泵-離心泵的性能曲線

目錄離心泵性能曲線的概念1離心泵性能曲線的分析2性能曲線的類型及分析3性能曲線的分析及應(yīng)用4離心泵的性能曲線離心泵的性能曲線，2-21離心泵的性能曲線一、離心泵的性能曲線所謂離心泵的性能曲線，是指每臺離心泵在指定轉(zhuǎn)速下，流量與揚程H、軸功率N和效率

η之間的關(guān)系曲線，分別用H-Q、N-Q、η-Q來表示，這種表示離心泵性能參數(shù)之間關(guān)系的曲線，稱為性能曲線或特性曲線，如圖2-21所示。二、實際性能曲線分析圖2-25是離心泵的實際性能曲線。（1）工況泵在一定轉(zhuǎn)速下工作時，性能曲線上的任意一點，稱為工況。（2）最佳工況點對應(yīng)于最高效率的工況點稱為最佳工況點，最佳工況點一般與設(shè)計工況重合。圖2-25離心泵的實際性能曲線

1.平坦H-Q曲線特點：流量變化較大時，揚程變化不大。應(yīng)用：適用于生產(chǎn)中流量調(diào)節(jié)范圍較大，而管路系統(tǒng)壓力降變化不大的場合。圖2-26三種形狀的H-Q曲線三、離心泵性能曲線的類型

離心泵H-Q性能曲線有“平坦”、“陡降”、“駝峰”三種形式，如圖2-26所示。

2.陡降H-Q曲線特點：流量稍有變化時，揚程有較大的變化。應(yīng)用：適用流量變化較小，而壓力降變化較大的系統(tǒng)?；驂毫底兓^大而流量比較穩(wěn)定的場合。圖2-26三種形狀的H-Q曲線3.駝峰H-Q曲線具有這種性能的泵在運行中容易出現(xiàn)不穩(wěn)定工況，一般應(yīng)在下降曲線部分操作。四、離心泵性能曲線的應(yīng)用到目前為止，離心泵的性能曲線，還不能用理論計算方法精確確定，只能通過實驗獲得。離心泵的性能曲線，一般由泵的制造廠家提供，供使用部門選泵和操作時參考。

離心泵H-Q曲線、N-Q曲線、η-Q曲線是正確選擇、合理使用離心泵的依據(jù)。1.H-Q曲線H-Q曲線是選擇和操作泵的主要依據(jù)。如圖2-26所示，當(dāng)流量Q=0時，揚程H為一固定值（HT稱為關(guān)死揚程）。圖2-26三種形狀的H-Q曲線2.N-Q曲線

N-Q曲線是合理選擇原動機功率和正常啟動離心泵的依據(jù)。應(yīng)確保泵在功耗最小的情況下啟動，以降低啟動電流，保護電機。2-21離心泵的性能曲線一般情況下，當(dāng)Q=0時，離心泵的軸功率最小，如圖2-21所示，因此，在啟動泵時，應(yīng)關(guān)閉出口調(diào)節(jié)閥門，以達到降低功率、保護電機的目的，待泵正常運轉(zhuǎn)后，再調(diào)節(jié)到所需流量。3.?-Q曲線

η-Q曲線是檢查泵工作經(jīng)濟性能好壞的依據(jù)，泵應(yīng)盡可能在高效工作區(qū)工作。為了擴大泵的使用范圍，通常規(guī)定，對應(yīng)于最高效率點以下7%的工況范圍為高效工作區(qū)，離心泵樣本上所給出的是高效工作區(qū)內(nèi)的各種性能曲線。4.NPSHr-Q曲線

NPSHr-Q曲線是檢查泵工作時是否發(fā)生汽蝕的依據(jù)，應(yīng)全面考慮泵的安裝高度、入口阻力損失等，防止泵發(fā)生汽蝕現(xiàn)象。例2-2：用清水測定一臺離心泵的主要性能參數(shù)。實驗中測得流量為10m3/h，泵出口處壓力表的讀數(shù)為0.17MPa（表壓），入口處真空表的讀數(shù)為-0.021Mpa，軸功率為1.07KW，電動機的轉(zhuǎn)速為2900r/min，真空表測壓點與壓力表測壓點的垂直距離為0.2m。試計算此在實驗點下的揚程和效率。解：根據(jù)揚程的定義計算揚程的大小。目錄管路性能曲線的概念1管路性能曲線的調(diào)節(jié)2管路性能曲線管路性能曲線

在石油化工生產(chǎn)中，泵和管路一起組成了一個輸送系統(tǒng)。能否保證泵在管路系統(tǒng)裝置中處于最高效率點下運轉(zhuǎn)，不僅取決于離心泵的性能特性曲線，還與離心泵所在的管路特性曲線有關(guān)。一、管路性能曲線

所謂管路性能曲線是指使一定液體流過管路時，需要從外界給予單位重量液體的能頭HC（m）與管路液體流量Q（m3/h）之間的關(guān)系曲線。

在圖2-16所示裝置中，以A-A截面為分析截面，則管路系統(tǒng)在A-A截面和B-B截面輸送液體所具有的能量分別為：圖2-16離心泵的一般裝置示意圖

則管路系統(tǒng)從A-A截面到B-B截面輸送液體時所需實際能頭HC

的大小可通過伯努利方程求得:（1）如果管路直徑?jīng)]有發(fā)生變化，則動能可以忽略，即：（2）靜壓能差

，輸液高度ZAB

不變，且與管路中的流量Q無關(guān)，用hp

來表

示,稱為管路靜能頭，即:

（3）能量損失：則管路特性方程可以簡化為公式2-47。

公式2-47表示管路中流量與克服液體流經(jīng)管路時流動損失及需要的能量之間的關(guān)系，它是一條拋物線，如圖2-33所示，稱為管路特性曲線。圖2-33管路特性曲線二、管路特性曲線的調(diào)節(jié)（1）改變K值如果將管路中的閥門加以調(diào)節(jié)，方程HC=hp+KQ2

中K值隨之發(fā)生變化，HC-Q曲線的斜率也發(fā)生相應(yīng)變化，見圖2-34，當(dāng)閥門開大時，曲線由Ⅰ變化為曲線Ⅱ的位置，當(dāng)閥門關(guān)小時，曲線由Ⅰ變化到曲線Ⅲ位置。（2）改變hp

值如果管路中的壓頭差或輸送液體的高度ZAB

有變化，則HC-Q曲線將向上或向下平行移動，如圖2-34中曲線Ⅳ所示。圖2-34管路特性曲線的調(diào)節(jié)目錄離心泵的工作點的概念1離心泵工作點的分類2穩(wěn)定工作點偏移分析3不穩(wěn)定工作點偏移分析4離心泵的工作點離心泵的工作點當(dāng)泵安裝在指定管路中時，流量與壓頭之間的關(guān)系既要滿足離心泵的特性，又要滿足管路的特性。如果這兩種關(guān)系均用方程來表示，則流量與壓頭要同時滿足離心泵的性能曲線方程和與離心泵相連的管路特性曲線方程。一、離心泵的工作點在離心泵的性能曲線圖上，把離心泵的性能曲線H-Q和與離心泵相連的管路特性曲線HC-Q畫在同一坐標(biāo)系上，兩條曲線相交點M，就是離心泵的工作點。見圖2-35所示，M、D、C點都是離心泵的工作點。圖2-35泵的工作點二、工作點的類型離心泵的性能曲線有平坦、陡降和駝峰三種，顯然，對于平坦和陡降性質(zhì)的性能曲線，交點只有一個，該點稱為穩(wěn)定工作點（M）。對于駝峰性質(zhì)的性能曲線，交點有兩個（D、C），但只有一個是穩(wěn)定工作點（C），另一個工作點稱為不穩(wěn)定工作點（D），泵只能在穩(wěn)定工作點下工作。圖2-35泵的工作點三、穩(wěn)定工作點1.離心泵在比M點流量大的A點運轉(zhuǎn)由于管路所需的外加能頭HCA>泵提供的揚程H，這時因液體能量不足而減速，流量減少，工況點A沿泵的性能曲線H-Q移動至M點。2.離心泵在流量小于M點的B點運轉(zhuǎn)泵提供給液體的能量H>管路所需的外加能頭HCB，管路內(nèi)液體將加速流動，流量增大，B點沿離心泵的性能曲線移動至M點。圖2-35泵的工作點3.穩(wěn)定工作點的特點穩(wěn)定工作點M點是能量平衡的穩(wěn)定工況點。在點M的流量下，泵所產(chǎn)生的揚程H與管路所必需的外加能頭HC恰好相等。對于平坦和陡降性質(zhì)的離心泵，離心泵的工況點只有一個，而且是穩(wěn)定工況點。圖2-35泵的工作點四、不穩(wěn)定工作點當(dāng)離心泵的性能曲線為駝峰型時，如圖2-35所示，泵的性能曲線與管路特性曲線交于兩點C、D兩點。1.當(dāng)泵在D點工作時（1）向大流量方向偏移如果因振動、轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定等因素偏離了D點。如向大流量方向偏離，則泵所提供揚程>管路所需揚程HC

，則管路中流速加大，流量增加，則工況點沿泵特性曲線繼續(xù)向大流量方向移動，直至C點為止。圖2-35泵的工作點（2）向小流量方向偏移

如果工況點D向小流量方向偏離時，則泵所提供的揚程H小于管路系統(tǒng)所需揚程HC

，則管路中流速減小，流量減小，工況點D繼續(xù)向小流量方向移動，直至流量等于零為止，若管路無底閥或逆止閥，液體將發(fā)生倒流，并可能出現(xiàn)喘振現(xiàn)象，所以，D為不穩(wěn)定工況點。圖2-35泵的工作點2.當(dāng)泵在C點工作時

（1）向大流量方向偏移

HB<HCB，工作點點向小流量方向偏移，最終回到C點為止?？芍?，C為穩(wěn)定工況點。

（2）向小流量方向偏移

HB>HCB，工作點點向大流量方向偏移，最終回到C點為止。可知，C為穩(wěn)定工況點。圖2-35泵的工作點目錄離心泵流量調(diào)節(jié)實質(zhì)1出口管路節(jié)流調(diào)節(jié)流量2旁通管路調(diào)節(jié)泵的流量3吸液池液位變化自動調(diào)節(jié)4改變管路特性曲線HC-Q的調(diào)節(jié)流量離心泵流量調(diào)節(jié)在石油化工生產(chǎn)過程中，常常根據(jù)操作條件的變化來調(diào)節(jié)泵的流量，泵的流量是由泵的工作點來確定的，所以，調(diào)節(jié)流量的實質(zhì)上是如何改變工作點M的位置，即如何改變HC-Q或H-Q兩條性能曲線位置的問題。因此，改變工作點可通過“改變泵的性能曲線H-Q”的位置和“改變管路的特性曲線HC-Q”位置兩種途徑來實現(xiàn)。改變管路特性曲線

HC-Q的調(diào)節(jié)流量圖2-36出口節(jié)流調(diào)節(jié)一、出口管路節(jié)流調(diào)節(jié)1.調(diào)節(jié)原理在離心泵性能曲線不變的情況下，在排出管路上安裝調(diào)節(jié)閥，當(dāng)開大或關(guān)小閥門，就改變了管路的局部阻力，使管路特性曲線的斜率K發(fā)生變化。調(diào)節(jié)閥開度越小，阻力越大，管路特性曲線的斜率越大，曲線越陡，達到調(diào)節(jié)流量的目的。圖2-36出口節(jié)流調(diào)節(jié)2.特點該調(diào)節(jié)方法最簡便，使用最廣，但能量的利用差，從節(jié)能觀點看很不經(jīng)濟，應(yīng)盡量避免使用。由于這種方法簡單，對小功率的離心泵或需要在泵的高效工作區(qū)內(nèi)作流量交變運行以及泵的H-Q曲線比較平坦時，采用這種方法調(diào)節(jié)流量，不會引起過大的能量損失。二、旁路調(diào)節(jié)1.調(diào)節(jié)原理在泵出口設(shè)有旁路與吸液池相連連，旁路口裝有調(diào)節(jié)閥。控制調(diào)節(jié)閥的開度，將排出液體的一部分引回吸液池內(nèi)，從而使泵輸送到裝置的流量得以調(diào)節(jié)。圖2-37旁路調(diào)節(jié)2.特點

這種調(diào)節(jié)方法比較簡單，但回流液體仍需消耗泵的功率，所以這種方法是不經(jīng)濟的。

但對于有些泵，如旋渦泵等，當(dāng)流量增加時，泵的軸功率并不增加，反而減小，這時采用這種調(diào)節(jié)方法是經(jīng)濟的。圖2-37旁路調(diào)節(jié)三、吸液池液位變化自動調(diào)節(jié)1.調(diào)節(jié)原理當(dāng)吸液池液位變化時，管路性能曲線向上或向下發(fā)生平行移動，如圖2-34所示，從而改變泵的運行工況點，達到調(diào)節(jié)泵流量的目的。圖2-34管路特性曲線的調(diào)節(jié)2.特點調(diào)節(jié)系統(tǒng)簡單。必須注意吸液池或容器中的液位變化應(yīng)保持在小范圍內(nèi)，否則泵的運行效率低，嚴(yán)重時，泵的工作條件惡化，引起汽蝕，使液流中斷。圖2-34管路特性曲線的調(diào)節(jié)目錄離心泵流量調(diào)節(jié)實質(zhì)1改變離心泵的工作轉(zhuǎn)速2切割葉輪外徑調(diào)節(jié)流量3改變?nèi)~輪數(shù)目調(diào)節(jié)流量4改變離心泵性能曲線H-Q的流量調(diào)節(jié)離心泵流量調(diào)節(jié)在石油化工生產(chǎn)過程中，常常根據(jù)操作條件的變化來調(diào)節(jié)泵的流量，泵的流量是由泵的工作點來確定的，所以，調(diào)節(jié)流量的實質(zhì)上是如何改變工作點M的位置，即如何改變HC-Q或H-Q兩條性能曲線位置的問題。因此，改變工作點可通過“改變泵的性能曲線H-Q”的位置和“改變管路的特性曲線HC-Q”位置兩種途徑來實現(xiàn)。改變離心泵性能曲線H-Q的流量調(diào)節(jié)，圖2-38改變轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)一、改變離心泵的工作轉(zhuǎn)速1.調(diào)節(jié)原理根據(jù)比例定律，當(dāng)轉(zhuǎn)速n增大時，H-Q向右上方移動，當(dāng)轉(zhuǎn)速減小時，H-Q向左下方移動，見圖2-38所示，n2<n

<n1，Q2

<Q

<Q1

,所以改變離心泵的轉(zhuǎn)速，可以改變離心泵工作點的位置，從而達到調(diào)節(jié)流量的目的。2.特點用這種方法調(diào)節(jié)流量，沒有附加能量損失，所以是一種最經(jīng)濟的調(diào)節(jié)方法。采用改變泵的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量時，如果管路性能曲線比較平坦，則泵的性能曲線應(yīng)該用較陡的H-Q曲線，否則轉(zhuǎn)速變化很小，流量變化卻很大，流量調(diào)節(jié)就比較困難。二、切割葉輪外徑調(diào)節(jié)1.調(diào)節(jié)原理當(dāng)葉輪外徑在允許的范圍內(nèi)切割時，泵的性能曲線H-Q向左下方移動，見圖2-39所示，而且只能減小流量，不能增大流量

。圖2-39切割葉輪調(diào)節(jié)2.特點由于車削葉輪不方便，需要車床，而且一旦車削就不能恢復(fù)，只能適用于流量長期改變的場合。此外由于葉輪的切割量有限，所以流量調(diào)節(jié)很小時，不能采用此法。三、改變?nèi)~輪的數(shù)目1.調(diào)節(jié)原理在多級泵中，總揚程等于各個葉輪單獨工作時所產(chǎn)生的揚程之和，因此多級泵的H-Q曲線是由各個葉輪的H-Q曲線疊加而成的，如果取下幾個葉輪，必將改變多級泵的H-Q曲線，從而達到改變揚程的目的。2.特點改變?nèi)~輪級數(shù)時，不能拆卸第一級葉輪，否則，吸入側(cè)阻力增加，使泵的汽蝕性能惡化，所以，拆除葉輪應(yīng)該在出口端進行。目錄離心泵的串聯(lián)及特性1離心泵的并聯(lián)及特性2離心泵的串聯(lián)和并聯(lián)離心泵的串聯(lián)和并聯(lián)在離心泵裝置中，當(dāng)單獨一臺離心泵無法滿足揚程或流量的需求時、或為了改善離心泵的汽蝕性能，可將兩臺或多臺離心泵串聯(lián)或并聯(lián)使用。一、泵的串聯(lián)1.特點（1）兩泵串聯(lián)時，流量相等，即：圖2-40兩臺相同性能的泵串聯(lián)（2）兩泵串聯(lián)時，揚程等于兩泵