关于水泵特性曲线解析

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。

一、离心泵的特性曲线

压头、流量、功率和效率是离心泵的主要性能参数。这些参数之间的关系，可通过实验测定。离心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。

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，图2-6为国产 4B20型离心泵在n=2900r/min时特性曲线。图上绘有三种曲线。

１．Ｈ－Q曲线

Ｈ－Q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。

２．Ｎ－Q曲线

Ｎ－Q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，启动离心泵时，为了减小启动功率，应将出口阀关闭。

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，如图2-6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。

二．离心泵的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

（2-6）

式（2-6）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。

三．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为

（2-7）

式（2-7）称为切割定律。

四．液体物理性质的影响

泵生产部门所提供的特性曲线是用清水作实验求得的。当所输送的液体性质与水相差较大时，要考虑粘度及密度对特性曲线的影响。

１．粘度的影响：

所输送的液体粘度愈大，泵体内能量损失愈多。结果泵的压头、流量都要减小，效率下降，而轴功率则要增大，所以特性曲线改变。

２．密度的影响：

离心泵的压头与密度无关，这可以从概念上加以说明。液体在一定转速下，所受的离心力与液体的密度成正比。但液体由于离心力的作用而取得的压头，相当于由离心力除以叶轮出口截面积所形成的压力，再除以液体密度和重力加速度的乘积。这样密度对压头的影响就消除了。但是，泵的轴功率随液体密度而改变。因此，当被输送液体的密度与水不同时，不能使用该泵所提供的Ｎ－Ｑ曲线，而应按（2-4a）及（2-5）重新计算。

３．溶质的影响：

如果输送的液体是水溶液，浓度的改变必然影响液体的粘度和密度。浓度越高，与清水差别越大。浓度对离心泵特性曲线的影响，同样反映在粘度和密度上。如果输送液体中含有悬浮物等固体物质，则泵特性曲线除受浓度的影响外，还受到固体物质的种类，以及粒度分布的影响。

五、管路特性曲线

离心泵的特性曲线表示的是离心泵在工作时流量与扬程的关系，泵在出厂时就已经确定了特性曲线，一般情况下，流量越大，扬程越小；管路的特性曲线是在管路中流量与损失的关系，流量越大，损失越大。两者的交点被称为理论工况点，也是泵的最佳运行的点。

六、同型号水泵并联后流量或扬程的衰减规律参考

举例：现场目前有如下三台泵并联运行，运行中测得流量为30000方每小时，扬程为42m，那么估算4台同样型号的水泵并联，保证单台流量为10000方，扬程是多少？

3台水泵并联能量衰减率核算：1-(10000*42)/(10000*50)=1-0.84=0.16，基本符合上述列表规律。

那么参照4台泵衰减率0.29估算扬程如下：50*（1-0.29）=35.5m，那么流量不变，则扬程衰减到35.5m。

当然假如管路管径放大，让管路阻力降减小，则结果不同！

比如下例子：

当三台同型号水泵并联运行时， 管道系统特性曲线方程式记为

H=HST+S3Q1.85， 系统出流量为 Q3。 Q3=3Q1 时需满足条件： S3/S1=（1/3）

1.85=0.13。

当 S3/S1跃0.13 时， Q3约3Q1；

当 S2/S1=0.13 时， Q3=3Q1；

当 S2/S1约0.13 时， Q3跃3Q1。

当更多台同型号水泵并联运行时， 类似的结论也是成立的。