水泵的特性曲线
水泵变频运行特性曲线
水泵变频运行特性曲线 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】一、引言水泵采用变频调速可以达到很好的节能效果，这在同行业中已经有很多人写了大量的论文进行论述。
但其结果却有很多不尽人意的地方，有很多结论甚至是错误的和无法解释清楚的，本文以简易的图解分析法来进行进一步的解释和分析。
二、水泵变频运行分析的误区1.有很多人在水泵变频运行的分析中都习惯引用风机水泵中的比例定律流量比例定律 Q1/Q2=n1/n2扬程比例定律 H1/H2=(n1/n2)2轴功率比例定律 P1/P2=(n1/n2)3并由此得出结论:水泵的流量与转速成正比，水泵的扬程与转速的平方成正比，水泵的输出功率与转速的3次方成正比。
以上结论确实是由风机和水泵的比例定律中引导出来的，但是却无法解释如下问题:1)为什么水泵变频运行时频率在30～35Hz以上时才出水2)为什么水泵在不出水时电流和功率极小，一旦出水时电流和功率会有一个突跳，后才随着转速的升高而升高2.绘制水泵的性能特性曲线和管道阻力曲线很多人绘制出水泵的性能特性曲线和管道阻力曲线如图1所示。
图1 水泵的特性曲线图1中，水泵在工频运行的特性曲线为F1，额定工作点为A，额定流量QA，额定扬程HA ，管网理想阻力曲线R1=KQ与流量Q成正比。
采用节流调节时的实际管网阻力曲线R2，工作点为B，流量QB，扬程HB。
采用变频调速且没有节流的特性曲线F2，理想工作点为C，流量QC，扬程HC;这里QB=QC。
按图1中所示曲线，要想用调速的方法将流量降到零，必须将变频器的频率也降到零，但这与实际情况是不相符的。
实际水泵变频调速时，频率降到30～35Hz以下时就不出水了，流量已经降到零。
3.变频泵与工频泵并联变频泵与工频泵并联运行时，由于工频泵出口压力大，变频泵出口压力小，因此怀疑变频泵是否会不出水是否工频泵的水会向变频泵倒灌4.以上分析的误区1)相似定律确实是风机水泵在理论分析当中的一条很重要的定律，它表明相似泵(或风机)在相似工况下运行时，对应各参数之相互关系的计算公式。
水泵变频运行的特性曲线
水泵变频运行的特性曲线1 引言水泵采用变频调速可以达到很好的节能效果，这在同行业中已经有很多人写了大量的论文进行论述。
但其结果却有很多不尽人意的地方，有很多结论甚至是错误的和无法解释清楚的，本文以简易的图解分析法来进行进一步的解释和分析。
2 水泵变频运行分析的误区2.1 有很多人在水泵变频运行的分析中都习惯引用风机水泵中的比例定律流量比例定律 Q1/Q2=n1/n2扬程比例定律 H1/H2=(n1/n2)2轴功率比例定律 P1/P2=(n1/n2)3并由此得出结论:水泵的流量与转速成正比，水泵的扬程与转速的平方成正比，水泵的输出功率与转速的3次方成正比。
以上结论确实是由风机和水泵的比例定律中引导出来的，但是却无法解释如下问题: (1) 为什么水泵变频运行时频率在30~35Hz以上时才出水,(2) 为什么水泵在不出水时电流和功率极小，一旦出水时电流和功率会有一个突跳，然后才随着转速的升高而升高,2.2 绘制水泵的性能特性曲线和管道阻力曲线很多人绘制出水泵的性能特性曲线和管道阻力曲线如图1所示。
( 图1 水泵的特性曲线)图1中，水泵在工频运行的特性曲线为F1，额定工作点为A，额定流量QA，额定扬程HA，管网理想阻力曲线R1=KQ与流量Q成正比。
采用节流调节时的实际管网阻力曲线R2，工作点为B，流量QB，扬程HB。
采用变频调速且没有节流的特性曲线F2，理想工作点为C，流量QC，扬程HC;这里QB=QC。
按图1中所示曲线，要想用调速的方法将流量降到零，必须将变频器的频率也降到零，但这与实际情况是不相符的。
实际水泵变频调速时，频率降到30~35Hz以下时就不出水了，流量已经降到零。
2.3 变频泵与工频泵并联变频泵与工频泵并联运行时，由于工频泵出口压力大，变频泵出口压力小，因此怀疑变频泵是否会不出水,是否工频泵的水会向变频泵倒灌,3 以上分析的误区(1) 相似定律确实是风机水泵在理论分析当中的一条很重要的定律，它表明相似泵(或风机)在相似工况下运行时，对应各参数之相互关系的计算公式。
水泵的特性曲线
２－４离心泵的特性曲线一、离心泵的特性曲线压头、流量、功率和效率是离心泵的主要性能参数。
这些参数之间的关系，可通过实验测定。
离心泵生产部门将其产品的基本性能参数用曲线表示出来，这些曲线称为离心泵的特性曲线（characteristic curves）。
以供使用部门选泵和操作时参考。
特性曲线是在固定的转速下测出的，只适用于该转速，故特性曲线图上都注明转速n的数值，图2-6为国产 4B20型离心泵在n=2900r/min时特性曲线。
图上绘有三种曲线，即１．Ｈ－Q曲线Ｈ－Q曲线表示泵的流量Q和压头Ｈ的关系。
离心泵的压头在较大流量范围内是随流量增大而减小的。
不同型号的离心泵，Ｈ－Q曲线的形状有所不同。
如有的曲线较平坦，适用于压头变化不大而流量变化较大的场合；有的曲线比较陡峭，适用于压头变化范围大而不允许流量变化太大的场合。
２．Ｎ－Q曲线Ｎ－Q曲线表示泵的流量Q和轴功率Ｎ的关系，Ｎ随Q的增大而增大。
显然，当Q=0时，泵轴消耗的功率最小。
因此，启动离心泵时，为了减小启动功率，应将出口阀关闭。
３．η－Q曲线η－Q曲线表示泵的流量Q和效率η的关系。
开始η随Q的增大而增大，达到最大值后，又随Q的增大而下降。
该曲线最大值相当于效率最高点。
泵在该点所对应的压头和流量下操作，其效率最高。
所以该点为离心泵的设计点。
选泵时，总是希望泵在最高效率工作，因为在此条件下操作最为经济合理。
但实际上泵往往不可能正好在该条件下运转，因此，一般只能规定一个工作范围，称为泵的高效率区，如图2-6波折线所示。
高效率区的效率应不低于最高效率的92%左右。
泵在铭牌上所标明的都是最高效率下的流量，压头和功率。
离心泵产品目录和说明书上还常常注明最高效率区的流量、压头和功率的范围等。
二．离心泵的转数对特性曲线的影响离心泵的特性曲线是在一定转速下测定的。
当转速由n1改变为n2时，其流量、压头及功率的近似关系为, ,(2-6)式（2-6）称为比例定律，当转速变化小于20%时，可认为效率不变，用上式进行计算误差不大。
离心泵特性曲线
离心泵特性曲线首先离心泵的特性曲线图如下接下来是对于这个图的一些解读：离心泵的性能曲线包括流量-扬程（Q-H）曲线、流量-功率曲线（Q-N）、流量-效率曲线（Q-ŋ）以及流量-汽蚀余量（Q-NPSHr）曲线。
水泵的性能参数之间的相互变化关系及相互制约性：首先以该水泵的额顶转速为先决条件的。
水泵性能曲线主要有三条曲线：流量—扬程曲线，流量—功率曲线，流量—效率曲线。
它是离心泵的基本的性能曲线。
比转速小于80的离心泵具有上升和下降的特点称驼峰性能曲线。
比转速在80～150之间的离心泵具有平坦的性能曲线。
比转数在150以上的离心泵具有陡降性能曲线。
一般的说，当流量小时，扬程就高，随着流量的增加扬程就逐渐下降。
上述曲线都是在一定的转速下，以试验的方法求得的。
不同的转速，可以通过公式进行换算。
在性能曲线上，对于一个任意的流量点，都可以找出一组与其相对应的扬程、功率、效率以及汽蚀余量值。
通常，把这一组相对应的参数称为工作状况，简称工况或工况点。
对于离心泵最高效率点的工况称为最佳工况点。
泵在最高效率点工况下运行是最理想的。
但是用户要求的性能千差万别，不一定和最高效率点下的性能相一致。
要想使每一个用户要求的泵都在泵最高效率点下运行，那样做需要的泵规格就太多了。
为此，规定一个范围（通常以效率下降5%~8%为界），称为泵的工作范围。
我们利用叶轮的切割或者变频技术可以扩大泵的工作范围。
我们把同一类型的水泵，将它的各种不同比转数以及相同比转数不同口径的泵的工作区域集中画在同一个Q-H坐标平面上。
为了使图面上大泵的方块不致太大，坐标可以采用对数坐标，于是就得到了该类型泵的系列型谱。
各类型的泵均有各自的型谱，使用户选用水泵十分方便。
每种系列用几种比转数的水力模型，泵的口径按一定的流量间隔比变化。
同一口径的泵扬程也按一定的间隔变化。
ISO 2858规定了标准的型谱。
水泵变频运行的特性曲线
水泵变频运行的特性曲线（一）1 引言水泵冷油泵采用变频调速可以达到很好的节能效果，这在同行业中已经有很多人写了大量的论文进行论述。
但其结果却有很多不尽人意的地方，有很多结论甚至是错误的和无法解释清楚的，本文以简易的图解分析法来进行进一步的解释和分析。
2 水泵罗茨真空泵变频运行分析的误区2.1 有很多人在水泵变频运行的分析中都习惯引用风机水泵中的比例定律流量比例定律Q1/Q2=n1/n2扬程比例定律H1/H2=(n1/n2)2轴功率比例定律P1/P2=(n1/n2)3并由此得出结论:水泵的流量与转速成正比，水泵的扬程与转速的平方成正比，水泵的输出功率与转速的3次方成正比。
以上结论确实是由风机和水泵的比例定律中引导出来的，但是却无法解释如下问题:(1) 为什么水泵变频运行时频率在30~35Hz以上时才出水？(2) 为什么水泵在不出水时电流和功率极小，一旦出水时电流和功率会有一个突跳，然后才随着转速的升高而升高？2.2 绘制水泵的性能特性曲线和管道阻力曲线很多人绘制出水泵的性能特性曲线和管道阻力曲线如图1所示。
图1 水泵的特性曲线图1中，水泵液下排污泵在工频运行的特性曲线为F1，额定工作点为A，额定流量Q A，额定扬程H A，管网理想阻力曲线R1=K1Q与流量Q成正比。
采用节流调节时的实际管网阻力曲线R2，工作点为B，流量Q B，扬程H B。
采用变频调速且没有节流的特性曲线F2，理想工作点为C，流量Q C，扬程H C;这里Q B=Q C。
按图1中所示曲线，要想用调速的方法将流量降到零，必须将变频器的频率也降到零，但这与实际情况是不相符的。
实际水泵变频调速时，频率降到30~35H z以下时就不出水了，流量已经降到零。
2.3 变频泵与工频泵并联变频泵与工频泵并联运行时，由于工频泵出口压力大，变频泵出口压力小，因此怀疑变频泵是否会不出水？是否工频泵的水会向变频泵倒灌？3 以上分析的误区(1) 相似定律确实是风机水泵在理论分析当中的一条很重要的定律，它表明相似泵(或风机)在相似工况下运行时，对应各参数之相互关系的计算公式。
水泵特性曲线.
第/弋节离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线定义-、理论特性曲线的定性分实测特性曲线的讨论离心泵的特性曲线定义当转速n为常量时，列出H、N、n以及Hs等随渝量变化的函数关系，即：H = f (Q) N = F (Q)Hs =屮(Q) n=<P (Q)我们把这些方程关系用曲线来表示，就称这些曲线为离心泵的特性曲线。
叶轮中通过的水量可用下式表示:Q T = FzCzr也即： n - T^2r- 式中Q T ----- 泵理论流量（nP/s ）；F2——叶轮的出口面积（in2）,C N —叶轮出口处水流绝对速度的径向（m/s ） C一、理论特性曲线的定性分析1、理论扬程特性曲线的定性分析J 胪 由叫=将 Czu = U2 ■ C2rCtgp2 代入, 可得：Hy = KU2・ C2rCtgp2) s Q 图1-22 速度三角形"Cu=Ceosa = u - C,etgf3 Cj=Csma所以：H T = ILa (U2 - * Ctgp2)式中卩2、F2均为常数。
当水泵转速一定时，U2也为常数。
HT = A - B Q T是一个直线方程。
其斜率是用卩2来反映的p2> 90-B^,H T = A + B QT后弯式，上倾直线，扬程随流量的增加而减小。
02= 9()2时，径向式，是一条水平直线，扬程不随理论流量的变化。
p2< 90：时，H T = A-BQ T前弯式，是一条下倾直线，理论扬程随理论流量的增加而增加。
二、实测特性曲线的讨论7040302010J oz1、每一个Q都对应于一定的H, N n Hs2. Q-H曲线是一条不规则的下倾曲线(1)设计工况点。
最高效率点，水泵在该点工作效率最高。
(2)水泵高效工作段。
是水泵效率较高的工作范围，最髙效率点10%左右范围内作为水泵的高效工作段，选泵时，应使设计流量和扬程落在高效段内。
3、Q—N曲线N随着Q的增大而增大，闭闸启动：水泵启动前，压水管路闸阀是全闭的，待电动机运转正常后，压力表读数达到预定数值时，再逐步打开闸阀，使水泵工作正常运行。
水泵特性曲线
每 或1者k扬说g程水，（通当过H水A水泵）泵的表后流示其量：能为当量Q水的A时泵增，流值水量为泵为H能QA，时够， 供给每1kg水的能量为HA。
功率（NA）表示：当水泵的流量为QA 时，泵轴上所消耗的功率（kW）。
效率（ηA）表示：当水泵的流量为QA 时，水泵的有效功率占其轴功率的百分数 （%）。
所以： HT =
u2 g
（u2 -
QT F2
ctgβ2 ）
式中β2 、F2 均为常数。当水泵转速一定时， u2也
为常数。
故：
HT = A – B QT
是一个直线方程。其斜率是用β2来反映的
β2> 90º时，HT = A + B QT
后弯式，上倾直线，扬程随流量的增加而减小。
β2= 90º时，径向式，是一条水平直线，扬程不
5、被输送液体的重力密度和粘度等对特性曲线的影 响。所输送的液体粘度愈大，泵内的能量损失愈 大，水泵的扬程和流量都要减小，效率要下降， 而轴功率增大。因此，如果被输送液体的粘度与 试验条件不符时， 则Q－H，Q－N，Q－ η ， Q－Hs要进行换算后才能使用，不能直接套用。
综上所述，从能量的传递角度来看，对 于水泵特性曲线
N随着Q的增大而增大，
闭闸启动：水泵启动前，压水管路闸阀是 全闭的，待电动机运转正常后，压力表读 数达到预定数值时，再逐步打开闸阀，使 水泵工作正常运行。
Q—N曲线，指的是水或某种特定液体时 的轴功率与流量之间的关系，抽升的液
体容重不同时，要换算
4、Q—Hs曲线 该曲线上各点的纵坐标，表示水泵在相应流量 下工作时，水泵做允许的最大限度的吸上真空高 度值。不表示水泵在某点（Q，H）点工作的实际 吸水真空值。实际的Hs必须小于Q—Hs曲线上的 相应值。
水泵特性曲线的关系
主要是由三条特性曲线组成，分别是：H-qv曲线，表示泵的扬程与流量关系。
P-qv曲线，表示泵的轴功率与流量的关系。
n qv曲线，表示泵的效率与流量的关系。
扬程随流量的增加而减少，轴功率随流量的增加而增加；流量为零时，效率为零；流量增加，效率增加，但当流量增大到某一标准值时，流量在增大，效率反而下降1、特性曲线主要是用于选泵使用，不同曲线会极大影响泵的效率，泵并联运行也需要性能曲线，合理配备水泵的台数。
2、关闭阀门的原因从试验数据上分析：开阀门意味着扬程极小，这意味着电机功率极大，会烧坏电机。
3、离心泵不灌水很难排掉泵内的空气，导致泵空转而不能排水；泵不启动可能是电路问题或是泵本身已损坏，即使电机的三相电接反了，泵也会启动的。
4、用出口阀门调解流量而不用崩前阀门调解流量保证泵内始终充满水，用泵前阀门调节过度时会造成泵内出现负压，使叶轮氧化，腐蚀泵。
还有的调节方式就是增加变频装置，很好用的。
5、当泵不被损坏时，真空表和压力表读数会恒定不变，水泵不排水空转不受外网特性曲线影响造成的。
6、合理，主要就是检修，否则可以不用阀门。
7、这个问题的条件不充分，如果选用的是同一台水泵，同样的电机功率，外网不变的情况下，那么压力不会变化，轴功率会增加。
&问题的本身就是错误的，有效压头并不一定随着流量的增加而下降，这与叶轮安装角有关，还有可能增加。
但就通常使用的泵而言这个问题也是有问题的，扬程随着流量的增加可以大幅度降低的，这与泵的种类，也就是泵的性能曲线有关。
离心泵的特性曲线是将由实验测定的Q、H、N、n等数据标绘而成的一组曲线。
此图由泵的制造厂家提供，供使用部门选泵和操作时参考。
不同型号泵的特性曲线不同，但均有以下三条曲线：(1) H-Q线表示压头和流量的关系；(2)N-Q线表示泵轴功率和流量的关系；(3)n线表示泵的效率和流量的关系；(4)泵的特性曲线均在一定转速下测定，故特性曲线图上注出转速n值。
离心泵特性曲线上的效率最高点称为设计点，泵在该点对应的压头和流量下工作最为经济。
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创作编号：
GB8878185555334563BT9125XW
创作者：凤呜大王*
２－４离心泵的特性曲线
一、离心泵的特性曲线
压头、流量、功率和效率是离心泵的主要性能参数。
这些参数之间的关系，可通过实验测定。
离心泵生产部门将其产品的基本性能参数用曲线表示出来，这些曲线称为离心泵的特性曲线（characteristic curves）。
以供使用部门选泵和操作时参考。
特性曲线是在固定的转速下测出的，只适用于该转速，故特性曲线图上都注明转速n的数值，图2-6为国产 4B20型离心泵在n=2900r/min时特性曲线。
图上绘有三种曲线，即
１．Ｈ－Q曲线
Ｈ－Q曲线表示泵的流量Q和压头Ｈ的关系。
离心泵的压头在较大流量范围内是随流量增大而减小的。
不同型号的离心泵，Ｈ－Q曲线的形状有所不同。
如有的曲线较平坦，适用于压头变化不大而流量变化较大的场合；有的曲线比较陡峭，适用于压头变化范围大而不允许流量变化太大的场合。
２．Ｎ－Q曲线
Ｎ－Q曲线表示泵的流量Q和轴功率Ｎ的关系，Ｎ随Q的增大而增大。
显然，当Q=0时，泵轴消耗的功率最小。
因此，启动离心泵时，为了减小启动功率，应将出口阀关闭。
３．η－Q曲线
η－Q曲线表示泵的流量Q和效率η的关系。
开始η随Q的增大而增大，达到最大值后，又随Q的增大而下降。
该曲线最大值相当于效率最高点。
泵在该点所对应的压头和流量下操作，其效率最高。
所以该点为离心泵的设计点。
选泵时，总是希望泵在最高效率工作，因为在此条件下操作最为经济合理。
但实际上泵往往不可能正好在该条件下运转，因此，一般只能规定一个工作范围，称为泵的高效率区，如图2-6波折线所示。
高效率区的效率应不低于最高效率的92%左右。
泵在铭牌上所标明的都是最高效率下的流量，压头和功率。
离心泵产品目录和说明书上还常常注明最高效率区的流量、压头和功率的范围等。
二．离心泵的转数对特性曲线的影响
离心泵的特性曲线是在一定转速下测定的。
当转速由n1改变为n2时，其流量、压头及功率的近似关系为
, ,
(2-6)
式（2-6）称为比例定律，当转速变化小于20%时，可认为效率不变，用上式进行计算误差不大。
三．叶轮直径对特性曲线的影响
当叶轮直径变化不大，转速不变时，叶轮直径、流量、压头及功率之间的近似关系为
, ,
(2-7)
式（2-7）称为切割定律。
四．液体物理性质的影响
泵生产部门所提供的特性曲线是用清水作实验求得的。
当所输送的液体性质与水相差较大时，要考虑粘度及密度对特性曲线的影响。
１．粘度的影响所输送的液体粘度愈大，泵体内能量损失愈多。
结果泵的压头、流量都要减小，效率下降，而轴功率则要增大，所以特性曲线改变。
２．密度的影响离心泵的压头与密度无关，这可以从概念上加以说明。
液体在一定转速下，所受的离心力与液体的密度成正比。
但液体由于离心力的作用而取得的压头，相当于由离心力除以叶轮出口截面积所形成的压力，再除以液体密度和重力加速度的乘积。
这样密度对压头的影响就
消除了。
但是，泵的轴功率随液体密度而改变。
因此，当被输送液体的密度与水不同时，不能使用该泵所提供的Ｎ－Ｑ曲线，而应按（2-4a）及（2-5）重新计算。
３．溶质的影响如果输送的液体是水溶液，浓度的改变必然影响液体的粘度和密度。
浓度越高，与清水差别越大。
浓度对离心泵特性曲线的影响，同样反映在粘度和密度上。
如果输送液体中含有悬浮物等固体物质，则泵特性曲线除受浓度的影响外，还受到固体物质的种类，以及粒度分布的影响。
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