水泵特性曲线图讲解

       一、水泵特性曲线性能参数介绍

       流量、扬程、功率和效率是水泵的主要性能参数。这些参数之间的关系，可通过实验测定。水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。

       1、流量(抽水量)——水泵在单位时间内所输送的液体数量。用字母Q表示，常用的体积流量单位是m3/h或L/s。常用的重量流量单位是t／h。

       2、扬程(总扬程) ——泵对单位重量(1kg)液体所作功，也即单位重量液体通过水泵后其能量的增值。用字母H表示，其单位为kg·m／kg，也可折算成被抽送液体的液柱高度(m)；工程中用国际压力单位帕斯卡(Pa)表示 。

       3、轴功率——泵轴得自原动机所传递来的功率称为轴功率，以N表示。 原动机为电动机时，轴功率单位以kw表示。
       有效功率——单位时间内通过水泵的液体从泵那里得到的能量叫做有效功率，以字母表示，泵的有效功率为：

       --液体密度，对于清水，一般取值

       -- g 重力加速度。

       4、效率--水泵的有效功率与轴功率之比值，以η表示：

       5、转速——水泵叶轮的转动速度，通常以每分钟转动的次数来表示，以字母n表示常用单位为r／min。在往复泵中转速通常以活塞往复的次数来表示(次／min)

       6、允许吸上真空高度(Hs)及气蚀余量(Hsv)

       允许吸上真空高度(Hs)——指泵在标准状况下(即水温为20℃、表面压力为一个标推大气压)运转时，泵吸入口所允许的最大的吸上真空高度 (即泵吸入口的最大真空度)。单位为mH20。

       气蚀余量(Hsv)——指水泵进口处，单位重量液体所具有超过饱和蒸气压力的富裕能量。水泵厂一般常用气蚀余量来反映轴流泵、锅炉给水泵等的吸水性能。单位mH20 。

       上述两个参数均用来反映叶片泵的吸水性能。

       二、水泵性能参数之间的关系－特性曲线

       水泵的特性曲线——指泵的扬程（即泵的能量供应）与流量的关系曲线，在一定转速n下，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）变化的函数关系称为特性曲线：Q—H;Q—N;Q—η;Q—HS(或Q—HSV)。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。各种型号水泵的特性曲线不同，但都有共同的变化趋势。

       水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-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。

       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，上图为国产 4B20型离心泵n=2900r/min时特性曲线。图上绘有三种曲线。

       1、Q-H曲线：

       Q-H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。

       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。

       2、Q-N曲线

       Q-N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，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，抽升的液体容量不同时，要换算。

       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，如上图中波折线所示。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。

       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。所输送的液体粘度俞大，泵内的能量损失俞大，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。

       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。

       三、水泵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

       上式中称为比例定律，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。

       四、水泵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如下，称为切割定律。

       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，则水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水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，某厂的一台多级离心泵，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，多级泵的电机电流减小，满足了运行的要求。