泵与泵站 第二章第6节 离心泵装置的性能曲线
离心泵的性能曲线
B 当 ≈ 0.02 ， df 值 小 时 K 最 D 2 HT µu2c2u∞ ＝
增 高 级 程 于 高2 用 n提 单 扬 优 提 D 械 失 近 视 常 机 损 可 似 为数
二
离心泵的各种功率和效率
N 效 率 Ne = 有 功
述 轴 率 前 功
ρQ H
1000
kw
1
水力功率和水力效率 水力功率： 水力功率：单位时间里泵叶轮给出的能量
l c2 hf = λ d 2 λ是 Re和 道 对 糙 有 的 数 与 流 相 粗 度 关系 阻 系 ） （ 力 数 内 为 常 ， c Q 正 ， 泵 λ认 一 数 与2即 2成 比 R均 阻 平 区 在 力 方 ， e hf = CK1Q2 CK1与 道 面 糙 及 流 积 关 流 表 粗 度 过面 有 ， 二 抛 线 是 次 物
（3）η--Q特性 --Q
检查泵的经济性，在何种情况下工作效率高、节能。 检查泵的经济性，在何种情况下工作效率高、节能。 工程上把最高点叫额定点， 工程上把最高点叫额定点，该点的各参数 Qopt额定流量 Hopt额定扬程 Nopt额定功率 为扩大泵的使用范围，各种泵规定了良好工作区。 为扩大泵的使用范围 ， 各种泵规定了良好工作区 。 最高效率点以下7 范围内诸点， 有给额定点， 最高效率点以下 7 ％ 范围内诸点 ， 有给额定点 ， 有给 良好工作区。 良好工作区。
N－ 曲 同 扬 下 去 恒 速 Q 线 一 程 减 q 转
3、η—Q性能曲线
H Q － 易 到 曲 很 得 η −Q 线 N Q － Ne ρQ H η＝ ＝ 用 立 的、 、 代 求 对 点 Q H N 入 得 N N η曲 是 原 ， 横 标 于 ＝ max的 线 线 过 点 与 坐交 Q Q 曲
水泵基本参数及特性曲线讲解_图文
3.3 扬程与密度无关，但消 耗功率不同
第二章
42
3.4 用余弦定律推导扬程的另一种表达式
由相对运动能量方程，可得右式前两项为势扬程：
第一项是离心力对单位重量液体所作之功，使经过叶轮 的液体压能增加
=90°——径向式叶片
>90°——叶片背面向叶片工作面呈前弯式
<90°——叶片工作面向叶片背面呈后弯式
前弯式叶片的缺点：
流道短、弯度大，水力损失大；
后弯式叶片的优点（P17、18）：
流道平缓、长、弯度小，液槽水损小
（流速梯度变化小） 一般为20°至30°。
第二章
46
出口叶片角对性能的影响
第二章
依靠叶轮高速旋转完成能量转换
三、叶片泵的分类 根据水流通过叶轮时的受力方向：
径向流→离心泵→主力为离心力 轴向流→轴流泵→主力为轴向升力 斜向流→混流泵→主力为离心力和轴向升力的合力
第二章
12
一、工作原理
P4图2-1
转速↑△H↑ 半径↑△H↑
质点绕定位的中心轴作圆 周运动时受到离心力作用
作用: 轴封装置，泵轴穿出泵壳 时，轴与泵壳之间的缝隙
组成:
填料又叫盘根（阻水、阻气）； 压盖（压紧填料）；
水封环、水封管（水封水有水封 管流入轴与填料的间隙，起冷却 与润滑的作用）
第二章
21
五、减漏环
作用:
减少叶轮入口的外圆与泵壳内壁接缝处高低压的交界面的泵壳内 高压水向吸水口回流、承磨（承磨环）
转速——水泵叶轮每分钟的转速
离心泵的性能参数与特性曲线（精）
离心泵的性能参数与特性曲线（精）离心泵的性能参数与特性曲线泵的性能及相互之间的关系是选泵和进行流量调节的依据。
离心泵的主要性能参数有流量、压头、效率、轴功率等。
它们之间的关系常用特性曲线来表示。
特性曲线是在一定转速下，用20℃清水在常压下实验测得的。
（一）离心泵的性能参数1、流量离心泵的流量是指单位时间内排到管路系统的液体体积，一般用Q表示，常用单位为l/s、m3/s或m3/h等。
离心泵的流量与泵的结构、尺寸和转速有关。
2、压头（扬程)离心泵的压头是指离心泵对单位重量（1N）液体所提供的有效能量，一般用H表示，单位为J/N或m。
压头的影响因素在前节已作过介绍。
3、效率离心泵在实际运转中，由于存在各种能量损失，致使泵的实际（有效）压头和流量均低于理论值，而输入泵的功率比理论值为高。
反映能量损失大小的参数称为效率。
离心泵的能量损失包括以下三项，即(1)容积损失即泄漏造成的损失，无容积损失时泵的功率与有容积损失时泵的功率之比称为容积效率ηv。
闭式叶轮的容积效率值在0.85～0.95。
(2)水力损失由于液体流经叶片、蜗壳的沿程阻力，流道面积和方向变化的局部阻力，以及叶轮通道中的环流和旋涡等因素造成的能量损失。
这种损失可用水力效率ηh来反映。
额定流量下，液体的流动方向恰与叶片的入口角相一致，这时损失最小，水力效率最高，其值在0.8～0.9的范围。
(3)机械效率由于高速旋转的叶轮表面与液体之间摩擦，泵轴在轴承、轴封等处的机械摩擦造成的能量损失。
机械损失可用机械效率ηm来反映，其值在0.96～0.99之间。
离心泵的总效率由上述三部分构成，即η=ηvηhηm（2-14）离心泵的效率与泵的类型、尺寸、加工精度、液体流量和性质等因素有关。
通常，小泵效率为50～70％，而大型泵可达90％。
4、轴功率N由电机输入泵轴的功率称为泵的轴功率，单位为W或kW。
离心泵的有效功率是指液体在单位时间内从叶轮获得的能量，则有Ne = HgQρ（2-15）式中Ne------离心泵的有效功率，W；Q--------离心泵的实际流量，m3/s；H--------离心泵的有效压头，m。
离心泵的曲线
离心泵的曲线
离心泵的曲线是用来描述离心泵性能的一种图形表示。
它展示了离心泵在不同工况下的流量、扬程和效率之间的关系。
通常，离心泵的曲线包括以下几个主要参数：
1. 流量-Q：表示单位时间内通过泵的液体体积。
通常以立方米每小时（m³/h）或升每秒（L/s）来表示。
2. 扬程-H：表示泵能够提供的压力。
通常以米（m）为单位。
3. 效率-η：表示泵转化输入功率为输出功率的能力。
通常以百分比形式表示。
离心泵的曲线通常由以下几条线组成：
1. H-Q曲线（等速曲线）：在恒定转速下，流量与扬程之间的关系曲线。
当流量增大时，扬程会逐渐降低。
2. η-Q曲线（效率曲线）：在恒定转速下，效率与流量之间的关系曲线。
通常在设计流量附近效率较高，而在低流量和高流量处效率较低。
3. NPSHr曲线（净正吸入头曲线）：表示给定流量下泵要求的最低净正吸入头。
当净正吸入头低于该值时，泵可能会产生气穴或性能下降。
4. NPSHa曲线（净正吸入头可利用余量曲线）：表示给定流量下实际系统提供的净正吸入头与NPSHr之间的差值。
当可利用余量大于零时，系统运行正常。
不同型号和尺寸的离心泵有不同的曲线特征，根据具体工程要求选择合适的泵型和工作点是非常重要的。
泵—离心泵的性能曲线
NPSHr-Q曲线是检查泵工作时是否发生汽蚀的依据，应全面考虑泵的安装高度、
入口阻力损失等，防止泵发生汽蚀现象。
例2-2：用清水测定一台离心泵的主要性能参数。实验中测得流量为10m3/h，泵出口 处压力表的读数为0.17MPa（表压），入口处真空表的读数为-0.021Mpa，轴功率为 1.07KW，电动机的转速为2900r/min，真空表测压点与压力表测压点的垂直距离为 0.2m。试计算此在实验点下的扬程和效率。
见图2-35所示，M、D、C点都是离心泵的工作点。
图2-35 泵的工作点
二、工作点的类型
离心泵的性能曲线有平坦、陡降和驼峰三种，显然， 对于平坦和陡降性质的性能曲线，交点只有一个，该点 称为稳定工作点（M）。
对于驼峰性质的性能曲线，交点有两个（D、C）， 但只有一个是稳定工作点（C），另一个工作点称为不稳 定工作点（D），泵只能在稳定工作点下工作。
图2-38 改变转速的调节
2. 特点
① 用这种方法调节流量，没有附加能量损失，所以是一种最经济的调节方法。
3. 驼峰H-Q曲线
具有这种性能的泵在运行中容易出现不稳定工况， 一般应在下降曲线部分操作。
图2-26 三种形状的H-Q曲线
四、离心泵性能曲线的应用
到目前为止，离心泵的性能曲线，还不能用理论计算方法精确确定，只能通过实验 获得。 离心泵的性能曲线，一般由泵的制造厂家提供，供使用部门选泵和操作时参考。
管路性能曲线
在石油化工生产中，泵和管路一起组成了一个输送系统。 能否保证泵在管路系统装置中处于最高效率点下运转，不仅取决于离心泵的性能特 性曲线，还与离心泵所在的管路特性曲线有关。
一、 管路性能曲线
所谓管路性能曲线是指使一定液体流过管路时，需 要从外界给予单位重量液体的能头HC（m）与管路液体 流量Q（m3/h）之间的关系曲线。
5.水泵与水泵站9.20离心泵的性能曲线1 2.6
Nh N
总效率
QH
N h v M
2、(β２90°)
HT A BQT
从上式可看出，水泵的扬程将随流量的增大而 增大，并且，它的轴功率也将随之增大。对于这 样的离心泵，如使用于城市给水管网中，将发现 它对电动机的工作是不利的。
当β2>900 时,叶片向前弯，NT～QT关系曲 线为急剧上升曲线。 随着QT 增大,扬程和功率也增大,而管网 和用户需水量变化很大,则功率变化也会很大, 这对电动机运行很不利。 为避免叶轮进口产生旋涡，若叶片向前弯, 叶槽曲线复杂,水力损失增大，因此离心泵叶 片一律向后弯的形式。
(2)直线I
(3)扣除水头损失(Ⅱ)
摩阻、冲击
(4)扣除容积损失(Q-H线)
(1)水力效率ηh：泵体内两部分水力损失必然要 消耗一部分功率，使水泵的总效率下降。
h
H HT
(2)容积效率ηv：在水泵工作过程中存在着泄漏 和回流问题，存在容积损失。
Q v QT
(3)机械效率ηM：机械性的摩擦损失
2 —叶片出口安放角
叶轮出口速度三角形（后弯式）
C2u C2 cos 2 u2 C2r cot 2
C2r C2 sin 2
2、基本方程式
反映通过水泵的液体所获得的能量 与叶轮旋转运动之间的关系 动量矩定理: 质点系对转轴的的动量 矩对时间的变化率等于作用在质点系的 外力对转轴的力矩之和。 三点假定: A: 液体是恒定流 B: 叶片无限多为均匀流 C: 理想液体, 不可压缩,不计水力损失。
结论： 目前离心泵的叶轮几乎一律采用后弯式 叶片(β２＝20°-30°左右)。 这种形式叶片的特点是随扬程增大，水 泵的流量减小，因此，其相应的流量Q与轴功 率N关系曲线(Q-H曲线)，也将是一条比较平 缓上升的曲线，这对电动机来讲，可以稳定 在一个
关于离心水泵性能曲线与参数
关于离心水泵性能曲线与参数！一、关于离心水泵参数之间必须遵从的关系：1、能量关系：机械能守恒原理：功率N ∝扬程H ³流量Q2、流体动力学原理：A、阻力矩M正比流速v的平方：M ∝ v^2B、速度头与水头的转换关系（流速v的平方与扬程H的转换关系）：v^2 /2∝gHC、流量与管网阻力R的关系：H ∝流量Q^23、运动学关系：线速度与角速度成正比 v ∝ω4、功能关系：A、功率N = 转矩M³角速度ωB、功率N ∝角速度ω的立方：N ∝ω^3二、各种曲线：1、流量-扬程曲线（Q-H）2、流量-功率曲线（Q-N）3、流量-效率曲线（Q-η）4、流量-气蚀余量曲线（Q-（NPSH）r）5、意义：A、性能曲线作用是泵的任意的流量点，都可以在曲线上找出一组与其相对的扬程、功率、效率和气蚀余量值；B、这一组参数称为工作状态，简称工况或工况点；C、离心泵取高效率点工况称为最佳工况点；D、最佳工况点一般为设计工况点；E、一般离心泵的额定参数即设计工况点和最佳工况点相重合或很接近；F、在实践中选高效率区间运行、即节能、又能保证泵正常工作，因此了解泵的性能参数相当重要。
要分清几个过程的前提条件：1、管网曲线一定时：1）系统压力增大，流量增大，压力与流量的平方成正比，即H ∝流量Q^22）是一个系统功率增大的过程，或者说泵机转速提高的过程，变频频率升高的过程； 3）管网曲线是一个二次曲线；4）就相当于电路电阻R一定，电压变化、电流变化、功率变化的情况；2、改变管网曲线，增大流量：1）相关物理过程例如打开出水龙头时；2）改变管网曲线减小管网阻力R，系统流量增大，压力减小很少认为恒定，3）压力恒定，系统流量与功率成正比，流量增大，功率增大，电机转子转速在稳定区速度梢微降低，负荷增大；4）这就是泵的实际运行状态，流量大，功率大，流量小功率小，例如风门关小时、回流阀开大时，系统流量减小，功率减小，用电量也小；5）风门关小时、回流阀开大时，系统流量减小，功率减小，用电量也小，此时转子转速在稳定区速度梢微升高，负荷减轻；6）如果这时改变出水管径，就等于改变流量，改变电机运行功率，这就是改变出水管径改变流量的原理；7）相当于电路的电压不变，电阻R变化时，电流、功率变化的情况；3、泵机功率不变：1）相关物理过程如灭火水枪；2）用减小出水管截面，增大管网阻力R，减小流量、增大压力，泵机功率不变；3）目的在于增大压力，增大出口水流速度等；4）也是管网改造，减小流量、增大扬程、不增大系统功率的方法的原理；5）这个过程H-Q曲线，是上翘的双曲线形，流量与压力反比降低，或压力与流量反比升高的曲线；6）这个过程相当于恒流源电路中，外电路变阻器的电阻增大时，电流减小、电压升高、功率不变的情形；1、管网曲线一定时：这种运行情况适宜封闭式流体循环系统；２、改变管网曲线，调节流量：1）这是大部分风机、供水泵的正常工作状态；2）在这种状态下运行时，忽略压力的变化既恒压；3）在这种状态下运行时，流量与电机输出功率成正比，既风门大功率大、风门小功率小，所以用风门调节风量大小并不浪费电。
第3讲-离心泵特性曲线精品PPT课件
第七节 离心泵定速运行工况
引言：
特性曲线反映水泵本身潜在的工作能力 水泵装置的实际工况反映水泵实际做功情况
概念：
工况点——水泵装置在某瞬时的实际出水量、扬 程和功率以及吸上真空高度。
一、管道阻力特性曲线及表达式
P35图2-28
1.1 定义：水流经过管道时，水头损失与流量的关
系曲线 h SQ2
概念：
有效功率 水功率 轴功率
4 .总效率：
h H / HT v Q / QT
m Nh / N
Nu QH
Nh QT HT
QHT QT HT
QT HT
N
hvm
泵效率知识
在泵正常工作范围内：
水力阻力损失功率占30% 叶轮圆盘损失功率占8.2%（提高圆盘及泵体表面光滑度，
C2u
u2
速度三角形
b'2>b''2>b'''2
b)
Q
D2和b2对特性的影响 a) D2对性能影响 b) b2对性能影响
理论特性曲线
试验特性曲线
2.2 对理论扬程的修正
Q QT q
(1)对一维流假定的修正：反旋引起扬程下降 → 曲线1
(2)对理想流体假定的修正：
泵内摩阻损失→ 曲线2，冲击损失 →曲线3
3.2 前弯式叶片的弊端
(1) 前弯式叶片：水泵扬程和轴功率随流量的升高 而升高，造成电机过载，对电机的稳定运行不利
(2) 动扬程大（C2），水力损失大，效率低。
三. 实测特性曲线的讨论
3.3 性能曲线具有“扬程随流量的上升而下降”的特 性，一方面有利于电机稳定运行，另一方面与管网 “阻力随流量的增加而上升”的特性相匹配，便于在 能量供求关系平衡的条件下达成工况点自动稳定。
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冯萃敏
1
水泵性能曲线——定义
水泵的特性曲线是在水泵的转速一定的情况下， 其他各参数(扬程、轴功率、效率等)随流量变 化而变化的曲线。
2
理论特性曲线
3
一、理论的流量－扬程曲线 和流量—功率曲线（定性分析）
4
5
二、实际性能曲线
1、叶槽中流速不均匀影响
HT'
1 1 P
HT
2、水力损失与水力效率
（1）磨阻损失等 Vh1 k1QT2
（2）撞击损失 Vh2 k2 (QT Q0 )2
H HT (Vh1 Vh2 )
水力效率 h H / HT
6
7
3、容积损失与容积效率
V
QT Vq QT
Q QT
Vq A 2gH
8
9
4、机械损失
N1 (0.01~0.03)N 轴承等损失
28
Q－ η特性曲线
曲线的特点： 1. 有极大值，运行流量偏离额定流量则效率
下降 2. 过原点，即Q＝0时，η＝0
29
流量高于高效区上限，效率低且不安全：电机、水泵 曲线的含义：不同流量下，水泵所能提供的扬程
25
Q-N 特性曲线
曲线的特点及应用： 1. 随流量增加而上升，Q=0时，N最小
——离心泵要“闭闸启动” 2. Q=0时，N≠0
——闭闸时间不宜过长
26
配套电机功率的确定：
1. 电机功率Np
N
Np——应选电机的配套功率
Np
k
''
N——水泵运行中可能出现的最大功率
η"——传动装置的效率
k——安全系数
2. 电机转速：低于水泵额定转速，不威胁运行安全；
高于水泵额定转速，不能超过4％
27
运行中最大轴功率——通常用高效区上限流 量对应值
要求运行时水泵的最大流量不要超过高效区 上限对应值，超过则：
1. 效率低，不经济 2. 电机超载，不安全 3. 吸水性能降低，容易发生气蚀
N2 kn3D25
圆盘损失
Nm N1 N2
m
N
N
N
Nh N
N h QT HT
叶轮传给水的功率
10
11
12
13
5、泵的全效率
Nu N
Nu Nh
m
Nu Nh
m
QH QT HT
mVH
m
14
理论特性曲线
15
三、实测特性曲线及讨论 实测特性曲线
16
17
离心泵的性能表
18Biblioteka 离心泵的性能表19
这是某自来水厂水泵运行数据分析
Q-H 特性曲线
曲线的特点：下降的、高效区内近似于抛物线 拟和方程——用高效段的拟和方程代替整个曲线的方程：
H Hx SxQ2
H——水泵在对应流量下能提供的实际扬程 Hx——流量为Q时泵体内的虚水头 Sx——泵体内的虚阻耗系数 高效段的意义：选泵时、运行时尽量使Q、H在高效段内 流量低于高效区下限，可安全运行，但效率低