改善水泵运行工况的方法及水泵特性曲线调节法的应用
水泵变频运行特性曲线
水泵变频运行特性曲线 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】一、引言水泵采用变频调速可以达到很好的节能效果，这在同行业中已经有很多人写了大量的论文进行论述。
但其结果却有很多不尽人意的地方，有很多结论甚至是错误的和无法解释清楚的，本文以简易的图解分析法来进行进一步的解释和分析。
二、水泵变频运行分析的误区1.有很多人在水泵变频运行的分析中都习惯引用风机水泵中的比例定律流量比例定律 Q1/Q2=n1/n2扬程比例定律 H1/H2=(n1/n2)2轴功率比例定律 P1/P2=(n1/n2)3并由此得出结论:水泵的流量与转速成正比，水泵的扬程与转速的平方成正比，水泵的输出功率与转速的3次方成正比。
以上结论确实是由风机和水泵的比例定律中引导出来的，但是却无法解释如下问题:1)为什么水泵变频运行时频率在30～35Hz以上时才出水2)为什么水泵在不出水时电流和功率极小，一旦出水时电流和功率会有一个突跳，后才随着转速的升高而升高2.绘制水泵的性能特性曲线和管道阻力曲线很多人绘制出水泵的性能特性曲线和管道阻力曲线如图1所示。
图1 水泵的特性曲线图1中，水泵在工频运行的特性曲线为F1，额定工作点为A，额定流量QA，额定扬程HA ，管网理想阻力曲线R1=KQ与流量Q成正比。
采用节流调节时的实际管网阻力曲线R2，工作点为B，流量QB，扬程HB。
采用变频调速且没有节流的特性曲线F2，理想工作点为C，流量QC，扬程HC;这里QB=QC。
按图1中所示曲线，要想用调速的方法将流量降到零，必须将变频器的频率也降到零，但这与实际情况是不相符的。
实际水泵变频调速时，频率降到30～35Hz以下时就不出水了，流量已经降到零。
3.变频泵与工频泵并联变频泵与工频泵并联运行时，由于工频泵出口压力大，变频泵出口压力小，因此怀疑变频泵是否会不出水是否工频泵的水会向变频泵倒灌4.以上分析的误区1)相似定律确实是风机水泵在理论分析当中的一条很重要的定律，它表明相似泵(或风机)在相似工况下运行时，对应各参数之相互关系的计算公式。
水泵节能改造在水厂中的实践
水泵节能改造在水厂中的实践摘要：本文分析了水厂水泵耗能高的原因，以及阐述了水泵节能改造的技术手段，通过实例探讨了水泵节能改造技术在水厂中的应用。
关键词：水泵改造；节能技术；高效区水泵是水厂主要的供水设备，在整个水厂的用电量中，超过90％的电量是用来维持水泵的运转，水泵是否高效运行，直接关系到水厂的电耗。
近年来，随着国家对节约能源的重视，针对节能降耗工作已下达了很多要求。
水厂通常都是用电大户，因而成了节能减排的监察对象，如何降低水泵的电耗成了每个水厂都面临的一个课题。
一、水厂水泵能耗高的原因分析1、水泵偏离高效区运行，造成供水能耗高。
水泵偏离高效区运行由两个主要原因引起：1）由于水厂设计一般采用供水管网最高日最高时的供水量和供水压力来计算水泵的额定流量和额定扬程，使配备的泵组满足最不利工况点的要求，但在全年的供水期间内出现最高日最高时的供水工况的时间比较少，由于水泵选型时的这种保守参数选择同时又没有增加工况调节手段，导致在全年大部分时间里水泵不能在高效区运行；2）随着城市的发展和产业结构、布局的调整，以及供水区域的变化，使管网和实际供水需求发生了较大变化，但在水厂泵组设计时没有预见这些变化，导致水泵的参数与实际的管网要求不一致，水泵运行在非高效区。
2、水泵的性能低下，增加了运行能耗随着技术的发展，以前所选的水泵已经属于低效或淘汰类别，效能没有达到目前水泵的能效限定值，属于高能耗产品，增加了电耗。
又或者水泵经过长时间使用后，叶轮口环磨损导致间隙过大泄漏增加，叶轮在气蚀作用下出现蜂窝状麻点，这些情况的发生降低了水泵的效率，增加了电耗。
二、水泵节能改造技术从水泵能耗高的原因分析中，可明显看出，实施水泵节能改造可从三方面开展：1）通过改变水泵的运行工况点，即在不偏离管网的实际工况要求下将水泵运行工况点由低效区移至高效区间内，从而提高实际运行效率，达到节能目标。
改变水泵的运行工况点主要实现方法有：对水泵进行变速调节运行，即通过改变水泵的转速，来改变水泵的运行曲线，使水泵的出水压力与管网实际所需一致，从而达到节能的目的。
水泵运行工况及工况调节
泵的出水量。
举例： 如图所示为五台泵并联工作的情况。
H
1
2
34
1台 2台
3台
5 4台
管道特性曲线 5台
O
Q1
Q2
Q3 Q4
Q5
Q
100
190
251 284 300
注意：在泵站设计中，如果所选水泵是以经常单独运行 为主的，并联工作时，要考虑到各单泵的流量会减少的，扬 程是会提高的。如果选泵时是着眼于各泵经常并联运行的， 各单泵单独运行时，相应的流量将会增大，轴功率也会增 大。
(2)绘制需能曲线
H=HST+SDFQI2+SFGQ =HST+SDF(Q/2)2+SFGQ2 =HST+(1/4SDF+SFG)Q2
点绘 DFG 管（或EFG ）管道的特性曲线。
（3）求工况点
(Q-H)1+2与H=HsT+(1/4)SDF+SFG)Q2的交点E, 即为并 联工作的工况点,过E点作Q轴的平行线，与单泵性能曲线的
η = 1+2
QH QH
P1 P2
管道布置是否对称的工程处理： （1）从工程实际看，只有两泵离汇流点的距离相差较
大，而又并联工作时，才作不对称处理。 （2）北方井群系统，从水泵工况来说：相当于几台水
泵在管道不对称的情况下并联工作，应作不对称处理。一 般来说是各井间的吸水动水位不同，可以选取一个共同的 基准面，在静扬程计算时，做相应的修正 。
（Q－H)’’ ；
2） EG管道系统特性曲线可用H=ZG-SEGQ2 计算， 即Q－∑hEG
3）工况点：M为工况点：
水泵工况：Q=Qp , H=H’p F池工况： Q=Qk G池工况：Q=Qp+Qk=QM
第4章水泵运行工况及水泵工况调节
注： 多级泵，实质上就是n级水泵的串联运行。随着水泵制 造工艺的提高，目前生产的各种型号水泵的扬程，基 本上已能满足给水徘水工程的要求，所以，一般水厂 中已很少采用串联工作的形式。
例：水泵流量Q=120 l /s，吸水管管路长度l1=20m； 压水管管路长度l2=300m；吸水管径Ds=350mm，压 水管径Dd=300mm ；吸水水面标高58.0m；泵轴标 高60.0m ；水厂混合池水面标高90.0m 。 求水泵扬程(P21)。
于某场程下各台泵流量之和。
H
0
Q
2、同型号、同水位的两台水泵的并联工作
H
H’ H
N S
M
Q-ΣH (Q-H)1+2 (Q-H)1,2
N1,2
N’
Q1,2
Q’ Q1+2
Q
步骤：
(1)绘制两台水泵并联后的总和(Q-H)l+2曲线 (2)绘制管道系统特性曲线,求并联工况点M。
H H ST hAO hOG
2 切削律的应用
1、切削律应用的两类问题 (1)已知叶轮的切削量，求切削前后水泵特性曲线的变化。 (2)已知要水泵在B点工作，流量为QB，扬程为HB，B点位 于该泵的(Q-H)曲线的下方。现使用切削方法，使水泵 的新持性曲线通过B点，要求：切削后的叶轮直径D’2 是 多少?需要切削百分之几?是否超过切削限量?
1 H H ST ( S AO SOG )Q12 2 4
(3)求每台泵的工况点N
H H’ H N S (Q-H)1,2 M Q-ΣH (Q-H)1+2
N1,2
N’ Q’ Q1+2 Q
Q1,2
结论： (1)N’＞N1,2，因此，在选配电动机时，要根据单条单独工 作的功率来配套。 (2)Q’＞Q1,2，2Q’＞Q1+2，即两台泵并联工作时，其流量不 能比单泵工作时成倍增加。
水泵系统的流量与压力特性研究
水泵系统的流量与压力特性研究水泵是工业和民用领域中常见的设备，广泛应用于抽水、供水、灌溉、循环系统等工程中。
而水泵系统的流量与压力特性对其正常运行和性能发挥起着至关重要的作用。
本文将研究水泵系统的流量与压力特性，并探讨其影响因素与调节方法。
1. 水泵系统的基本原理水泵系统由水泵和管路组成，水泵通过旋转运动将能量转化为压力能，从而将液体推送到管路中。
水泵的基本工作原理是利用叶轮的旋转，产生离心力将液体推向出口。
2. 水泵系统的流量特性水泵系统的流量特性是指在一定运行条件下，单位时间内通过系统的液体流量。
水泵的流量特性与其转速、叶轮直径、叶轮叶片数和进口直径等参数有关。
流量特性通常会随着压力的变化而变化，呈现出非线性的关系。
3. 水泵系统的压力特性水泵系统的压力特性指在一定流量条件下，水泵所能提供的压力能力。
水泵的压力特性与其转速、叶轮直径和叶轮叶片数有关。
在流量不变的情况下，水泵的扬程与压力是成正比的关系。
4. 影响水泵系统流量与压力特性的因素水泵系统的流量与压力特性受多种因素的影响。
其中包括水泵的类型与尺寸、管路的长度和直径、流体的性质以及系统的工作条件等。
合理选择水泵的类型和尺寸，并进行正确的管路设计，可以有效地改善水泵系统的流量与压力特性。
5. 调节水泵系统流量与压力特性的方法为了满足不同的工程需求，有时需要调节水泵系统的流量与压力特性。
常用的调节方法包括改变水泵的转速、调整叶轮直径、通过阀门控制流量和使用变频器等。
这些调节方法可以有效地改变水泵系统的流量与压力特性，以满足各种应用需求。
6. 水泵系统的性能曲线水泵系统的性能曲线是描述水泵流量与扬程关系的重要工具。
通过性能曲线，可以直观地了解水泵在不同运行条件下的流量和压力特性。
性能曲线的绘制和分析对于水泵的选择和运行调节具有指导意义。
7. 水泵系统的优化设计为了提高水泵系统的流量与压力特性，可以进行优化设计。
优化设计包括合理选择水泵与管路的尺寸、改善泵站的布置和优化系统的工作条件等。
水泵变频运行的特性曲线
水泵变频运行的特性曲线（一）1 引言水泵冷油泵采用变频调速可以达到很好的节能效果，这在同行业中已经有很多人写了大量的论文进行论述。
但其结果却有很多不尽人意的地方，有很多结论甚至是错误的和无法解释清楚的，本文以简易的图解分析法来进行进一步的解释和分析。
2 水泵罗茨真空泵变频运行分析的误区2.1 有很多人在水泵变频运行的分析中都习惯引用风机水泵中的比例定律流量比例定律Q1/Q2=n1/n2扬程比例定律H1/H2=(n1/n2)2轴功率比例定律P1/P2=(n1/n2)3并由此得出结论:水泵的流量与转速成正比，水泵的扬程与转速的平方成正比，水泵的输出功率与转速的3次方成正比。
以上结论确实是由风机和水泵的比例定律中引导出来的，但是却无法解释如下问题:(1) 为什么水泵变频运行时频率在30~35Hz以上时才出水？(2) 为什么水泵在不出水时电流和功率极小，一旦出水时电流和功率会有一个突跳，然后才随着转速的升高而升高？2.2 绘制水泵的性能特性曲线和管道阻力曲线很多人绘制出水泵的性能特性曲线和管道阻力曲线如图1所示。
图1 水泵的特性曲线图1中，水泵液下排污泵在工频运行的特性曲线为F1，额定工作点为A，额定流量Q A，额定扬程H A，管网理想阻力曲线R1=K1Q与流量Q成正比。
采用节流调节时的实际管网阻力曲线R2，工作点为B，流量Q B，扬程H B。
采用变频调速且没有节流的特性曲线F2，理想工作点为C，流量Q C，扬程H C;这里Q B=Q C。
按图1中所示曲线，要想用调速的方法将流量降到零，必须将变频器的频率也降到零，但这与实际情况是不相符的。
实际水泵变频调速时，频率降到30~35H z以下时就不出水了，流量已经降到零。
2.3 变频泵与工频泵并联变频泵与工频泵并联运行时，由于工频泵出口压力大，变频泵出口压力小，因此怀疑变频泵是否会不出水？是否工频泵的水会向变频泵倒灌？3 以上分析的误区(1) 相似定律确实是风机水泵在理论分析当中的一条很重要的定律，它表明相似泵(或风机)在相似工况下运行时，对应各参数之相互关系的计算公式。
水泵运行工况分析
水泵运行工况分析作者：张智学来源：《魅力中国》2018年第08期摘要：在自来水的输配过程中，给水泵站是重要的组成部分，只要其中的一个水泵运行发生错误，都会波及很大。
因此，水泵工矿点的确定就显得尤其重要，在确定的过程中，要保证电机不过载和水泵不发生汽蚀的基础上争取较小的吨百电耗为原则。
同时，还应该配置两种功率的电机，使得用户能够选择最佳的设备组合以此到达减少能耗的目的。
本文主要分析水泵运行的工况情况。
关键词：水泵；运行工况；分析每台水泵都有一个性能曲线，这个曲线是在一定的转速下体现出来的，比如说2900转或者1450转又或者800转，每个转速的时候，它的曲线完全不一样。
性能曲线反映了水泵自身所具有的潜在的工作能力。
但是，在运用时要发挥水泵的这种效果，必须把泵出口配上管道才能把水输送到高处而不是不接管道就能喷到泵铭牌所标的扬程数值。
那么，对于一个具体的水泵系统，水泵究竟在性能曲线上的哪一点工作，这就是确定水泵工况点的问题。
一、水泵工况点的概念水泵工况是指水泵运行时，实际出水量Q、扬程H、轴功率N、效率n等，把这些值绘在扬程曲线、功率曲线、效率曲线上，就成为一个具体的点，这个点就称为水泵工况点。
水泵工况点反映了水泵瞬时的工作状况。
除了水泵本身的能力外，水泵工况点的具体位置还取决于其他因素。
决定水泵工况点的因素有两个方面：水泵固有的工作能力；水泵的工作环境，比如所有污水泵产品输送污水时工况点是依据清水来计算的，即水泵的管路系统的布置以及水池、水塔水位的变化等边界条件。
二、水泵运行工况的调节方法1.节流调节节流调节就是在管路中装设节流件，如阀门。
孔板等通过改变阀门的开度大小来改变管路阻力从而改变了装置扬程性能曲线，也可以加一个小孔的孔板，它用于固定流量的调节常只用在出口管路上，因为在进口管路上易使泵发生汽蚀节流调节方法简单、易行、可靠并且可以再泵运行中动态下随时改变故广泛应用于中小型泵中的调节。
2.变速调节变速调节是改变泵性能曲线来改变泵的工作点的其优点是没有附加损失，所以很是经济变速调节因受泵的强度限制，一般只用于降速调节不得任意提高轉速，以免损坏泵，在降速调节时一般泵的效率会有所下降，并随降速幅度增大而下降增大所以转速降低一般不得低于50%，否则会使泵的效率降低太多。
水泵运行的调节方式
Ｈ
如 图 １ 示 ， 种 所 这 调 节 方 法 称 为节 流 调 节 法 。 图１ 曲线 Ｐ 中 为 水 泵特 性 曲线 ， 曲线 设 Ｋ 为 阀 门全 开 时 的 管 １
Ｈ
Ｈ
路 阻 力 曲线 ，工 作 点 所 对 应 的 扬程 为Ｈ１ 、 流 量 为Ｑ１ 当关 小 阀 ， 门 开度 时 ， 路 阻 力 曲 管 线 变 为 Ｋ ，工 作 点 所 ２ 对 应 的扬 程 Ｈ２ 、流 量 ｂ 』 为Ｑ泵效 率 ，达 到经 济 运 行 的标 ； 隹，均 把 降低 水 泵和 风机 的 电耗 作 为 当前 的重 要工 作 。 降低 水 泵 的 电 耗 除 ７提 高泵 本身 的效 率 外 ，合理 地 选 用水 泵 的调 节 方 式是 最
重要 的。
制十 分便 利 。对 于离 心 泵， 水 泵特性 曲线的 方法 主要 有如 下 改变
泵 的调 节 ， 泵 在 系统 中 运 转 时 ，有 时 由于 两 台 以 上 的 泵 是 协 调 工作 和管 路 系统 等 方 面 因素 的影 响 ，致使 运 转 工况 点和 泵 最 优 工况 不符 合 ，或 者 为 了使 水泵 运行 在 高效 区 ，在 这 种情 况 下 ，可调 节泵 的特 性 曲线 ，使 其经 济运 转 ；有时 ，为 了满足 一 定 的流 量 要求 ，也 需 要对 管 路 阻力 曲线 进 行调 节 。要 改 变运 转 工况 点 可设 法移 动 泵 的特 性 曲线 与 泵的 管 路阻 力 曲线 的 交点 。 由 此可 见 ，泵 的特 性 曲线 与 泵 的管路 阻 力 曲线 是调 节 水 泵的 两 条途 径 。 这两种 途 径 分别 是利 用 节流 调 节 、变 径调 节 、 变速调 节、 变角调节 这 四种 方式 实现 的。
三种 方式 ： ｆ】 １变径 调 节： 切削 叶轮 外径 法 ，改变 泵结构 ， 泵叶 轮经 即 水 过 切削 后， 行时 性能参 数存 在如 下关系 ： 运
水泵变频调速技术在供水系统中的应用
水泵变频调速技术在供水系统中的应用摘要：近年来，变频调速技术在供水系统中发展很快，但实际应用中仍然存在误区，导致节能效果不尽人意。
本文针对水泵变频调速技术的特点，对其在供水系统中的应用简单谈一下看法和经验，以供参考。
关键词：变频技术；水泵；供水系统；应用1水泵变频调速技术的节能作用水泵节能离不开工况点的合理调节。
调节方式一般有两种：一种是管路特性曲线的调节，如关阀调节；另一种是水泵特性曲线的调节，如水泵调速、叶轮切削等。
在节能效果方面，改变水泵性能曲线的方法，比改变管路特性曲线要显著得多。
因此，改变水泵性能曲线成为水泵节能的主要方式。
而变频调速在改变水泵性能曲线和自动控制方面优势明显，因而应用广泛。
变频调速的基本原理是根据交流电动机工作原理中的转速关系：n=60f（1－s）／p式中：f——水泵电机的电源频率（Hz）；p——电机的极对数；由上式可知，均匀改变电动机定子绕组的电源频率ｆ，就可以平滑地改变电动机的同步转速。
电动机转速变慢，轴功率就相应减少，电动机输入功率也随之减少。
这就是水泵变频调速的节能作用。
在实际生产中，工频运行的水泵比采用调频的水泵大概多耗能30﹪左右。
2水泵变频调速技术的影响因素水泵调速一般是减速问题。
当采用变频调速时，原来按工频状态设计的泵与电机的运行参数均发生了较大的变化，另外如管路特性曲线、与调速泵并列运行的定速泵等因素，都会对调速的范围产生一定影响。
超范围调速则难以实现节能的目的。
因此，变频调速不可能无限制调速。
一般认为，变频调速不宜低于额定转速50％，最好处于75％～100％，并应结合实际经计算确定。
2.1水泵性能对调速范围的影响对于同一台水泵来说，当输送介质不变仅转速改变时，其性能参数变化遵循比例定律。
即流量与转速的一次方成正比，扬程与转速的二次方成正比，轴功率与转速的三次方成正比。
但是在实际使用中，水泵比例定律的运用是有条件的，当管路阻力曲线静扬程等于零时，水泵变频前后工况基本符合比例定律的规律。
水泵变频运行的特性曲线
水泵变频运行的特性曲线（一）1 引言水泵冷油泵采用变频调速可以达到很好的节能效果，这在同行业中已经有很多人写了大量的论文进行论述。
但其结果却有很多不尽人意的地方，有很多结论甚至是错误的和无法解释清楚的，本文以简易的图解分析法来进行进一步的解释和分析。
2 水泵罗茨真空泵变频运行分析的误区2.1 有很多人在水泵变频运行的分析中都习惯引用风机水泵中的比例定律流量比例定律Q1/Q2=n1/n2扬程比例定律H1/H2=(n1/n2)2轴功率比例定律P1/P2=(n1/n2)3并由此得出结论:水泵的流量与转速成正比，水泵的扬程与转速的平方成正比，水泵的输出功率与转速的3次方成正比。
以上结论确实是由风机和水泵的比例定律中引导出来的，但是却无法解释如下问题:(1) 为什么水泵变频运行时频率在30~35Hz以上时才出水？(2) 为什么水泵在不出水时电流和功率极小，一旦出水时电流和功率会有一个突跳，然后才随着转速的升高而升高？2.2 绘制水泵的性能特性曲线和管道阻力曲线很多人绘制出水泵的性能特性曲线和管道阻力曲线如图1所示。
图1 水泵的特性曲线图1中，水泵液下排污泵在工频运行的特性曲线为F1，额定工作点为A，额定流量Q A，额定扬程H A，管网理想阻力曲线R1=K1Q与流量Q成正比。
采用节流调节时的实际管网阻力曲线R2，工作点为B，流量Q B，扬程H B。
采用变频调速且没有节流的特性曲线F2，理想工作点为C，流量Q C，扬程H C;这里Q B=Q C。
按图1中所示曲线，要想用调速的方法将流量降到零，必须将变频器的频率也降到零，但这与实际情况是不相符的。
实际水泵变频调速时，频率降到30~35H z以下时就不出水了，流量已经降到零。
2.3 变频泵与工频泵并联变频泵与工频泵并联运行时，由于工频泵出口压力大，变频泵出口压力小，因此怀疑变频泵是否会不出水？是否工频泵的水会向变频泵倒灌？3 以上分析的误区(1) 相似定律确实是风机水泵在理论分析当中的一条很重要的定律，它表明相似泵(或风机)在相似工况下运行时，对应各参数之相互关系的计算公式。
闭式采暖系统循环泵电机过载的分析改造及应用
在排 除了机械故障 的因素后 ，根据现场 测量 得到的水泵运行时 的 电 流 参 数 为 ： 压 Ｕ ３ ０ 三 相 电流 分 别 为 ５ Ａ、９ ６ Ａ水 泵 铭 牌 的 电 ＝ ８ Ｖ， ８ ５ Ａ、０ ， 功率 因数 ＣＳｂ为 ０８ Ｏ（ ． ６计算水泵在管路系统实际运行 中的功率为 ： Ｐ 、 ３ Ｕ ｃｓ １７ ２×３０ｘ（８ ５ ＋ ０／ ×０８ ＝ ３３Ｋ ＝ ／ ｌｏ ＝ ．３ ８ ５＋９６） ３ ． ３ ．（Ｗ） ６ 该 功 率 已 大 于水 泵 的 额 定 功 率 ３ Ｋ （ 般 水 泵 厂 家 配 置 电 动 机 ０Ｗ 一 的时候都会适当的考虑过载的问题 ， 配置的都会大一点 ， 由铭牌 额定电 流 ５ ．Ａ计 算 得 的 额 定 功 率应 为 ３ Ｋ ） 以 造成 了 水泵 的 过 载 自动 停 ７６ ， ２Ｗ 是 机保护 。 从循环水泵运行 中的参 数来看 ，运行 时水泵进 口压力 为 ０１ＭＰ ． ４ ａ 左 右 ，出 口压 力 为 ０５ ＭＰ ．８ ａ左 右 ，采暖 系 统 实 际所 需 的扬 程 约 为 ０４ ａ 而水 泵 的额 定 扬 程 为 ５ ．ＭＰ ， Ｏ米 ， 泵 扬 程 的 富 裕 量 比较 大 ， 水 即扬 程
泵 的 比转 数 ≤６ ０ １０ ２ ２Ｏ ０ ３０ ０
允许最大 切削量
鼬 曲 口
２ ％ Ｏ
ｌ ％ ５
ｌ％ ｌ
９ ％
曲线 １ 为设计水泵 的特性 曲线 ， 曲线 Ｉ为管路的特性 曲线
图 １
效率下 降值
每车小 １ ％下降 １ ０ ％
每车小 ４ ％下 降 ｌ ％
都是 比较高的 ， 使用经济与否需要进行计算论证 ； 水泵 叶轮的切削是通 过相似律改变叶轮的直径 ， 使其水泵特性曲线下移 ， 到降低 流量和扬 达 程， 但是一旦进行切削 ， 将无法恢 复原有 的特性 曲线 。 因 为 水 泵 与 系 统 所 需 的 扬 程 有 １ 左 右 的富 裕 量 ， 整 个 采 暖 系 ０米 而 统稳定 性较好 ，因此通过叶轮切削降低水泵扬程 是一 种较为简单和适 用的方法。 ３水 泵 叶轮 切 削 ． ３１比转 数 的 计 算 ． 比转数与流量 、 扬程 、 转数之间的关系为
水泵变频运行的特性曲线
水泵变频运行的特性曲线The manuscript was revised on the evening of 2021水泵变频运行的特性曲线（一）1?引言水泵采用变频调速可以达到很好的节能效果，这在同行业中已经有很多人写了大量的论文进行论述。
但其结果却有很多不尽人意的地方，有很多结论甚至是错误的和无法解释清楚的，本文以简易的图解分析法来进行进一步的解释和分析。
2?水泵变频运行分析的误区有很多人在水泵变频运行的分析中都习惯引用风机水泵中的比例定律流量比例定律 Q1/Q2=n1/n2扬程比例定律H1/H2=(n1/n2)2轴功率比例定律P1/P2=(n1/n2)3并由此得出结论:水泵的流量与转速成正比，水泵的扬程与转速的平方成正比，水泵的输出功率与转速的3次方成正比。
以上结论确实是由风机和水泵的比例定律中引导出来的，但是却无法解释如下问题:(1) 为什么水泵变频运行时频率在30~35Hz以上时才出水(2) 为什么水泵在不出水时电流和功率极小，一旦出水时电流和功率会有一个突跳，然后才随着转速的升高而升高绘制水泵的性能特性曲线和管道阻力曲线很多人绘制出水泵的性能特性曲线和管道阻力曲线如图1所示。
图1 水泵的特性曲线图1中，水泵在工频运行的特性曲线为F1，额定工作点为A，额定流量Q A，额定扬程H A，管网理想阻力曲线R1=K1Q与流量Q成正比。
采用节流调节时的实际管网阻力曲线R2，工作点为B，流量Q B，扬程H B。
采用变频调速且没有节流的特性曲线F2，理想工作点为C，流量Q C，扬程H C;这里Q B=Q C。
按图1中所示曲线，要想用调速的方法将流量降到零，必须将变频器的频率也降到零，但这与实际情况是不相符的。
实际水泵变频调速时，频率降到30~35Hz 以下时就不出水了，流量已经降到零。
变频泵与工频泵并联变频泵与工频泵并联运行时，由于工频泵出口压力大，变频泵出口压力小，因此怀疑变频泵是否会不出水是否工频泵的水会向变频泵倒灌3?以上分析的误区(1) 相似定律确实是风机水泵在理论分析当中的一条很重要的定律，它表明相似泵(或风机)在相似工况下运行时，对应各参数之相互关系的计算公式。
离心泵运行工况的优化与调节
离心泵运行工况的优化与调节在工农业生产的各行各业和人们的日常生活中，离心泵发挥着不可替代的重要作用，是实现液体输送的主要设备之一。
但是，离心泵的实际运行工况的效率却是偏低，而且能耗过大，造成费用的增多和浪费，不利于企业的发展和盈利。
为此，就需要对离心泵运行的工况进行优化与调节，以减少损失，提高效率。
一、离心泵运行效率低的原因分析1、离心泵的运行工况点偏离了设计工况造成效率低下设计离心泵时，根据给定的一组流量Q扬程H与转速n 值、按水力效率n最高的要求进行计，如果计算符合这一组参数的工作情况就称为水泵的设计工况点。
水泵铭牌中所列出的数值即为设计工况下的参数值，它是该水泵最经济工作的一个点。
但是在实际运行中，水泵的工作流量和扬程往往是在某一个区间内变化着的，流量和扬程均不同于设计值。
水泵装置在某瞬时的实际出水量、扬程、轴功率、效率以及允许吸上真空高度等称为水泵装置的实际工况点。
我们所说的求离心泵的工况点指的就是实际工况点，它表示了水泵装置的工作能力。
在选泵时及运行中，应使泵装置的实际工况点尽量接近水泵的设计工况点，落在高效段内。
2、离心泵内的各种损失造成离心泵运行效率下降液体流过叶轮的损失包括机械损失、流动损失和泄漏损失，与之相应的离心泵的效率分为机械效率、水力效率和容积效率。
机械损失包括叶轮的轮盖和轮盘外侧与液体之间摩擦而消耗的轮阻损失、轴承和填料函内的摩擦损失；泄漏损失包括由叶轮密封环处和级间以及轴向力平衡机构处的泄漏损失；流动损失由液体流过叶轮、蜗壳、扩压器产生的沿程摩擦损失以及流过上述各处的局部阻力损失包括流体流入叶道以及转能装置时产生的冲击损失，其损失的大部分转变为热量为流体所吸收。
3、管路效率低当被输送液体流量或扬程发生变化，经常见到的处理方法是调节阀门，这一方法虽然方便，但是也存在缺点，就是会造成管路阻力损失过大，使离心泵在低效率状态下运行。
4、离心泵自身效率低保证离心泵运行效率高首先应该选择高效离心泵, ，如分段式多级离心泵本身的效率较高，而IS 型单级单吸离心泵的效率则较低。
水泵水轮机全特性曲线处理新方法
1引言可逆式水泵水轮机的全特性曲线存在着严重的倒“S”型曲线，在倒“S”型曲线区域机组的转速变化对机组的过流特性影响巨大，较小的转速变化就会导致巨大的流量变化和力矩变化[1]。
因而“S”型区域的存在直接影响可逆式水泵水轮机在水轮机工况启动、飞逸、反水泵工况等瞬态过渡的品质。
再者可逆式水泵水轮机全特性曲线在曲线两端存在严重的交叉、重叠现象，且右端存在多值情况。
可逆式水泵水轮机的过渡过程计算多且复杂，为了得到准确的计算结果必须保证读取的瞬态工况性能参数的准确性，而可逆式水泵水轮机的倒“S”型曲线和在其两端存在的严重交叉和重叠现象为瞬态工况参数的准确读取带来了巨大困难。
本文利用某水蓄能电站的可逆性水泵水轮机全特性曲线图，在Suter曲线的基础上，参考验证多种在Suter曲线基础上改良的全特性曲线处理方法，通过引入修正系数，变换参考公式来保证得到较好的插值效果和简练的计算公式，最终得到一种新的可逆式水泵水轮机全特性曲线处理方法。
2研究对象的基本参数某抽水蓄能电站水泵水轮机的有关参数为：最大毛水头／扬程610.2m；最小毛水头／扬程518m；水轮机工况设计水头526m；轴输出／入功率336Mw；额定转速500r／min(双向)；转轮进口直径4030mm；转轮出口直径2045mm；设计最大稳态飞逸转速680r／rnin。
电站正常发电运行工况范围内(对应水头为518m～610.2m，单位转速为42r/min~46r／min)的导叶各开度下的零流量单位转速线附近或以上区域，机组全特性曲线中存在明显的“S”形区域，即运型不稳定区域。
该抽水蓄能电站可逆式水泵水轮机的全特性曲线图如图1。
3可逆式水泵水轮机全特性曲线的几种处理方法3.1Suter变换水泵水轮机全特性曲线处理新方法程远楚王杰飞(武汉大学动力与机械学院武汉430072)[摘要]以某抽水蓄能水电站可逆式水泵水轮机全特性曲线为研究对象，研究验证Suter变换处理方法及其改进方法的优缺点，在原有全特性曲线图中从固定点作射线取值，将相对开度y引入自变量，增加常数项修正系数，进行数学变换，最终提出一种新的可逆式水泵水轮机全特性曲线处理方法。
改变水泵特性曲线的调节方法
改变水泵特性曲线的调节方法
改变水泵特性曲线调节法主要有改变转速调节法、减少叶轮数目调节法及切割叶轮叶片长度调节法等。
1.改变转速调节法
改变转速调节法的原理是比例定律。
比例定律描述的是水泵流量、扬程以及轴功率与水泵转速之间的关系。
一般来说，采用改变转速调节法是一种最佳的调节方法，效率几乎不变。
但在实际应用中，调速受到的影响因素很多，调速不是无限的，而是有一定的调速范围，如采用降低转速把工况点调节到额定工况左侧时，是不经济的。
另外应注意，矿山机械设备转速增大时，电动机功率要满足要求并应有一定余量；流量增大时，吸水高度降低，应注意防止发生汽蚀。
2.减少叶轮数目调节法
对于多级泵，当扬程过大时，可以采用减少叶轮数目的方法调节扬程。
减少叶轮数目，水泵的扬程特性曲线则相应下降，工况点随之变动。
矿山机械设备拆除多余叶轮时，注意应从出水端进行拆除。
若从吸水端进行拆除，将会增大吸水阻力，使水泵效率下降，并可能产生汽蚀。
拆除多余叶轮时，可在拆除叶轮的位罟加装与叶轮轴向尺寸相同的轴套，矿山机械设备也可把叶轮和中段一起拆除，但应更换轴和拉紧螺栓以及回水管等。
实际中，应根据具体情况进行选择。
3.切割叶轮叶片长度调节法
如果水泵的流*和扬程大于实际需要，为减少损失，节省电耗，可适当削短叶轮叶片长度。
叶片的切割量按切割定律进行计算。
矿山机械设备切割特性曲线的绘制是在切割前的特性曲线上取一些点，求出所取点切割后对应的流量和扬程，用描点作图的方法做出切割后的特性曲线。
应注意的是，矿山机械设备切割定律为近似规律，当切割量不大时，水泵的效率几乎不变；当切割量超过一定程度后就不适用了。
改变管路特性曲线的调节方法
改变管路特性曲线的矿山机械设备调节方法
当排水设备的运行条件发生变化时，水泵的扬程和流量可能满足不了排水要求，水泵的正常、安全工作条件也可能满足不了要求，就要对工况点进行调节。
另外，矿山机械设备为使排水设备高效运行，也要进行工况调节。
因为，水泵的况点是水泵扬程特性曲线和管路特性曲线的交点，所以，水泵工况调节主要有两条途径：一是通过改变水泵特性曲线进行调节；二是矿山机械设备通过改变管路特性曲线进行调节。
改变管路特性曲线调节法主要有闸门节流法和管路并联调节法。
1.闸门节流法
闸门节流法是适当关闭排水管路上的调节闸阀，增大管路的阻力，矿山机械设备使管路的特性曲线上移，从而达到减小流最增大扬程的目的。
当调节闸阀适当关闭时，管路阻力系数增大，扬程也相应增大。
适当关闭闸阀后，电动机的功率尽管减小了但在闸阀处多消耗了一部分压头。
因此，矿山机械设备这种调节方法是不经济的，原则上不采用这种调节方法。
该方法只是在某些特殊情况下，如工况点超出工业利用区时，为防止电动机过载，在更换电动机、水泵之前继续排水，用该方法作为临时措施。
2.管路并联调节法
在矿山排水中，必须有工作管路和备用管路。
采用工作管路和备用管路并联工作，以降低管路的阻力，增大流量，矿山机械设备这种方法叫管路并联调节法。
采用管路并联相当于增大了管径，降低了管路阻力损失系数，增大了水泵的流量，提高了排水系统的效率，但要注意防止电动机过载和水泵发生汽蚀。
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改善水泵运行工况的方法及水泵特性曲线调节法的应用
摘要：当水泵运行工况点处于低效区时通过改变管路特性曲线和水泵特性曲线的方法调节工况点，可达到提高水泵运行效率和经济性的目的。
在不适宜更换新泵和叶轮切削的情况下，采用减少叶轮数目法对水泵进行改造，可达到改善水泵运行工况和提高水泵运行效率的作用。
关键词：多级离心式清水泵泵;改变管路特性曲线法;改变水泵特性曲线法;改造应用
1 前言
水泵工况点的参数值反映了水泵的实际工作状况。
为了保证水泵的正常工作，工况点必须满足稳定工作条件，经济工作条件和不发生汽蚀条件;否则，就必须对工况点进行合理调节。
调节水泵的工况点，其实质就是改变水泵特性曲线，或者改变管路特性曲线，或者同时改变这两种曲线。
2 水泵工况点的调节方法
矿山排水工作中，有时需要对水泵的工况点进行调节，调节的目的有两个：一是使水泵在运转过程中，其工况点始终满足正常工作条件;二是使水泵的流量和扬程满足实际工作的需要。
因工况点是由水泵特性曲线和管路特性曲线交点所确定，因此调节工况点的途径也有两条：一是改变管路特性曲线调节法;二是改变水泵本身特性曲线调节法。
2.1 改变管路特性曲线调节法
（1）闸门节流法在排水管路上一般都装有调节闸阀。
适当关闭该闸阀的开启度，可增加局部阻力，使管路的阻力系数增大，从而达到调节流量的目的。
这种调节方法的优点是工作简便;缺点是调节时额外消耗的功率较大，因而是一种不经济的调节方法。
矿山排水原则上应不采用这种调节方法。
但在某些特殊情况下，如工况点超出工业利用区最大流量以外而使电动机过载时，为了在更换电机前既能继续排水，又能减小负载，可以使用该方法作为临时调节措施。
（2）管路并联调节法矿山排水管路一般至少设置两趟，一趟工作，一趟备用。
在正常涌水期，也可将备用管路投入运行，即工作管路和备用管路并联工作，这样来增大管子的过水断面，降低管路阻力，从而改变水泵的工况点。
因合成特性曲线的阻力损失减小，在水泵实际扬程不变的情况下，管路效率增大，从而使克服管路阻力的无益功耗减少。
故此调节方法是一种有效的节能措施。
采用管路并联调节时，必须注意如下两个问题：一是防止电动机过负荷;二是防止产生汽蚀。
因管路并联后，水泵的工况点右移，使流量增大，轴功率也必将增大，
若原配电动机的功率裕度不大，就有可能造成电动机过负荷;同时，随着工况点的右移，水泵允许的吸上真空度将减小，当减小到某一值时，水泵就有可能发生汽蚀。
故管路并联的趟数不宜过多。
2.2 改变水泵特性曲线调节法
（1）减少叶轮数目调节法减少叶轮数目的调节方法适用于多级水泵。
当减少叶轮数目时，水泵特性曲线则相应下降，工况点随之变动。
在减少叶轮数目的同时，最好把相应的中段也去掉，把泵轴也缩短，这样做效果最好。
如果条件限制，也可只减少叶轮而不拆除中段和缩短泵轴，在拆除叶轮的位置上换上一个与叶轮宽度相等的轴套。
减少叶轮数目后，水泵工况点发生变化，以达到调节的目的。
（2）削短叶轮叶片长度调节法若某台水泵工作时的流量和扬程大于实际需要值，为减少电耗，可将叶轮叶片的长度适当削短。
切削量按切割定律进行。
经验表明，如果切削量不大，则水泵效率几乎不变;根据水泵近似规律，切削量超过一定程度后也就不适用了。
所以切削量要求很严格。
叶轮叶片切削后，水泵特性曲线下移。
因此，在管路特性曲线不变的情况下，工况点将左移，从而提高管路效率和增大水泵的允许吸上真空度。
3 水泵改造课题的提出
海塔尔煤矿设计生产能力60万吨，分两个水平进行开采，首期开采一水平（3320水平），主排水泵房安装3台D25-50*8型离心式清水泵进行排水，一台工作，一台备用，一台检修。
其铭牌参数为Q=25m3/h，H=400m，n=2950r/min，η=52%，叶轮直径ф=205mm。
3320水平的排水扬程为230米，矿井正常涌水量为15 m3/h，最大涌水量为20 m3/h.因我矿的水泵工作时的流量和扬程大于实际需要值，故做了如下改造：
3.1 离心泵改造方案的确定及改造效果
方案一：重新对水泵进行选型：
新泵可选取D25-50*5型离心泵，该泵设计技术参数为：Q=25 m3/h，H=250m，n=2950r/min，η=54%。
但由于该方案需购买新泵，投资较大，且耗时费力，故不采用。
方案二：削短叶轮叶片长度调节法：
因水泵工作时的流量和扬程大于实际需要值，可将叶轮叶片适当削短，按照切割定律，水泵的流量、扬程和叶片外径间存在着公式1和公式2的关系Q，/Q=D2，/D2---------1
H，/H=（D2，/D2）2-------2
Q，、Q-车削前后的水泵流量，m3/h
H，/H-车削前后的水泵扬程，m
D2，、D2-车削前后的水泵叶轮叶片外径，m
因以上公式为近似规律，所以当切削量超过一定程度后就不适用。
一般来说水泵的比转数越大，切削量越小。
所以在切削之前先算出水泵的比转数，计算公式为式3：
ns=3.65n* Q1/2/ H3/4--------3
Q-额定工况下的流量，m3/h
H-额定工况下的扬程，m
n-水泵的额定转速，r/min
ns=3.65n* Q1/2/ H3/4=3.65*2950* 251/2/ 4003/4=79.46
由此查表可知水泵叶轮叶片直径最大切削量为15%-20%
通过公式2计算水泵叶轮叶片直径切削后的数值
H，/H=（D2，/D2）2
D，2=155mm
（50-205）/205=24.5%
故切削量超出切削限度，把叶轮直径切成155mm是不允许的。
故此方案也不采取。
方案三：减少叶轮数目调节法：
减少叶轮数目的调节方法适用于多级水泵。
减少叶轮数目时，水泵的特性曲线则相应下降，工况点随之变动。
因我矿主排水泵排水所需的实际扬程为=230m，每一叶轮产生的扬程为50m，则水泵所需的叶轮数目为：
i=H/Hi=230/50=4.6≈5
求得所需叶轮数目i=5后，从水泵中拆除多余的叶轮3组，因改变水泵底座比较麻烦和考虑到二水平水泵的排水需要，故只采用减少叶轮而不拆除中段和缩短泵轴，在拆除叶轮的位置上换上一个与叶轮宽度相等的轴套。
D25-50*8型水泵经过减少叶轮法改造后，水泵运行中的振动显著减轻，噪声降低，汽蚀现象得到很好的改善。
原水泵配套电机的运行电流也由原49.84A 降至31.89A，使水泵电耗有了大幅的下降。
以每天排水时间16小时计算，改造后每年至少可节约电量达7万度。
3 结论
在不适宜更换新泵和进行叶轮切削的情况下，采用减少叶轮数目法对离心泵进行改造，可以达到如下效果：
（1）当水泵产生的扬程过大时，采用“减少叶轮数目法”出去富裕扬程，降低水泵扬程曲线，使工况点得到合理调节，提高了水泵的运行效率。
（2）改造后的水泵节约了扬程，使管路效率大幅提高，并且节约电力消耗;
（3）增大了水泵的允许吸上真空度，提高了运行的安全性和经济性。
参考文献：
[1]汪德成.《矿山流体机械》[M].北京：煤炭工业出版社，1993.
[2]陕西煤矿学校.《矿山流体机械》[M].陕西1993年自印.
[3]《煤矿机电》多期杂志[J].。