离心泵特性曲线和转速

1、频率与转速成正比，与扬程成正比，与流量的平方成正比，与功耗的立法成正比。

2、原理：变频恒压供水自动控制装置以变频方式工作时，水泵电机以软启动方式启动后开始运转，由远传压力表检测供水管网实际压力，管网实际压力与设定压力经过比较后输出偏差信号，由偏差信号控制调整变频器输出的电源频率，改变水泵转速，使管网压力不断向设定压力趋近.这个闭环控制系统通过不断检测、不断调整的反复过程实现管网压力恒定，从而使水泵根据需水量自动调节供水量，达到节能节水的目的.

PLC的主要控制作用：（1）控制多台水泵（包括备用泵）循环软启动，周期性地以变频方式工作；（2）控制备用泵的自动启动.当第一台水泵电机以变频方式运行，并达到额定功率（即变频器输出电源频率达到50H），而供水管网压力未达到设定压力时，第二台水泵电机会自动启动，并以工频方式运行，这时若管网压力仍不能达到设定压力时，第三台水泵电机会自动启动，第一台水泵仍以变频方式运行，达到保持管网恒压的目的，投入运行的水泵数量由装置根据管网压力自动控制.

水位显示控制器设有上、中、下3个水位控制限，当池水位从上限降到中限位置时，控制器输出补水泵启动信号，使补水泵向池内补水，补至上限时，控制器输出补水泵停机信号，停止补水；当池水位降到下限时，控制器输出取水泵停机信号，使取水泵停止取水，待水位上升到中限后，控制器使取水泵自动启动，恢复取水.

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/n2

H1/H2 = (n1/n2)2

Nl/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。

频率与转速成正比，与扬程成正比，与流量的平方成正比，与功耗的立法成正比。

不容易计算，泵在工频运行时，性能曲线为一条随流量增加而扬程下降的曲线，取该泵三个样本上的点按扬程下降2.76倍，流量下降1.6倍的比例关系计算后，可按计算后的点绘制一条近似平行的曲线，然后可以和你的管路装置曲线，有一个交点，此点的流量即为要求的点。

离心泵流量与扬程的关系。

1、首先可以确定同功率的离心泵，流量增大，扬程减小。

2、离心泵的流量与扬程的关系可用离心泵的特性曲线表示。详见说明。

3、实际工程中，泵提供的流量与扬程依管路的要求而定，而管路所需的扬程与流量的关系可用管道特性曲线表示。

4、将离心泵的特性曲线与管道特性曲线，在一张图上表示，其交点即离心泵在实际工程中的工作点。

流量与转速成一次方关系：Q1/Q2 = n1/n2。 

扬程与转速成二次方关系：H1/H2 = ( n1/n2 ) 2   。

电机轴功率与转速成三次方关系：P1/P2 = ( n1/n2 ) 3    。

由上述推导可以知道，电机转速公式：n=60f/p，其中，n为电机同步转速，f为供电频率，p为电机极对数，可知电机供电频率f与转速成正比。这样频率与流量、扬程及电机轴功率也有上述的n次方（n=123）比例关系。

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

1、改变管路特性曲线

改变泵流量最简单的方法就是利用泵出口阀门的开度来控制，其实质是改变管路特性曲线的位置来改变泵的工作点。

2、改变泵特性曲线

根据比例定律和切割定律，改变泵的转速、改变泵结构(如切削叶轮外径法等)两种方法都能改变离心泵的特性曲线，从而达到调节流量(同时改变压头)的目的。但是对于已经工作的泵，改变泵结构的方法不太方便，并且由于改变了泵的结构，降低了泵的通用性，尽管它在某些时候调节流量经济方便，在生产中但很少采用。缺点是改变泵的转速需要有通过变频技术来改变原动机(通常是电动机)的转速，原理复杂，投资较大，且流量调节范围小。

3、泵的串、并连调节方式

当单台泵不能满足输送任务时，可以采用离心泵的并联或串联操作。用两台相同型号的离心泵并联，虽然压头变化不大，但加大了总的输送流量，并联泵的总效率与单台泵的效率相同；离心泵串联时总的压头增大，流量变化不大，串联泵的总效率与单台泵效率相同。