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(tái)離心泵在指定轉(zhuǎn)速下，流量與揚(yáng)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(lái)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(shí)際性能曲線分析圖2-25是離心泵的實(shí)際性能曲線。（1）工況泵在一定轉(zhuǎn)速下工作時(shí)，性能曲線上的任意一點(diǎn)，稱為工況。（2）最佳工況點(diǎn)對(duì)應(yīng)于最高效率的工況點(diǎn)稱為最佳工況點(diǎn)，最佳工況點(diǎn)一般與設(shè)計(jì)工況重合。圖2-25離心泵的實(shí)際性能曲線

1.平坦H-Q曲線特點(diǎn)：流量變化較大時(shí)，揚(yáng)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(chǎng)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(diǎn)：流量稍有變化時(shí)，揚(yáng)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(chǎng)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(yùn)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(jì)算方法精確確定，只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(mén)選泵和操作時(shí)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(shí)，揚(yáng)程H為一固定值（HT稱為關(guān)死揚(yáng)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(dòng)機(jī)功率和正常啟動(dòng)離心泵的依據(jù)。應(yīng)確保泵在功耗最小的情況下啟動(dòng)，以降低啟動(dòng)電流，保護(hù)電機(jī)。2-21離心泵的性能曲線一般情況下，當(dāng)Q=0時(shí)，離心泵的軸功率最小，如圖2-21所示，因此，在啟動(dòng)泵時(shí)，應(yīng)關(guān)閉出口調(diào)節(jié)閥門(mén)，以達(dá)到降低功率、保護(hù)電機(jī)的目的，待泵正常運(yùn)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(jì)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(kuò)大泵的使用范圍，通常規(guī)定，對(duì)應(yīng)于最高效率點(diǎn)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(shí)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(cè)定一臺(tái)離心泵的主要性能參數(shù)。實(shí)驗(yàn)中測(cè)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為2900r/min，真空表測(cè)壓點(diǎn)與壓力表測(cè)壓點(diǎn)的垂直距離為0.2m。試計(jì)算此在實(shí)驗(yàn)點(diǎn)下的揚(yáng)程和效率。解：根據(jù)揚(yáng)程的定義計(jì)算揚(yáng)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(gè)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(diǎn)下運(yùn)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(guò)管路時(shí)，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(shí)所需實(shí)際能頭HC

的大小可通過(guò)伯努利方程求得:（1）如果管路直徑?jīng)]有發(fā)生變化，則動(dòng)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(wú)關(guān)，用hp

來(lái)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(jiǎn)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(shí)流動(dòng)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(mén)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(jiàn)圖2-34，當(dāng)閥門(mén)開(kāi)大時(shí)，曲線由Ⅰ變化為曲線Ⅱ的位置，當(dāng)閥門(mén)關(guān)小時(shí)，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(dòng)，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(diǎn)的概念1離心泵工作點(diǎn)的分類2穩(wěn)定工作點(diǎn)偏移分析3不穩(wěn)定工作點(diǎn)偏移分析4離心泵的工作點(diǎn)離心泵的工作點(diǎn)當(dāng)泵安裝在指定管路中時(shí)，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(lái)表示，則流量與壓頭要同時(shí)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(diǎn)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(huà)在同一坐標(biāo)系上，兩條曲線相交點(diǎn)M，就是離心泵的工作點(diǎn)。見(jiàn)圖2-35所示，M、D、C點(diǎn)都是離心泵的工作點(diǎn)。圖2-35泵的工作點(diǎn)二、工作點(diǎn)的類型離心泵的性能曲線有平坦、陡降和駝峰三種，顯然，對(duì)于平坦和陡降性質(zhì)的性能曲線，交點(diǎn)只有一個(gè)，該點(diǎn)稱為穩(wěn)定工作點(diǎn)（M）。對(duì)于駝峰性質(zhì)的性能曲線，交點(diǎn)有兩個(gè)（D、C），但只有一個(gè)是穩(wěn)定工作點(diǎn)（C），另一個(gè)工作點(diǎn)稱為不穩(wěn)定工作點(diǎn)（D），泵只能在穩(wěn)定工作點(diǎn)下工作。圖2-35泵的工作點(diǎn)三、穩(wěn)定工作點(diǎn)1.離心泵在比M點(diǎn)流量大的A點(diǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)由于管路所需的外加能頭HCA>泵提供的揚(yáng)程H，這時(shí)因液體能量不足而減速，流量減少，工況點(diǎn)A沿泵的性能曲線H-Q移動(dòng)至M點(diǎn)。2.離心泵在流量小于M點(diǎn)的B點(diǎn)運(yùn)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(dòng)，流量增大，B點(diǎn)沿離心泵的性能曲線移動(dòng)至M點(diǎn)。圖2-35泵的工作點(diǎn)3.穩(wěn)定工作點(diǎn)的特點(diǎn)穩(wěn)定工作點(diǎn)M點(diǎn)是能量平衡的穩(wěn)定工況點(diǎn)。在點(diǎn)M的流量下，泵所產(chǎn)生的揚(yáng)程H與管路所必需的外加能頭HC恰好相等。對(duì)于平坦和陡降性質(zhì)的離心泵，離心泵的工況點(diǎn)只有一個(gè)，而且是穩(wěn)定工況點(diǎn)。圖2-35泵的工作點(diǎn)四、不穩(wěn)定工作點(diǎn)當(dāng)離心泵的性能曲線為駝峰型時(shí)，如圖2-35所示，泵的性能曲線與管路特性曲線交于兩點(diǎn)C、D兩點(diǎn)。1.當(dāng)泵在D點(diǎn)工作時(shí)（1）向大流量方向偏移如果因振動(dòng)、轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定等因素偏離了D點(diǎn)。如向大流量方向偏離，則泵所提供揚(yáng)程>管路所需揚(yáng)程HC

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

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

，則管路中流速減小，流量減小，工況點(diǎn)D繼續(xù)向小流量方向移動(dòng)，直至流量等于零為止，若管路無(wú)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(diǎn)。圖2-35泵的工作點(diǎn)2.當(dāng)泵在C點(diǎn)工作時(shí)

（1）向大流量方向偏移

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

（2）向小流量方向偏移

HB>HCB，工作點(diǎn)點(diǎn)向大流量方向偏移，最終回到C點(diǎn)為止?？芍珻為穩(wěn)定工況點(diǎn)。圖2-35泵的工作點(diǎn)目錄離心泵流量調(diào)節(jié)實(shí)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(dòng)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(guò)程中，常常根據(jù)操作條件的變化來(lái)調(diào)節(jié)泵的流量，泵的流量是由泵的工作點(diǎn)來(lái)確定的，所以，調(diào)節(jié)流量的實(shí)質(zhì)上是如何改變工作點(diǎn)M的位置，即如何改變HC-Q或H-Q兩條性能曲線位置的問(wèn)題。因此，改變工作點(diǎn)可通過(guò)“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(lái)實(shí)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(kāi)大或關(guān)小閥門(mén)，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(kāi)度越小，阻力越大，管路特性曲線的斜率越大，曲線越陡，達(dá)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(diǎn)該調(diào)節(jié)方法最簡(jiǎn)便，使用最廣，但能量的利用差，從節(jié)能觀點(diǎn)看很不經(jīng)濟(jì)，應(yīng)盡量避免使用。由于這種方法簡(jiǎn)單，對(duì)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(yùn)行以及泵的H-Q曲線比較平坦時(shí)，采用這種方法調(diào)節(jié)流量，不會(huì)引起過(guò)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(kāi)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(diǎn)

這種調(diào)節(jié)方法比較簡(jiǎn)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(jì)的。

但對(duì)于有些泵，如旋渦泵等，當(dāng)流量增加時(shí)，泵的軸功率并不增加，反而減小，這時(shí)采用這種調(diào)節(jié)方法是經(jīng)濟(jì)的。圖2-37旁路調(diào)節(jié)三、吸液池液位變化自動(dòng)調(diào)節(jié)1.調(diào)節(jié)原理當(dāng)吸液池液位變化時(shí)，管路性能曲線向上或向下發(fā)生平行移動(dòng)，如圖2-34所示，從而改變泵的運(yùn)行工況點(diǎn)，達(dá)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(diǎn)調(diào)節(jié)系統(tǒng)簡(jiǎn)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(yùn)行效率低，嚴(yán)重時(shí)，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(shí)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(guò)程中，常常根據(jù)操作條件的變化來(lái)調(diào)節(jié)泵的流量，泵的流量是由泵的工作點(diǎn)來(lái)確定的，所以，調(diào)節(jié)流量的實(shí)質(zhì)上是如何改變工作點(diǎn)M的位置，即如何改變HC-Q或H-Q兩條性能曲線位置的問(wèn)題。因此，改變工作點(diǎn)可通過(guò)“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(lái)實(shí)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(shí)，H-Q向右上方移動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速減小時(shí)，H-Q向左下方移動(dòng)，見(jiàn)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(diǎn)的位置，從而達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。2.特點(diǎn)用這種方法調(diào)節(jié)流量，沒(méi)有附加能量損失，所以是一種最經(jīng)濟(jì)的調(diào)節(jié)方法。采用改變泵的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)流量時(shí)，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(shí)，泵的性能曲線H-Q向左下方移動(dòng)，見(jiàn)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(diǎn)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(zhǎng)期改變的場(chǎng)合。此外由于葉輪的切割量有限，所以流量調(diào)節(jié)很小時(shí)，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(jí)泵中，總揚(yáng)程等于各個(gè)葉輪單獨(dú)工作時(shí)所產(chǎn)生的揚(yáng)程之和，因此多級(jí)泵的H-Q曲線是由各個(gè)葉輪的H-Q曲線疊加而成的，如果取下幾個(gè)葉輪，必將改變多級(jí)泵的H-Q曲線，從而達(dá)到改變揚(yáng)程的目的。2.特點(diǎn)改變?nèi)~輪級(jí)數(shù)時(shí)，不能拆卸第一級(jí)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(jìn)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(dú)一臺(tái)離心泵無(wú)法滿足揚(yáng)程或流量的需求時(shí)、或?yàn)榱烁纳齐x心泵的汽蝕性能，可將兩臺(tái)或多臺(tái)離心泵串聯(lián)或并聯(lián)使用。一、泵的串聯(lián)1.特點(diǎn)（1）兩泵串聯(lián)時(shí)，流量相等，即：圖2-40兩臺(tái)相同性能的泵串聯(lián)（2）兩泵串聯(lián)時(shí)，揚(yáng)程等于兩泵