管网特性是什么意思

阀门关小了，阀门的局部阻力就增大了，运行中的水泵实际扬程也就增大（水泵的实际扬程或工作扬程并不等于水泵铭牌上的额定扬程），对于离心水泵，随着工作扬程的增大，水泵的工作流量减小（可从水泵的性能曲线上看出），从水泵的性能曲线上还可以看出，流量的减小，水泵的功率随之减小，电压不变，电机的电流必然减小。流量的减小还使得从出口阀门之后水头损失减小，即出口阀门到管道出口的水头差减小，管道出口的水头一般是不变的，出口阀门之后的压力就增大了。

水泵扬程-流量曲线与需要扬程曲线的交点就是水泵的工作点。

区别：

一、概念曲线不同

1、水泵的工作点：管网特性曲线与泵的特性曲线的交点为泵的工作点 。

2、水泵最佳工况点：特性曲线最高点就是泵的最佳工况点 。

二、效率不同

1、水泵的工作点：水泵工作的效率没有水泵最佳工况点效率高。

2、水泵最佳工况点：水泵工作的时候，效率最高的那个工作点。

扩展资料：

水泵的分类

一、按用途分类

输送泵、循环泵、消防泵、试压泵、排污泵、计量泵、卫生泵、加药泵、糊化泵、输液泵、消泡泵、流程泵、输油泵、给水泵、排水泵、疏水泵、挖泥泵、喷灌泵、增压泵、高压泵、保温泵、高温泵、低温泵、冷凝泵、热网泵、冷却泵；

暖通泵、深井泵、止痛泵、化疗泵、抽气泵、血液泵、抽料泵、除硫泵、剪切泵、研磨泵、燃油泵、吸鱼泵、浴缸泵、源热泵、过滤泵、增氧泵、洗发泵、注射泵、充气泵、燃气泵、美工泵、加臭泵、切碎泵。

二、按原理分类

往复泵、柱塞泵、活塞泵、隔膜泵、转子泵、螺杆泵、液环泵、齿轮泵、滑片泵、罗茨泵、滚柱泵、凸轮泵、蠕动泵、扰性泵、叶片泵、离心泵、轴流泵、混流泵、漩涡泵、射流泵、喷射泵、水锤泵、真空泵、旋壳泵、软管泵、蜗杆泵。

参考资料来源：百度百科-水泵工作点

参考资料来源：百度百科-抽水工况

参考资料来源：百度百科-水泵

要画某一管道特性曲线，首先得计算出不同流量下对应的管路水头损失，有达西公式、谢才、海澄和威廉公式，设计院都有一整套的东西和经验算法。

管道特性曲线由管道在不同流量下的管路损失值绘制，根据管道特性曲线上对应的流量和扬程来选择水泵应该要满足的运行工况参数

比如附图这样，一目了然

一、水泵曲线有上升段时，会产生不稳定的工作区，会产生泵的喘振现象。

有上升段水泵的这个不稳定工作区，就是在管道特性条件下，泵的工作点始终绕图1中的封闭区摆动。这个摆动不定的工作点就是水泵喘振的轨迹。

二、出现喘振的原因，用水塔上水的过程说明产生不稳定工作区现象。

1、当水箱液位使Hg=Hi时，管网特性曲线为曲线2，此时用户的用水量为Qd，用户的用水量大于Qm，工作点稳定在D，当用户的用水量增加时，水箱的液位将降低，管网特性曲线下移，泵的出水量增加，当用户的用水量减少时，水箱的液位将升高，管网特性曲线上移，水泵的出水量减少，水泵和管网可以实现自稳定运行。

2、当用户的用水量为Qm时，水箱的液位达到最高，管网特性曲线上移到最高处为曲线4，这时如果用户的用水量再减少，管网特性从B点向左移动，水泵特性曲线与管网特性曲线脱离，水泵的扬程小于水箱中水的压力，水向回流动，由于水泵前面有止回阀，水不能倒流，水泵的出水量降为零。随着用户的用水，水箱液位逐渐下降，当水箱液位降到低于水泵的关闭扬程He时，水泵的扬程又大于水箱的压力，水泵开始出水，由于用户的用水量较小，水泵的出水量比用户的用水量大，水箱液位升高，管网特性曲线上移，水泵将在Hc到Hm的不稳定区间来回振荡。

对于这样的系统，只有用户的用水量大于Q时，系统才可以实现稳定供水，水箱的液位并将稳定在一个水平上

一、离心泵的特性曲线定义当转速n为常量时，列出扬程（H）、轴功率（N）、效率（η）以及允许吸上真空高度（Hs）等随流量（Q）变化的函数关系，即：H = f（Q）；N = F（Q）；Hs = Ψ（Q）；η = φ（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。离心泵的特性曲线是液体在泵内运动规律的外在表现形式，这三条曲线需要根据试验的方 法（采用离心泵特性曲线的测定装置，逐渐开启水泵出口阀门改变其流量，测得一系列的流量及相应的扬程和轴功率，然后将H一Q、N —Q、η一Q曲线绘制在同一张坐标纸上，即为一定型式离心泵在一定转速下的特性曲线），不同的水泵特性曲线不同，水泵的特性曲线由设备生产厂家提供。严格意义上讲，每一台水泵都有特定的特性曲线。在水泵特性曲线上，对应任意流量点都可以找到一组与其相对应的扬程、轴功率和效率值，通常把这一组相对应的参数称为工况，其对应最高效率点的一组工况称为最佳工况。在生产实践中，水泵的运行工况点是通过管路的特性曲线与水泵的特性曲线确定的（M工况点，见下图）。在选择和使用泵时，使水泵在高效区运行，以保证运转的经济和安全。二、影响离心泵特性曲线的因素离心泵的特性曲线与很多因素有关，如液体的粘度与密度、叶轮出口宽度、叶片的出口安放角与叶片数及离心泵的压出室形状等均会对离心泵的特性曲线产生影响。1、叶轮出口直径对性能曲线的影响在叶轮其它几何形状相同的情况下，如果改变叶轮的出口直径，则离心泵的特性曲线平行移动，见下图。根据这一特性，水泵制造厂和使用单位可以采用车削离心泵叶轮外径的方法改变一台泵的性能范围，以使泵的性能更适合实际运行需要。例如，某厂的一台离心式循环泵，其运行压力偏高，为降低压力，将叶轮外径由270mm车削到250mm后，在流量相同的情况下，压力下降，给水泵的电机电流减小，满足了运行的要求。2、转速与性能曲线的关系同一台离心泵输送同一种液体，泵的各项性能参数与转速之间的关系式为：Q1/Q2 = n1/n2H1/H2 = (n1/n2)2Nl/N2 = (n1/n2)2三、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由 HT =中，将C2u = u2 - C2rctgβ2 代入，可得：HT =（u2 - C2rctgβ2）叶轮中通过的水量可用此式表示：QT = F2C2r，也即：C2r =式中QT：泵理论流量（m3/s）；F2：叶轮的出口面积（m2）；C2r：叶轮出口处水流绝对速度的径向（m/s）。所以：HT =（u2 - 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，扬程不随理论流量的变化。β2<90º时，HT = A–B QT，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。四、实测特性曲线的讨论它反映泵的基本性能的变化规律，可做为选泵和用泵的依据。各种型号离心泵的特性曲线不同，但都有共同的变化趋势。1、每一个Q都对应于一定的H，N，η，Hs。2、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，最高效率点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。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。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。

水泵在不同流量和进出口压力下，效率是变化的，一般厂家说明书中有工作曲线。固定工况下水泵效率应该是稳定的。不过在水泵低于额定流量时，增加变频器可以降低电机功耗，提高效率。因为调节流量的过程，一般是减小出口通流面积，通过节流作用，增加水的出口阻力，减小流量，节流会有不可逆损失；而变频器是改变电机转速，降低水流量，水出口阻力变化不大。

水泵的性能曲线可以查到或者根据已知参数和H=KQ^2通过扬程和流量确定K值然后画在坐标系中。管网特性曲线需要先算出总阻抗S，根据H=sQ^2，描点画在同一坐标系中。两个曲线的焦点就是工况点，

现有两台市水泵，一台功率18.5kw,另一台11kw,两台泵扬程相同，可否并联运行于同一个管路中，有人说“大机拖小机“不行，又有人说可以的，烦请各位帮忙指教，谢谢！

供水系统中调速水泵有关问题的探讨

作者：覃正清

时间：2003年3月24日

1、前言

水泵调速技术已经存在多年，早期主要是一些低压水泵采用低压变频器进行调速，因为成本不高，所以采用比较普遍。而对于高压水泵的调速，早期还大多是采用液力偶合器、串级调速等传统方法来实现。随着高压大功率变频器的出现，目前采用高压变频器对高压水泵进行调速逐渐成为一种趋势。由于高压变频器目前成本相对较高，许多供水行业的人士出于投资回收考虑，对水泵调速这项技术本身及其可以取得的效益都比较关心，经常有如下一些疑惑：

a供水系统一般多台水泵并联运行，设计原则是同压头水泵并联，同流量水泵串联。而调速泵速度降低后，按一般常理认为，其输出水压将降低，那么调速泵如何再与其他工频泵并联，是否有内耗存在？

b常说水泵流量和转速成正比，压力和转速平方成正比，其功率则和转速立方成正比，也就是说水泵的功耗是按流量的立方关系变化的，假设水泵流量调到一半时，水泵的轴功率只有满流量时的12.5%，省电应达到87.5%，可为什么实际系统的节能效果远不是这样？到底怎样预估一个水泵调速系统的节能潜力？ c调速水泵和工频水泵并联运行时，调速水泵能否无限制往下调速？调速泵是不是转速到0时流量才为0？并联工频水泵会不会过流？调速泵会不会水流倒惯？调速时应注意什么问题？

d水泵调速方法有哪些？究竟什么方式比较可取？对水泵进行调速改造，除了节能，到底还能有什么其他效益？

本文将从水泵的工作特性出发，解释和回答这些问题，不对之处，欢迎专家指正。

2、水泵的工作特性

图（1）

水泵定速工作时，工作特性如图（1）所示。曲线①为水泵按转速N1定速工作时的Q-H曲线，曲线②③为管路特性曲线。

在第一种负载工况下，水泵工作在A点，流量为Q1，压力为H1。当流量减为Q2时，水压将上升到H2，水泵工作在B点。水压的上升，一方面存在不必要的电耗，另一方面也可能威胁到供水管网的安全。

从水泵定速工作特性曲线看出，尽管水泵工作转速不变，但只要管网特性发生变化（曲线②变为曲线③），那么水泵的工作点是发生变化的，其流量和压力也随之变化。换言之，水泵的输出压力并不只是转速的单值函数。

在自来水行业，流量的减少是因为夜间用户关阀，管网特性曲线发生了变化，曲线②变为曲线③，流量由Q1降为Q2。为了防止管网水压的上升威胁到管网安全，可以调节水泵出口阀门或者改开小泵。

在一些化工生产、制冷等行业，流量的减少是因为生产工艺的需要，这时可以调节水泵输出阀门，人为改变管网特性，使水泵工作点由A点变到B点，从而达到主动调节流量的目的。

图（2）

图（2）示出了水泵调速运行时，水泵工作特性的变化情况，曲线①②③分别为水泵按N1 、N3和N2三种速度运行时的特性曲线，曲线④⑤为管网特性曲线。如果管网特性不变，保持为曲线④，水泵由N1转速调节到N2速运行时，水泵的工作点将由A点变到B点，流量和水压分别变到Q2和H2，它们都随着转速的下降而下降。负载特性不变时，水泵的流量Q、水压H、轴功率P和转速N之间满足如下关系：

Q∝N，H∝N2,P∝N3。

但如果是外界因素导致管网特性发生变化（由曲线④变为曲线⑤），使得流量减少为Q2，但又要维持水压不变，这时水泵可以将速度调节到N3运行，从工作曲线中可以看出，水泵的转速和输出流量下降，但水泵的输出压力却保持不变，这就是为什么流量变化时，可以通过调节水泵转速实现恒压供水的理论依据。这种情况下，由于管网特性的改变，水泵的流量Q、水压H、轴功率P和转速N之间不再满足Q∝N、H∝N2、P∝N3的关系，并不是转速下降其水压就下降，水泵速度下降且其分担的流量下降后，只要其输出水压不变，就可以和其他高速水泵并联运行。

3、水泵调速运行的轴功率

3．1管路特性不变

管路特性不变时，水压随流量的变化而变化，调速时只对流量作要求，对水压不作要求，这时水泵的工作情况如图（3）所示：

图（3）

从图可见，需要流量下降时，将水泵速度由N1下调为N2,则水泵工作点由A点变为B点，流量由Q1变为Q2，压力由H1变为H2，水泵在A、B两个工作点的输出功率PA和PB分别为: PA=H1×Q1, PB=H2×Q2

从上式看出，如果转速降为50%，则水泵输出功率下降为12.5％；如果在A、B两点水泵的效率差别不大，则水泵的输入功率也大大下降。

3．2调速时要求水压恒定

图（4）

在图（4）这种工况下，水泵速度由N1调到N2,工作点由A点变到B点，流量由Q1变到Q2，水压保持不变，H1＝H2。水泵在A、B两点的输出功率PA＝H1×Q1，PB＝H2×Q2。

PAPB = H1×Q1H2×Q2 =Q1 Q2

这种情况下，水泵输出功率和流量成正比。（注意：水泵输出功率不和转速成正比，因为管路特性已变化，Q1不正比于N1，Q2不正比于N2。）这种工况下类似自来水行业。用户用水量由Q1下降为Q2（用水量下降是用户关阀引起的管路特性发生变化，由特性曲线（1）变为曲线（2）仍需水压保持恒定。

4、水泵调速运行的节能效益

4．1管路特性不变

图（5）

外部管路特性不变。如果通过水泵调速方式改变流量，按工作点由A点降到B点；如果水泵定速运行，通过阀门改变流量，则水泵从A点变为C点。水泵在

B、C两工作点的输出功率和输出功率差分别为：PC=H3×Q2, PB =H2×Q2； 假设水泵在B、C两点效率差别不大，都约为η，则调速方式相对于关阀方式，节能效益 ΔP＝(H3－H2) Q2 η 。

4．2管路特性变化而调速时要求水压恒定

图（6）

流量由Q1变为Q2时，如果水泵定速运行，工作点将由A变为C点；如果通过调速方式，水泵工作点将由A变为B点。水泵在B、C两点的输出功率差为： PC

－PB＝（H3－H2）×Q2。假设水泵在B、C两个工作点的效率差别不大，都为η，则水泵输入功率差

ΔP＝(H3－H2) Q2 η 。

5、水泵调速运行节能效益计算实例

水泵调速节能效益与水泵的特性、运行方式、电费水平等多种因素有关，由于这些因素在不同场合下千差万别，计算节能效益时对工况作如下假设：

水泵功率为1000KW，年运行时间8000小时，其中1600小时（即20%时间）为100%流量，4000小时（即50%时间）为70%流量，2400小时（即30%时间）为50%流量，调速装置效率为96%，假设水泵流量Q和压力H在采用阀门调节流量时近似满足如下关系：H=A-(A-1)Q2，其中A为水泵出口封闭时的出口压力，假设为140%，假设电费为1元/度。

5．1采用阀门调节时电耗计算

采用阀门调节流量时，功耗等于流量Q和压力H的乘积。各种流量的功耗计算如下：

P100%=1000KW

P70%=1000×0.7×（1.4-0.4×0.7×0.7）=842.8KW

P50%=1000×0.5×（1.4-0.4×0.5×0.5）=650KW

电费计算如下：1000×1600+842.8×4000+650×2400=6531200度，一年电费约653万元。

5．2采用调速且要求水压恒定时电耗计算

采用调速水泵调节流量时，如果需要压力恒定，则功耗仍然按流量Q和压力H的乘积计算。各种流量的功耗计算如下（其中0.96为调速装置效率）： P100%=1000/0.96=1041KW

P70%=1000×0.7×1/0.96=729KW

P50%=1000×0.5×1/0.96=521KW

电费计算如下：1041×1600+729×4000+521×2400=5830000度，一年耗电费约583万元。

流量变化时，如果要求压力不变，相对于用阀门调节流量，采用变频器调节流量后，一年可以节省电费约653-583=90万元，节电量约为13.8%。

5．3采用调速且管路特性不变时的电耗计算

采用调速水泵调节流量时，如果没有压力要求，即假定外部管阻特性不变，则功耗正比于流量的立方。各种流量的功耗计算如下（其中0.96为变频器效率）： P100%=1000KW

P70%=1000×0.73/0.96=357.3KW

P50%=1000×0.53/0.96=130.2KW

电费计算如下：1000×1600+357.3×4000+130.2×2400=3341680度，一年

耗电费约334.1万元。

流量变化时，如果外部管阻特性不变（即流量小时，压力也小，调速时对压力不作要求），相对于用阀门调节流量，采用变频器调节流量后，一年可以节省电费约653-334=319万元，节电量达到48.8%。

从计算中可以看出，如果水泵依据流量需求而调速，对水压不作要求的工况，其节能效果大大好于要求水压恒定的工况。仿照以上计算方法，用户可以根据自己实际的水泵容量、供水工况及电费水平，直接预估出调速后的节能效益。

6、调速泵和工频水泵的并联运行

6．1多泵并联时，调速泵实现流量调节的图示

水泵不管全速运行或调速运行，总满足以下的特性关系：

图（7）

图（7）中绘出水泵分别以不同速度 (n1>n2>n3>n4)运行的H_Q特性曲线，纵坐标H表示水泵出口水压，横坐标Q代表水泵流量。从H_Q曲线看出：

a水泵定速运行时，如果其流量减小，水泵出口水压将增大。如A、B两点，水泵以恒定速度n1运行，当该泵流量由 Q2下降到Q1时，该水泵出口水压将由H2上升到H1。

b如果水泵的流量相同，水泵高速运行时的出口水压高于低速运行时出口水压。如A、D两点。

c水泵降速运行时，如果其流量比高速运行时减小，则可以和高速运行时有相同的出口水压值。如B、C两点。

两台一样的水泵，分别以不同速度运行，如果各自流量不同，仍可以有相同的出口水压值，可以直接并联运行。

假如当前管网总流量为Q2+Q3，管网水压为H2，由两台水泵并联供水(多台并联时很容易类推)。定速泵以n1速度运行，达到出口压力H2时提供的流量为Q2，运行于B点。调速泵以n2速度运行，达到出口压力H2时提供的流量为Q3，系统达到平衡。

如果由于工况变化，管网总流量变为Q2+Q4，仍要保持管网水压为H2，由两台水泵并联供水(多台并联时很容易类推)。定速泵还以n1速度运行，达到出口压力H2时提供的流量为Q2，运行于B点。而调速泵降速到n3速度运行，达到出口压力H2时提供的流量为Q4，运行于E点。系统达到新的平衡。

在以上两种工况中，两台水泵的出口压力也完全一致，直接并联运行，不会有所谓的内耗存在。

恒压供水系统的优势：

恒压供水系统采用压力传感器、PLC和瑞士ABB变频器作为中心控制装置，实现所需功能。来源：输配电设备网安装在管网干线上的压力传感器，用于检测管网的水压，将压力转化为4～20 mA的电流或者是0~10V的电压信号，提供给瑞士ABB变频器。瑞士ABB变频器是水泵电机的控制设备，能按照水压恒定需要将0～50 Hz的频率信号供给水泵电机，调整其转速，瑞士ABB变频器功能强大，即预先编置好的参数集，将使用过程中所需设定的参数数量减小到最小，参数的缺省值依应用宏的选择而不同。中崛供水的恒压供水系统采用PID控制的应用宏，进行闭环控制。瑞士ABB变频器根据恒压时对应的电压设定值与从压力传感器获得的反馈电流信号，利用PID控制宏自动调节，改变频率输出值来调节所控制的水泵电机转速，以保证管网压力恒定要求。

变频恒压供水系统同其它供水方式相比较，除了具有显著的节能效果外，还有以下显而易见的优势：

1、恒压供水技术因采用变频器改变电动机电源频率，而达到调节水泵转速改变水泵出口压力，比靠调节阀门的控制水泵出口压力的方式，具有降低管道阻力大大减少截流损失的效能。

2、由于变量泵工作在变频工况，在其出口流量小于额定流量，泵转速降低，减少了轴承的磨损和发热，延长泵和电动机的机械使用寿命。

3、水泵电动机采用软启动方式，按设定的加速时间加速，避免电动机启动时的电流冲击，对电网电压造成波动的影响，同时也避免了电动机突然加速造成泵系统的喘振。彻底消除水锤现象。

4、实现恒压自动控制，不需要操作人员频繁操作，降低了人员的劳动强度，节省了人力。