水泵的功率、流量、扬程间的关系

102是单位整理常数。流量单位：升/秒；扬程单位：米；密度单位：千克/升；重力加速度：9.81米/（秒×秒）；功率单位：千瓦。

功率=流量×扬程×密度×重力加速度=（升/秒）（米）（千克/升）（9.81米/（秒×秒））=9.81牛顿×米/秒=9.81瓦；

功率（千瓦）=（立方米/1000秒）（米）（吨/立方米）（9.81米/（秒×秒））=9.81/1000千瓦=千瓦/102 如果流量单位：立方米/小时，则功率（千瓦）=（立方米/3600秒）（米）（吨/立方米）（9.81米/（秒×秒））=9.81/3600千瓦=千瓦/367

1. 流量水泵的流量又称为输水量，它是指水泵在单位时间内输送水的数量。以符号Q来表示，其单位为升/秒、立方米/秒、立方米/小时。

2. 扬程水泵的扬程是指水泵能够扬水的高度，通常以符号H来表示，其单位为米。离心泵的扬程以叶轮中心线为基准，分由两部分组成。从水泵叶轮中心线至水源水面的垂直高度，即水泵能把水吸上来的高度，叫做吸水扬程，简称吸程；从水泵叶轮中心线至出水池水面的垂直高度，即水泵能把水压上去的高度，叫做压水扬程，简称压程。即水泵扬程= 吸水扬程+ 压水扬程应当指出，铭牌上标示的扬程是指水泵本身所能产生的扬程，它不含管道水流受摩擦阻力而引起的损失扬程。在选用水泵时，注意不可忽略。否则，将会抽不上水来。

3. 功率在单位时间内，机器所做功的大小叫做功率。通常用符号N来表示。常用的单位有：公斤·米/秒、千瓦、马力。通常电动机的功率单位用千瓦表示；柴油机或汽油机的功率单位用马力表示。动力机传给水泵轴的功率，称为轴功率，可以理解为水泵的输入功率，通常讲水泵功率就是指轴功率。

由于轴承和填料的摩擦阻力；叶轮旋转时与水的摩擦；泵内水流的漩涡、间隙回流、进出、口冲击等原因。必然消耗了一部分功率，所以水泵不可能将动力机输入的功率完全变为有效功率，其中定有功率损失，也就是说，水泵的有效功率与泵内损失功率之和为水泵的轴功率。

流量与转速成一次方关系：Q1/Q2 = n1/n2；

扬程与转速成二次方关系：H1/H2 = ( n1/n2 ) 2

电机轴功率与转速成三次方关系：P1/P2 = ( n1/n2 ) 3

由上述推导可以知道，采用转速调节法的节能效果很明显。随着变频调速技术不断成熟，恒压供水采用变频器来控制水泵转速。由电机转速公式：n=60f/p，其中，n为电机同步转速，f为供电频率，p为电机极对数，可知电机供电频率f与转速成正比。这样，采用变频器调速时，变频器的输出频率与流量、扬程及电机轴功率也有上述的n次方（n=123）比例关系。

水泵变频运行的图解分析方法

2006-12-29 来源：中国自动化网浏览：41

1 引言

水泵采用变频调速可以达到很好节能效果，这同行业中已经有很多人写了大量论文进行论述。但其结果却有很多不尽人意方，有很多结论是错误和无法解释清楚，本文以简易图解分析法来进行进一步解释和分析。

2 水泵变频运行分析误区

2.1 有很多人水泵变频运行分析中都习惯引用风机水泵中比例定律

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

并由此出结论:水泵流量与转速成正比，水泵扬程与转速平方成正比，水泵输出功率与转速3次方成正比。以上结论确实是由风机和水泵比例定律中引导出来，却无法解释如下问题:

(1) 为什么水泵变频运行时频率30~35Hz以上时才出水？

(2) 为什么水泵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，然后才转速升高而升高？

2.2 绘制水泵性能特性曲线和管道阻力曲线

很多人绘制出水泵性能特性曲线和管道阻力曲线如图1所示。

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图1 水泵特性曲线

图1中，水泵工频运行特性曲线为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，要想用调速方法将流量降到零，必须将变频器频率也降到零，但这与实际情况是不相符。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。

2.3 变频泵与工频泵并联

变频泵与工频泵并联运行时，工频泵出口压力大，变频泵出口压力小，怀疑变频泵是否会不出水？

是否工频泵水会向变频泵倒灌？

3 以上分析误区

(1) 相似定律确实是风机水泵理论分析当中一条很重要定律，它表明相似泵(或风机)相似工况下运行时，对应各参数之相互关系计算公式。而比例定律是相似定律作为特例演变而来。即两台完全相同泵相同工况条件下，输送相同流体，且泵直径和输送流体密度不变，仅仅转速不同时，水泵流量、扬程和功率与转速

之间关系。

(2) 风机单机运行时，风门挡板不变且温度和密度不变时，管网阻力只与风机流量有关，阻力系数为常数。其运行工况与标准工况相同，可以应用比例定律。但风机并联运行时，出口风压受其它风机风压影响，出口流量也与总流量不同，造成工况变化，比例定律已经不再适用了。

(3) 相似定律引风机中，挡板不变但介质温度和密度发生了变化时，作为特例，其形式也发生了变化，与

上述比例定律不同，必须进行温度或密度修正。

(4) 水泵方面，比例定律仅适用于水泵出水口和进水口之间没有高度差，即没有净扬程情况。比如没有落差同一水平面上远距离输水，水泵输出扬程(压力)仅用来克服管道阻力，这种情况下，当转速降到零时，扬程(压力)也降到零，流量也正好降到零，这是理想水泵运行工况。图1中工作点A和C就完全适合这种

工况，可以使用比例定律。

(5) 但实际水泵运行工况不可能达到理想工况，水泵出水口和进水口之间是有高度差，还很大。水泵并联运行时，水泵出水口压力还要受到其它水泵运行压力影响。并联运行泵要想出水，水其扬程必须大于其他水泵当时压力。水泵出口流量并总管网流量，总管网流量为所有运行水泵流量和。管网总流量增大和阻力增大，并联运行水泵扬程更高，工况发生变化，比例定律此再适用。

4 单台水泵变频运行图解分析