单台离心泵工况调节方式分析
水泵运行工况及工况调节
泵的出水量。
举例： 如图所示为五台泵并联工作的情况。
H
1
2
34
1台 2台
3台
5 4台
管道特性曲线 5台
O
Q1
Q2
Q3 Q4
Q5
Q
100
190
251 284 300
注意：在泵站设计中，如果所选水泵是以经常单独运行 为主的，并联工作时，要考虑到各单泵的流量会减少的，扬 程是会提高的。如果选泵时是着眼于各泵经常并联运行的， 各单泵单独运行时，相应的流量将会增大，轴功率也会增 大。
(2)绘制需能曲线
H=HST+SDFQI2+SFGQ =HST+SDF(Q/2)2+SFGQ2 =HST+(1/4SDF+SFG)Q2
点绘 DFG 管（或EFG ）管道的特性曲线。
（3）求工况点
(Q-H)1+2与H=HsT+(1/4)SDF+SFG)Q2的交点E, 即为并 联工作的工况点,过E点作Q轴的平行线，与单泵性能曲线的
η = 1+2
QH QH
P1 P2
管道布置是否对称的工程处理： （1）从工程实际看，只有两泵离汇流点的距离相差较
大，而又并联工作时，才作不对称处理。 （2）北方井群系统，从水泵工况来说：相当于几台水
泵在管道不对称的情况下并联工作，应作不对称处理。一 般来说是各井间的吸水动水位不同，可以选取一个共同的 基准面，在静扬程计算时，做相应的修正 。
（Q－H)’’ ；
2） EG管道系统特性曲线可用H=ZG-SEGQ2 计算， 即Q－∑hEG
3）工况点：M为工况点：
水泵工况：Q=Qp , H=H’p F池工况： Q=Qk G池工况：Q=Qp+Qk=QM
离心泵的流量控制方法浅析
１ 引言
离心泵是 目前使用最为广泛的泵产品，广泛使用在石油 天然气、石化 、化工 、钢铁 、电力、食 品饮料 、制药及水处 理行业 。 如何经济有效地控制泵输 出流量曾经引发过大讨论， 曾一度流行全部使用变频调速来控制输 出流量，取消所有控 制阀控制流量的形式，目前来看有三种广泛使用的方法 ：旁 路阀调节、出 口阀开度调节和调速控制 。本文将逐一分析讨
电气 自动 化 ，节 约 改 造 的 成本 ，也不 会 因为 改 造 而 影 响 生产 作 业 。 体 可 以用 如 下 的控 制方 法 ： 作人 员 下 达开 泵指 令 ， 具 操
图３ 改变 泵 出口阻 力调流 量
通过 以太 网下 传 至 Ｐ Ｃ站 。 Ｌ 对泵 的 出 口 阀开 度 进 行 分段 Ｌ ＰＣ
图２ 改变泵 的转 速调 流 量
装在旁路上，压差大 ，流量小 ，因此控制阀的尺寸较小 。
２ ３控制泵 的出口阀门开度 ． 通过 改变泵出 口阀门开度来控制泵出口流量的方案如图 ３所示。当干扰 作用使被控变量 （ 流量 ）发 生变化偏离给定 值时 ，控制器发 出控制信号 ，阀门动作 ，控制结果使 流量 回 到给定值 。 在一定的转速下 ， 离心泵的排出量 Ｑ与泵产 生的 压头 Ｈ有一定的对应关系 ，如 图 ４中 曲线 Ａ 所示。在 不同 流量下 ， 泵所能提供 的压头是不同的，曲线 Ａ称 为泵 的流量
式开关控制 ，将 开启过程分为 ３个阶段：低速开始、高速中 间、低速 结束阶段 。不 同阶段控制不同的阀门开度 以实现小 冲量、 无水积 、 高精确度的安全开泵 。 其控制 曲线如图 ５ 所示。
图５ 阀 门控制 特性 曲线
特性 曲线 。 泵提供的压头又必须与管路上的阻力相平衡才 能 进行操作 ，克服管路阻力所需压头大 小随流量 的增加而增加 ，
6水泵与水泵站9.23(水泵运行工况及工况调节)2.7
将模型泵的Hm＝1m，Qm＝0.075m3／s代入
ns
3.65n Q H
3 4
注：(1)Q和H是指水泵最高效率时的流量和扬程，也即
水泵的设计工况点。 (2)比转数ns是根据所抽升液体的容重γ＝1000kg／m3 时得出的。 (3)Q和H是指单吸、单级泵的流量和扬程。 (4)比转数不是无因次数，它的单位是“r／min”。
H
(Q-H)
(Q-H)Ⅰ
Ⅱ
(Q-H)'Ⅰ+ E
Ⅱ
Ⅰ’ Ⅱ’ HⅡ Ⅱ’’ Ⅰ’’ QⅠ
Q-ΣHBD
QⅡ
ΣH
Q-ΣHAB Q-ΣHBC
Q
4、如果两台同型号并联工作的水泵，其中一 台为调速泵，另一台是定速泵。
在调速运行中可能会遇到两类问题： (1) 调速泵的转速n1与定速泵的转速n2均为已知，试 求二台并联运行时的工况点。其工况点的求解可按不 同型号的2台水泵在相同水位下的并联工作所述求得。
2.7 离心泵装置定速运行工况
2.7工况点
水泵瞬时工况点：水泵运行时，某一瞬时的 出水流量、扬程、轴功率、效率及吸上真空高度 等称水泵瞬时工况点。 决定离心泵装臵工况点的因素 （1）水泵本身型号； （2）水泵实际转速； （3）管路系统及边界条件。
泵所在的管路状况1
以图所示的输送系统分析，两液面恒定管道 直径不变。则提升液体时，泵所需提供的扬 程：（列柏努利方程）
He=△Z+ △P/ ρg + △u2/2g+∑hf 用管道中水头损失及扬升液体高度计算时： ( H=Hst+ ∑h ) 由于∑hf =SQ2， 上式可化成: He =K+ SQ2
2020年中国石油大学网络教育040107泵与压缩机-20考试试题及参考答案
《泵与压缩机》课程综合复习资料一、简述题1．简述离心泵工况调节方法，说明较为节能实用的工况调节措施。
2．简述往复活塞式压缩机的主要性能参数，说明较为重要的性能参数。
3．简述离心压缩机的喘振工况和堵塞工况，说明对离心压缩机性能影响较大的特殊工况。
4．简述往复活塞式压缩机的排气量调节方法，说明较为实用有效的调节方法。
二、计算题1．一台离心泵流量Q1＝50.0 m3/h，扬程H1＝32.0 m，功率N1＝6.4 kW，转速n1＝2900 r/min。
求离心泵转速调节至n2＝1450 r/min时的流量Q2（m3/h）、扬程H2（m）和功率N2（kW）。
2．一台离心水泵，泵装置吸液面压力p A＝90000 Pa，水饱和蒸汽压力p v＝4240 Pa，泵安装高度H g1＝4.0 m，水密度ρ＝1000 kg/m3，吸入管阻力损失h A-S＝2.751 m，泵本身汽蚀余量Δh r＝2.5 m。
求泵装置有效汽蚀余量Δh a（m），并判断离心泵装置是否发生汽蚀现象。
3．一台多级离心式空气压缩机，第一级理论能头H T＝45113.0 J/kg，内漏气损失系数βl＝0.015，轮阻损失系数βdf＝0.030，有效气体流量m＝25200 kg/h。
求离心压缩机第一级的总功率H tot（kW）。
4．一台多级离心式空气压缩机，第一级进口气体温度t s＝20.0 ℃，进口气体速度c s＝30.0 m/s，出口气体速度c d＝70.0 m/s，级总能头H tot＝47355 J/kg，空气绝热指数k＝1.40，气体常数R＝288 J/kg·K。
求离心压缩机第一级出口温度t d（℃）。
5．一台往复活塞式空气压缩机，单级三缸单作用结构型式，压缩机容积系数λv＝0.739，系数λp λT λl ＝0.850，转速n＝1460 r/min，气缸直径D＝0.115 m，活塞行程S＝0.070 m。
求往复压缩机的排气量Q（m3/min）。
离心泵的工况调节
离心泵的H和Q是由泵的特性曲线和管路特性曲线的交 点——工况点所决定 在船上，各种冷却水泵、锅炉给水泵、凝水泵、货油泵 等，工作中往往需要调节流量，也就是说需要改变泵的 工况点，称为“工况调节” 工况调节可借改变泵的特性或管路特性来实现，船用泵 常用的工况调节方法有以下几种:
选择题
离心泵叶轮的平衡孔开在
上。
A 前盖板 B 后盖板 C A+B D A或B
离心泵起动一段时间后仍不排液，但吸入真空表显示较大 的真空度，其原因是 。
A 引水失败 B 转速过低 C 叶轮反转 D 吸入阻力过大 ．
离心泵发生汽蚀时，采取的应急措施可以是
A 关小排出阀 B 关小吸入阀 C 开大旁通阀
吸人指示较大真空
3-6-6离心泵常见故障的分析
液体进人泵内，排出压力上升，但小于正常值
原因可能在泵的方面
如叶轮松脱、淤塞或严重损坏；转速太低或转向弄反。
若封闭排出压力正常
如管路静压太大 并联使用时另一台泵扬程过高 排出阀未开 先开泵壳上的放气旋塞 然后开吸人阀向泵内灌水 如起动后封闭排压不足，有可能是灌人的舷外水含气 泡过多，以致起动后气体分离而聚于叶根不易冲走
1．节流调节法 增加或减小离心泵排出阀的开度，可使流量增大或减小，称为 节流调节
节流调节法
增或减泵排出阀开度， 可使Q增大或减小 图示为节流调节工况
随着排出阀开度的减小， 管路曲线变陡 R-R1，工况点A-A1， Qa-Q1, P降低，Hs增大。 原管路所利用的扬程仅 为H’1
要求型号相同的泵并联
3-6-2 离心泵的串联工作
离心泵串并联及工况调节综合实验
离心泵串并联及工况调节综合实验
一、实验目的
1．绘制两台离心泵串联运行工况调节图；
2．绘制两台离心泵并联运行工况调节图（共用管路节流调节方式）：
二．实验装置
1．离心泵、电动机、管路系统（包括管路、阀门、水箱等）；
2．真空表、压力表；玻璃转子流量计
三．实验原理
离心泵实验系统布置图如下图
图1 离心泵实验系统布置图
1—电动机；2—离心式水泵；3—压力表；4—转子流量计；5—2”弯头；6—真空表
7—三通；8—闸阀；9—水箱；；10—逆止阀
四．实验步骤
1．检查管路是否接好，流量计中水是否充满。
2．离心泵阀门全开，联好线路，打开电源开关。
3．将管路调制离心泵串联运行，稳定后，从小到大调节阀门开度，观察记录压力表，真空表和流量计的读数，流量每次增加3~5格，共做十一次。
4．将管路调制离心泵并联运行，稳定后，从小到大调节共用管路阀门开度，观察记录压力表，真空表和流量计的读数，流量每次增加3~5格，共做十一次。
五．实验数据记录与处理
1．原始数据
当地重力加速度：g= m/s2；水池距离地面高度： cm；
测试水温：t= ℃；该温度下水的密度：ρ= kg/m3（查表）；
1#离心泵出口截面中心与进口截面中心的高度差∆z= m；
2#离心泵出口截面中心与进口截面中心的高度差∆z= m；
2实验数据记录与处理
表2
3．两台离心泵串联运行工况调节图
4．两台离心泵并联运行工况调节图（共用管路节流调节）
六、注意事项
1．实验过程中，禁止沙粒抽进泵体。
2．长期停用时，开启前请先拨动叶片，确定转动灵活再接电源。
3．越冬前，请排净泵内积水一方冻裂。
水泵工况调节资料课件
目录
CONTENTS
• 水泵工况调节基本概念 • 离心泵工况调节方法 • 轴流泵和混流泵工况调节方法 • 往复式容积泵工况调节方法 • 其他类型水泵工况调节技术探讨 • 总结与展望
01
水泵工况调节基本 概念
工况调节定义与意义
工况调节定义
根据实际需要，调整水泵的运行 状态，以满足不同工况下的要求 。
应用场景
通过切割离心泵的叶轮，改变叶轮的直径 ，从而改变泵的性能曲线，实现工况调节 。
适用于流量和扬程都需要降低的场合。
优点
缺点
能够在一定程度上提高泵的效率，降低成 本。
叶轮切割后，泵的性能会发生变化，可能 需要进行重新匹配和调整。
03
轴流泵和混流泵工 况调节方法
轴流泵工况调节特点及方法
调节特点：轴流泵的工况调节主要通过 改变泵的转速、叶片角度和流量来实现 。具有调节范围广、效率高等特点。
节流调节：通过调节出口阀门开度来改 变泵的流量和扬程，适用于小流量、高 扬程的场合。
变角调节：通过改变叶片角度来调节泵 的工况点，适用于扬程变化较大、流量 变化较小的场合。
调节方法
变速调节：通过改变泵的转速来调节流 量和扬程，适用于大流量、低扬程的场 合。
混流泵工况调节特点及方法
调节方法
变角调节：通过改变叶片角度来 调节泵的工况点，适用于需要保 持一定扬程、流量变化较小的场 合。
调节原理
采用独特的叶轮结构和流道设计 ，实现大流量、高扬程、无堵塞
排污。
优点
适用于输送含有大量固体颗粒、纤 维等复杂成分的介质，具有高效、 节能、环保等特点。
缺点
结构复杂，维护成本较高，对介质 成分和温度有一定要求。
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。
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技术交流
石油和化工设备2014年第17卷
单台离心泵工况调节方式分析
方清华
（江汉大学机电与建筑学院， 湖北 武汉 430056）
[摘 要] 本文以离心泵和管路系统的特性曲线图为依据，对离心泵常用的几种流量调节的方式进行了分析和比较，给出了调节原理、调节方法、调节范围、优缺点及适用场合。
通过对比指出变速调节流量是较佳的离心泵调节方式。
[关键词] 离心泵；流量；调节方式；分析；比较
作者简介：方清华（1972—），女，湖北宜城人，硕士，副教
授。
在江汉大学机电与建筑学院主要从事机械类专业教学与研究工作。
通常，在工艺设计和生产实践中，离心泵的流量和扬程可能会比管路中要求的偏大，或者由于生产任务、工艺要求发生变化，需对泵的运转流量进行调节，以保持较高的运转效率。
事实上，离心泵在实际使用中工作点的选择也会直接影响用户的能耗和成本费用，因此，如何合理地调节离心泵的流量显得尤为重要。
离心泵流量的大小取决于工作点的位置，而工作点是由泵的特性曲线和管路特性曲线共同决定的，改变任何一条曲线都可以使其工作点发生转移，从而达到调节流量的目的。
本文就改变离心泵流量的几种主要方法进行了分析和比较，以寻求较佳的流量调节方式。
1 改变管路特性曲线
1.1 节流调节
节流调节是在管路上安装节流部件（通常为阀门），通过改变阀门的开度来控制流量大小的调节方法，有入口节流调节和出口节流调节两种。
入口节流调节由于易产生汽蚀现象，已很少采用。
出口节流调节因简单易行成为离心泵常用的调节方法。
节流调节实质上是改变管路特性曲线的位置来改变泵的工作点。
如图1所示，泵特性曲线Q ～H 与管路特性曲线Q ～h 的交点M 为阀门全开时泵的工作点。
当出口阀关小时，管道局部阻力增加，管路特性曲线由Q ～h 变为（Q ～h ）1，泵的工作点转移至M 1点，相应流量减少。
阀门关得越小，流量也就越小。
从图1可看出，以关小阀门来控制流量时，离心泵本身的供水能力不变，扬程特性不变，而管路特性随着阀门开度的改变而改变。
这种方法操作简便，特别对比转数小的泵，其流量、扬程曲线较平坦，调节灵敏，调节
时流量连续，可以在某一最大流量与零之间随意调节，且无需额外投资。
但节流调节是人为增加阻力，造成扬程损失，能量利用率差，泵的效率也将随之下降，经济上不合理，工程应用中应尽
量避免使用。
图1 出口节流调节
图2 旁路调节
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第3期 方清华 单台离心泵工况调节方式分析
图3 变径调节
1.2 旁路调节
旁路调节是将泵排出的液体，一部分通过旁路引入到其它装置或重新引回吸液池，从而使泵输送到装置的流量得到调节的方法。
旁路调节实质上是通过改变管路特性曲线的位置来改变泵的工作点。
如图2所示，设主管路、旁路的管路特性分别为（Q ～h ）1、（Q ～h ）2，则并联后的管路特性为Q ～h 。
当旁路调节阀完全关闭时，Q ～H 曲线与（Q ～h ）1曲线的交点为M 1；旁路调节阀打开时，Q ～H 曲线与Q ～h 曲线的交点为M 。
按分支管路中求各管路流量的方法，过M 点做水平线交（Q ～h ）1于A 1点，交（Q ～h ）2于A 2点，则通过主管路、旁路中的流量分别为Q A1、Q A2，主管路中的流量比关闭旁路阀时主管路中的流量小，所以，流量得到了调节。
这种调节方法虽然操作中较为简单方便，但旁路中的流量仍需要消耗泵功，经济性较差。
仅适宜比转数较大、扬程流量曲线较陡的情况采用。
2 改变泵特性曲线
2.1 变径调节
变径调节是采用切削叶轮直径来调节流量的调节方法。
变径调节实质上是改变泵的特性曲线，因为当转速一定时，泵的压头、流量均和叶轮的直径有关。
如图3所示，M 为原工作点，当叶轮直径变为D 1时，由泵的切割定律可知其特性曲线向左下方移动，新的工作点为M 1，相应地流量减少。
这种调节方法简便易行，在一定程度上解决了离心泵类型、规格的有限性与供水对象要求的多样性之间的矛盾，扩大了离心泵的使用范
围，而且没有附加能量损失，经济性能较好。
但
图4 变级调节
是，切削叶轮属于不可逆过程，切削后再不能恢复其原有特性，因此其使用范围受到限制，仅适应于使流量变小、调节流量范围不大、需长期调节的场合，而不能作为实时调节使用，在实施时还需经过精确的计算和经济合理性的准确衡量。
叶轮直径的切削是有一定限度的，减小的幅度最好控制在20%以内，不能任意切小，否则将引起效率的降低。
随着比转数的增大，切削量要随之减小。
2.2 变级调节
变级调节是通过抽取多级泵的叶轮数目来改变流量的调节方法。
变级调节实质上也是改变泵的特性曲线。
如图4所示，Q ～H 曲线为某多级泵的特性曲线，M 为工作点，因为多级泵的总扬程等于各个叶轮单独工作时所产生的扬程之和，因此多级泵的Q ～H 曲线也由各个叶轮的Q ～H 曲线叠加而成，当抽取某一个或几个叶轮后，特性曲线变为（Q ～H ）1，工作点变为M 1，流量得到了调节。
多级泵抽取一级叶轮后，降低了泵的轴功率，需要电机输出的功率相应减少，可对电机实施减容措施，降低电机的能耗。
多级泵改变叶轮级数时，不能拆卸第一级叶轮，否则会导致吸入阻力增加，使泵的汽蚀性能恶化。
拆除叶轮后还应注意叶轮的动平衡和轴向推力的平衡问题。
由于只能拆除某整数个叶轮级数，只适用于工况相对固定的情况，使用范围受到很大的局限。
2.3 变速调节
变速调节是通过改变泵的转速来调节流量大小的调节方法。
变速调节实质上是改变泵的特性
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技术交流
石油和化工设备2014年第17卷
曲线，当水泵的转速改变时，阀门开度保持不变（通常为最大开度），管路系统特性不变，而流量和扬程特性随之改变。
如图5所示，M 为离心泵的工作点，当转速降低至n 1、n 2时，流量与扬程近似地按比例定律变化，Q~H 曲线向左下方移动，但Q~h 曲线不变，即可得到不同的工作点，流量发生了变化。
采用变速调节时，调节范围宽，调节效率高，调节方法简单，操作方便，便于实现自动调节，不会引起附加能量损失，与节流调节相比，其节能效果很突出，泵的工作效率更高，而
且有利于降低离心泵发生汽蚀的可能性。
因此，
图5 变速调节
3 结论
离心泵的运行调节方式很多，其调节原理也不一样，传统的调节方式节流调节和旁路调节虽然会造成能量损失和浪费，且常常偏离泵的高效区，运行效率较低，但因其调节方法简单可靠、使用方便、投资低等优点，使其在一些简单场合仍不失为一种快速易行的流量调节方式；变径调节一般多用于清水泵，由于改变了泵的结构，通用性较差，使用受到限制；变速调节因其不会引起额外的水力损失，节能效果好、自动化程度高，可改变设备运行工况，提高设备的安全性，延长设备使用寿命，而越来越受到用户的青睐，有逐步取代其它调节方式的趋势，是一种较佳的离心泵流量调节方式。
在实际应用时应从节能、投资额、可靠性和设备寿命等多方面加以考虑，在各种流量调节方法之中综合出最佳方案，确保离心泵的高效运行。
收稿日期：2013-11-28；修回日期：2014-01-14
球壳板加工压制时的几何尺寸控制准确。
(2)球罐焊接应按照先纵缝后环缝的顺序，焊工布置应对称均匀并同步焊接，这样可减少焊接变形。
(3)球罐开焊时，初焊层宜在定位焊的背面，而且定位焊的要求应与正式焊缝相同，一旦出现裂纹应及时清除。
(4)因施工条件等因素的限制，初焊层与定位焊在同一侧时，背面清根要求将定位焊清理干净，并经表面无损检测确认无裂纹、分层等缺陷存在。
(5)按照《球形储罐施工规范》的要求，严格控制焊前预热和焊后热处理措施，可控制焊接裂
纹的产生。
5 结束语
后续球罐的焊接在采取上述措施后，经TOFD 检测，发现焊缝质量有很大提升，因定位焊产生的缺陷数量明显下降。
因此上述措施对防止定位焊出现焊缝裂纹是有效的。
收稿日期：2013-11-13；修回日期：2014-01-11
◆参考文献
[1] 陈祝年. 焊接工程师手册（第2版）[M].北京：机械工业出版社，2010.
[2] GB50094-2010，球形储罐施工规范[S].
[3] 强天鹏. 超声衍射时差(TOFD)检测技术[Z].全国特种设备无损检测人员资格考核委员会，2008.
变速调节是比较经济的，但是，采用变速调节投资较大，维护成本较高，当离心泵变速过大时会造成效率下降，超出泵的比例范围，因此不可能无限制地调速。
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