离心泵装置定速运行工况
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Sx——泵体内虚阻耗系数; m——指数。
(2)
H H0 A1Q A2Q2 AmQm
§ 2.8 离心泵装置调速运行工况
2.8.１叶轮相似定律
几何相似：两个叶轮主要过流部分一切相对应的尺 寸成一定比例，所有的对应角相等。
b2 D2
b2m D2m
b2、b2m ——实际泵与模型泵叶轮的出口宽度； D2、D2m——实际泵与模型泵叶轮的外径；
(2)电机本身的转速可变。
改变电机定子电压调速，改变电机定子极数调速，改变 电机转子电阻调速，串级调速以及变频调速等多种。
2、在确定水泵调速范围时，应注意如下几点：
(1)调速水泵安全运行的前提是调速后的转速不能与其临 界转速重合、接近或成倍数。
——比例。
运动相似的条件是：两叶轮对应点上水流的同 名速度方向一致，大小互成比例。也即在相 应点上水流的速度三角形相似。
C2 u2 nD2 n
C2m u2m nD2m
nm
在几何相似的前题下，运动相似就是工况相 似。
叶轮相似定律有三个方面：
1、第一相似定律——确定两台在相似工况下运行水泵的
2.7.5数解法求离心泵装置的工况点
原理：拟合Q-H曲线，与管道系统特性曲线联 立求解工况点。
H f (Q) H HST SQ2
拟合Q-H曲线
(1)
H Hx SxQ2
H——水泵的实际扬程(MPa)；
Hx——水泵在Q=0时所产生的虚总扬程(MPa)；
hx——相应于流量为Q时，泵体内的虚水头损失之和。 hx =SxQmMPa
H
ab
c
de
Q-H f
A
Q-H
2
Q
求(Q—η)2曲线。 在利用比例律时，认为相似工况下对应点的效率是相等 的，将已知图中a、b、b、d等点的效率点平移即可。
定速运行与高速运行比较：
泵站调速运行的优wenku.baidu.com表现于
(1)省电耗(即N’B2＜NB2)。 (2)保持管网等压供水(即HST基本不变)
2、比例律应用的数解方法
(3)相对性能曲线
ns越小：Q—H曲线就越平坦； Q＝0时的N值就越小。因而，比转数低的水泵，采
用闭闸起动时，电动机属于轻载起动，起动电流减小；
效率曲线在最高效率点两则下降得也越和缓。
2.8.4调速途径及调速范围
1、调速途径
(1)电机转速不变，通过中间偶合器以达到改变转速的目 的。
采用液力偶合器对叶片泵机组可进行无级调运，可以大 量节约电能，并可使电动机空载(或轻载)启动 ，热能 损耗多。
§ 2.7 离心泵装置定速运行工况
2.7.1工况点
水泵瞬时工况点：水泵运行时，某一瞬时的出水 流量、扬程、轴功率、效率及吸上真空高度等称 水泵瞬时工况点。 决定离心泵装置工况点的因素 （1）水泵本身型号； （2）水泵实际转速； （3）管路系统及边界条件。
2.7.2管路系统的特性曲线
管路总水头损失
h hf hj
h
h SQ2
0
Q
管路系统的特性曲线
2.7.3图解法求离心泵装置的工况点
（１）直接法
H H
M
Q-H
K
M
h
K
ΣH
D
Q-ΣH 1
HS
T
HS
T
QQ
离心泵装置的工况点 M
（２）折引法 H H
M
HS
T
Q-H M
M
1
Q’-H’
Q-ΣH
离心泵装置的工况点
QQ
M
2.7.4离心泵装置工况点的改变
数ns 。
ns
Q n(
Qm
)
1 2
(
H
m
)
3 4
H
将模型泵的Hm＝1m，Qm＝0.075m3／s代入
3.65n Q
ns
3
H4
注：(1)Q和H是指水泵最高效率时的流量和扬程，也 即水泵的设计工况点。
(2)比转数ns是根据所抽升液体的容重γ＝1000kg／ m3时得出的。
(3)Q和H是指单吸、单级泵的流量和扬程。
(2)已知水泵nl时的(Q—H)l曲线，试用比例律翻画转速为 n2时的(Q—H)2 曲线。
问题(1)：求“相似工 况抛物线”
H kQ2
H
求A点：相似工况抛物 线与(Q—H)l线的交 点。
求n2
n2
n1 Q1
Q2
A Q1H A2
Q
(2)在(Q—H)l线上任取a、b、c、d、e、f点； 利用比例律求(Q—H)2上的a’、b’、c’、d’、e’、 f’……作(Q—H)2曲线。 同理可求(Q—N)2曲线。
(4)比转数不是无因次数，它的单位是“r／min”。
2、对比转数的讨论
(1)比转数(ns) 反映实际水泵的主要性能。 当转速n一定时，ns越大，水泵的流量越大，扬程越低。 ns越小，水泵的流量越小，扬程越高。
(2)叶片泵叶轮的形状、尺寸、性能和效率都随比转 数而变的。用比转数ns可对叶片泵进行分类。 要形成不同比转数ns，在构造上可改变叶轮的外 径(D2)和减小内径(D0)与叶槽宽度(b2)。
泵的工作点由两条特性曲线所决定，因而改变其中之一 或者同时改变即可实现流量的调节。 (1)自动调节 (2)人工调节 调节阀门；调节转速； 调节叶轮；水泵的联合运行
改变阀门开度
H
B A
B1
QB QA
Q
优点：调节流量，简便易行，可连续变化
缺点：关小阀门时增大了流动阻力，额外消耗了部分能
量，经济上不够合理。
N Nm
5
n3 nm3
2.8.2相似定律的特例——比例律
把相似定律应用于以不同转速运行的同一台叶片泵， 则可得到比例律：
Q1 n1 Q2 n2
H1 ( n1 )2 H 2 n2
N1 ( n1 )3 N2 n2
1、比例律应用的图解方法
(1)已知水泵转速为nl时的(Q—H)l曲线，但所需的工况点， 并不在该特性曲线上，而在坐标点A2(Q2，H2)处。现 问；如果需要水泵在A2点工作，其转速n2应是多少?
(1)
n2
n1 Q1
Q2
n1Q2
Sx k Hx
(2)
H2
(
n1 n1
)
2
H
x
SxQ22
2.8.３相似准数—比转数(ns)
１、模型泵：在最高效率下，当有效功率Nu＝735.5 W 这时(1该HP模)，型扬泵程的H转m数＝，1就m叫，做流Q与量m 它75H相Nmu似 0的.07实5m际3／泵s的。比转
流量之间的关系。
Q 3 v n
Qm
(v )m nm
Q 3 n
Qm
nm
2、第二相似定律——确定两台在相似工况下运行水泵的
扬程之间的关系。
H Hm
2
h (h )m
n2 nm2
H Hm
2
n2 nm2
3、第三相似定律——确定两台在相似工况下运行水泵的 轴功率之间的关系。
N Nm
5
n3 nm3
(M )m (M )
(2)
H H0 A1Q A2Q2 AmQm
§ 2.8 离心泵装置调速运行工况
2.8.１叶轮相似定律
几何相似：两个叶轮主要过流部分一切相对应的尺 寸成一定比例，所有的对应角相等。
b2 D2
b2m D2m
b2、b2m ——实际泵与模型泵叶轮的出口宽度； D2、D2m——实际泵与模型泵叶轮的外径；
(2)电机本身的转速可变。
改变电机定子电压调速，改变电机定子极数调速，改变 电机转子电阻调速，串级调速以及变频调速等多种。
2、在确定水泵调速范围时，应注意如下几点：
(1)调速水泵安全运行的前提是调速后的转速不能与其临 界转速重合、接近或成倍数。
——比例。
运动相似的条件是：两叶轮对应点上水流的同 名速度方向一致，大小互成比例。也即在相 应点上水流的速度三角形相似。
C2 u2 nD2 n
C2m u2m nD2m
nm
在几何相似的前题下，运动相似就是工况相 似。
叶轮相似定律有三个方面：
1、第一相似定律——确定两台在相似工况下运行水泵的
2.7.5数解法求离心泵装置的工况点
原理：拟合Q-H曲线，与管道系统特性曲线联 立求解工况点。
H f (Q) H HST SQ2
拟合Q-H曲线
(1)
H Hx SxQ2
H——水泵的实际扬程(MPa)；
Hx——水泵在Q=0时所产生的虚总扬程(MPa)；
hx——相应于流量为Q时，泵体内的虚水头损失之和。 hx =SxQmMPa
H
ab
c
de
Q-H f
A
Q-H
2
Q
求(Q—η)2曲线。 在利用比例律时，认为相似工况下对应点的效率是相等 的，将已知图中a、b、b、d等点的效率点平移即可。
定速运行与高速运行比较：
泵站调速运行的优wenku.baidu.com表现于
(1)省电耗(即N’B2＜NB2)。 (2)保持管网等压供水(即HST基本不变)
2、比例律应用的数解方法
(3)相对性能曲线
ns越小：Q—H曲线就越平坦； Q＝0时的N值就越小。因而，比转数低的水泵，采
用闭闸起动时，电动机属于轻载起动，起动电流减小；
效率曲线在最高效率点两则下降得也越和缓。
2.8.4调速途径及调速范围
1、调速途径
(1)电机转速不变，通过中间偶合器以达到改变转速的目 的。
采用液力偶合器对叶片泵机组可进行无级调运，可以大 量节约电能，并可使电动机空载(或轻载)启动 ，热能 损耗多。
§ 2.7 离心泵装置定速运行工况
2.7.1工况点
水泵瞬时工况点：水泵运行时，某一瞬时的出水 流量、扬程、轴功率、效率及吸上真空高度等称 水泵瞬时工况点。 决定离心泵装置工况点的因素 （1）水泵本身型号； （2）水泵实际转速； （3）管路系统及边界条件。
2.7.2管路系统的特性曲线
管路总水头损失
h hf hj
h
h SQ2
0
Q
管路系统的特性曲线
2.7.3图解法求离心泵装置的工况点
（１）直接法
H H
M
Q-H
K
M
h
K
ΣH
D
Q-ΣH 1
HS
T
HS
T
离心泵装置的工况点 M
（２）折引法 H H
M
HS
T
Q-H M
M
1
Q’-H’
Q-ΣH
离心泵装置的工况点
M
2.7.4离心泵装置工况点的改变
数ns 。
ns
Q n(
Qm
)
1 2
(
H
m
)
3 4
H
将模型泵的Hm＝1m，Qm＝0.075m3／s代入
3.65n Q
ns
3
H4
注：(1)Q和H是指水泵最高效率时的流量和扬程，也 即水泵的设计工况点。
(2)比转数ns是根据所抽升液体的容重γ＝1000kg／ m3时得出的。
(3)Q和H是指单吸、单级泵的流量和扬程。
(2)已知水泵nl时的(Q—H)l曲线，试用比例律翻画转速为 n2时的(Q—H)2 曲线。
问题(1)：求“相似工 况抛物线”
H kQ2
H
求A点：相似工况抛物 线与(Q—H)l线的交 点。
求n2
n2
n1 Q1
Q2
A Q1H A2
Q
(2)在(Q—H)l线上任取a、b、c、d、e、f点； 利用比例律求(Q—H)2上的a’、b’、c’、d’、e’、 f’……作(Q—H)2曲线。 同理可求(Q—N)2曲线。
(4)比转数不是无因次数，它的单位是“r／min”。
2、对比转数的讨论
(1)比转数(ns) 反映实际水泵的主要性能。 当转速n一定时，ns越大，水泵的流量越大，扬程越低。 ns越小，水泵的流量越小，扬程越高。
(2)叶片泵叶轮的形状、尺寸、性能和效率都随比转 数而变的。用比转数ns可对叶片泵进行分类。 要形成不同比转数ns，在构造上可改变叶轮的外 径(D2)和减小内径(D0)与叶槽宽度(b2)。
泵的工作点由两条特性曲线所决定，因而改变其中之一 或者同时改变即可实现流量的调节。 (1)自动调节 (2)人工调节 调节阀门；调节转速； 调节叶轮；水泵的联合运行
改变阀门开度
H
B A
B1
QB QA
Q
优点：调节流量，简便易行，可连续变化
缺点：关小阀门时增大了流动阻力，额外消耗了部分能
量，经济上不够合理。
N Nm
5
n3 nm3
2.8.2相似定律的特例——比例律
把相似定律应用于以不同转速运行的同一台叶片泵， 则可得到比例律：
Q1 n1 Q2 n2
H1 ( n1 )2 H 2 n2
N1 ( n1 )3 N2 n2
1、比例律应用的图解方法
(1)已知水泵转速为nl时的(Q—H)l曲线，但所需的工况点， 并不在该特性曲线上，而在坐标点A2(Q2，H2)处。现 问；如果需要水泵在A2点工作，其转速n2应是多少?
(1)
n2
n1 Q1
Q2
n1Q2
Sx k Hx
(2)
H2
(
n1 n1
)
2
H
x
SxQ22
2.8.３相似准数—比转数(ns)
１、模型泵：在最高效率下，当有效功率Nu＝735.5 W 这时(1该HP模)，型扬泵程的H转m数＝，1就m叫，做流Q与量m 它75H相Nmu似 0的.07实5m际3／泵s的。比转
流量之间的关系。
Q 3 v n
Qm
(v )m nm
Q 3 n
Qm
nm
2、第二相似定律——确定两台在相似工况下运行水泵的
扬程之间的关系。
H Hm
2
h (h )m
n2 nm2
H Hm
2
n2 nm2
3、第三相似定律——确定两台在相似工况下运行水泵的 轴功率之间的关系。
N Nm
5
n3 nm3
(M )m (M )