单位为美国，以产生马力(hp)。比重是指标准温度下液体密度与水的密度之比。在这个例子中，水是在环境温度下，所以比重是1.0。使用图1中供应泵的流量和扬程，计算表明泵的输出功率为54.6马力(hp)，在公式3中，通过除以图1中列出的98.02马力泵输入功率(P)，计算出泵效率(η)为55.9%。
方程3
泵效率计算是针对裸泵的(图2)，不包括驱动器或其他传动系组件。垂直悬挂泵使用的类似效率术语是碗式效率。BETVICTOR体育官网这些泵通常有BETVICTOR体育官网一系列叶轮/扩散器碗，通过柱管连接到地面(图3)。柱管长度和线轴轴承的数量取决于井的深度。为此，在碗式组合水头中不考虑柱管中的水头损失，其他机械功率损失可在碗式效率中排除。
图2包括作为附加组件的驱动程序和控件。在本例中，控制器是一个变频驱动器(VFD)。红色箭头从左到右从大到小，表示添加到系统中的每个组件的效率损失。考虑到图2中VFD的功率，总体效率(η办公自动化)的计算结果如式4所示:
另一个用来描述这一点的术语是“电线到水”效率，这意味着它要考虑电输入功率。在本例中，驱动器输入功率包括驱动器和VFD的单个组件效率。假设驱动器(电机)效率为95%，VFD效率为97%，则VFD的输入功率和整体效率可计算如式5和式6所示。
方程5
方程6
另一个常用的术语是“系统效率”。应该注意的是，系统效率没有在液压学会的标准中定义，当使用它时，通常不清楚人们是指泵和传动系统的效率(即总体效率)，还是更理论化的计算效率，考虑到液体流经的管道系统。如果用于管道系统中不必要的水头损失，则需要定义“最佳”系统水力消耗(即达到系统要求的最小流量和水头)。没有标准的方法来定义这一点;所以，用一些简单的假设来看待这个概念。在图1中，控制阀的水头损失为46.57英尺。假设这是系统中唯一不必要的水头损失，而1300加仑/分钟(gpm)是系统所需的最小流量，则可以使用公式2计算通过阀门的水力损失，并从泵输出功率(Pw)中减去。也可以计算系统效率，假设流量在较低的扬程保持不变，泵传动系统中的其他部件效率保持不变。
为了说明这一概念，带驱动器和VFD的供水泵全速(106.4 hp)运行时，控制阀扬程损失为46.57英尺。假设泵转速降低，系统在阀门全开的情况下运行，达到1300gpm，泵、电机和VFD的效率保持不变。对于这个简化的例子，通过阀门的功率损失如式7所示，并且在式8中计算系统效率为37%，而在式6中计算系统总效率为51.3%。
方程7
方程8
本例(以及许多假设)的重点是说明可以通过减少管道系统的损失来提高效率。如图所示，在管道系统中寻找漏失，并确定是否有办法在满足系统要求的同时消除漏失，始终是一个好主意。然而，泵和驱动组件之外的系统效率的概念取决于许多因变量，并没有被精确定义。因此，最好对不同选项的功耗进行比较，并计算预期工作点和持续时间的能耗。