水泵变频运行的特性曲线

1、本word文档可编辑可修改 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扬程比例定律Q1/Q2=n1/n2H1/H2=(n1/n2)23轴功率比例定律 P1/P2=(n1/n2)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

2、 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 3035Hz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。关注我 实时更新 最新资料 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 F，额定 工作点为 A，额定1流量 Q，额定扬程 H，管网理想阻力曲线 R =K Q与流量 Q成正比。采用节

3、流调AA11节时 的实际管网阻力曲线 R， 工作点为 B，流量 Q，扬程 H。采用变频调速且没2BB有节流 的特性曲线 F，理想 工作点为 C，流量 Q，扬程 H ;这里 Q =Q。2CCBC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3035Hz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

4、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。而比例定律是相似定律作为特例演变而来 的。即两台完全相同 的泵在相同 的 工况条件下，输送相同 的流体，且泵 的直径和输送流体 的密度不变，仅仅转速不同时，水泵 的流量、扬程和功率与转速之间 的关系。(2)在风机单机运行时，风门挡板不变且温度和密度不变时，管网阻力只与风机 的流量有关，阻力系数为常数。因此其运行 工况与标准 工况相同，可以应用比例定律。但在风机并联运行时，由于出口风压受其它风机 的风压 的影响，出口流量也与总流量不同，造成 工况变化，因此比例定律已经不再适用了。(3)相似定律在

5、引风机中，如果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 的修正。(4)在水泵方面，比例定律仅适用于水泵 的出水口和进水口之间没有高度差，即没有净扬程 的情况。比如在没有落差 的同一水平面上远距离输水，水泵 的输出扬程(压力)仅用来克服管道 的阻力，在这种情况下，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 的水泵运行 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 的出水口和进水口之间是有高度差 的，有时还很大。在水泵并联运行时，水

6、泵 的出水口压力还要受到其它水泵运行压力 的影响。并联运行 的泵要想出水，水其扬程必须大于其他水泵当时 的压力。水泵出口流量并不是总管网流量，总管网流量为所有运行 的水泵 的流量和。由 于管网总流量增大和阻力增大，因此并联运行 的水泵扬程更高， 工况发生变化，因此比例定律在此也不再适用。4单台水泵变频运行 的图解分析(1)单台水泵变频运行分析 的关键，在于水泵进出口水位 的高度差，也就是水泵 的净扬程 H。水泵 的扬程只有大于净扬程时才能出水。因此管网阻力曲线 的起始点就0是该净扬程 的高度，见图 2。图 2单台水泵变频运行特性曲线图 2中，额定 工作点仍然为 A，理想管网阻力曲线 R与流量成

7、正比。变频后1 的特性曲线 F， 工作点 B。流量为零时 的净扬程 H，变频运行实际 工作点 H与净20B扬程 的差 H=H -H，为克服管网阻力达到所需流量 Q时 的附加扬程。由于管网B0B阻力曲线与图 1不同，因此不满足相似定律。 (2)图 2中 的 工作点 A为水泵额定 工作点，满足水泵 的额定扬程和额定流量。因此 R成为理想 的管网阻力曲线。但是由于实际管网阻力曲线不可能为理想曲线，1因此实际 的最大 工作点一定要偏离 A点。如果实际最大 工作点向 A点右下方偏移，则由于流量增加较大，容易造成水泵过载。因此实际额定 工作点应该向 A点左上方偏移，见图 3。图 3实际 工作点向 A点偏移

8、(3)图 3中，在节流阀门全部打开，管网阻力曲线 R为实际管网阻力曲线。2变频器在 50Hz下运行时 的实际最大 工作点 C，实际最大流量 Q (比水泵 的额定流量CQ小)，最大流量时 的扬程 H (比水泵实际额定扬程 H高)。实际 工作点 C 的参数只ACA能通过实际测试才能得出。当在变频器频率为 F时 的特性曲线 F，实际 工作点 B。22 实际 工作点与净扬程 的差 H=H -H =K Q，为克服实际管网阻力达到所需流量 QB02B2时 的附加扬程。 工作点 B 的实际扬程 H =K Q +H。BB2B205相同性能曲线水泵 工频并联运行时 的图解分析(1)两台或两台以上 的泵向同一压力

9、管道输送流体时 的运行方式称为并联运行。并联运行 的目 的是为了增加流体 的流量，适用于流量变化较大，采用一台大型泵 的运行经济性差 的场合。同时水泵并联运行时可以有备用泵，来保证系统运行 的安全可靠性。(2)水泵并联运行 工况 的 工作点，由并联运行 的总性能曲线和总 的管道特性曲线 的交点来确定。并联运行 的总性能曲线，是根据并联运行时 工作扬程相等，流量相加 的原则，在同一坐标扬程下，将每台泵性能曲线上相应 的横坐标流量相加绘制而成 的，见图 4。相加 的原则，在同一坐标扬程下，将每台泵性能曲线上相应 的横坐标流量相加绘制而成 的，见图 4。 图 4水泵并联运行特性(3)图 4为两台相同

10、性能泵并联 工作 的总性能曲线与 工作点。其中 A为任意一台泵单泵运行时 的 工作点，净扬程 H。B为两台泵并联运行时单台泵 的 工作点。 F20为两台泵并联运行时 的总 的性能曲线，在纵坐标相同 的情况下，横坐标为单台泵性能曲线 的两倍。并联运行 的 工作点 C点 的流量 Q =2Q，扬程 H =H。管网阻力曲CBCB线不变，只是两台泵并联运行时，流量为两台泵 的流量和。(4)两台相同性能 的水泵并联运行有如下特点 :H =H H :即两台泵并联运行时扬程相同，且一定大于单台泵运行时 的扬程。CBA Q =2Q H H :即两台泵并联运行时扬程相同，且一定大于每台CB2A2A1B1泵单泵运行

11、时 的扬程。（2) Q =Q +Q H H :即两台泵并联运行时扬程相同，且一定大于大泵单CB2A2A1B1泵运行时 的扬程 H，更大于小泵单泵运行时 的扬程 H。A1B1(2) Q =Q +Q Q +Q :即两台泵并联运行 的总输出流量为两台泵输出流CA2B2A1B1量之和 ;每台泵 的流量一定小于该泵单泵运行时 的流量。因此并联运行时 的总流量，不能达到每台泵单泵运行 的流量和。(3)两泵并联运行时，扬程低 的水泵并联运行时流量减少更快。(4)当管网阻力曲线变化时，容易发生 工作点在 D 的位置，该点 的扬程高于小泵 的最大扬程，造成小泵因扬程不足不出水，严重时会发生汽蚀现象。7变频泵与

12、工频泵并联运行时 的图解分析7.1变频泵与 工频泵并联运行时总 的性能曲线，与关死点扬程 (最大扬程 )不同，流量也不同 的水泵并联运行时 的情况非常类似，可以用相同 的方法来分析。 图 7 变频泵与 工频泵并联运行特性曲线图 7中:(1) F为 工频泵 的性能曲线，也是变频泵在 50Hz下满负荷运行时 的性能曲线1(假定变频泵与 工频泵性能相同 )， 工频泵单泵运行时 的 工作点 A。1(2) F为变频泵在频率 F时 的性能曲线，变频泵在频率 F单独运行时 的 工作222点 B。1(3) F为变频和 工频水泵并联运行 的总 的性能曲线， 工作点3C，扬程 H，流量CQ =Q +Q。CA2B2

13、7.2变频泵与 工频泵并联运行时 的特点（1) F不仅仅是一条曲线，而是2F1性能曲线下方偏左 的一系列曲线族。 F3也不仅仅是一条曲线，而是在 F性能曲线右方偏上 的一系列曲线族。1 （2) F变化时， F也随着变化。 工作点 C也跟着变化。因此变频泵 的扬程 H23B2，流量 Q， 工频泵扬程 H，流量 Q，以及总 的扬程 H =H =H，和总流量 QB2A2A2CB2A2C= Q +Q都会随着频率 F 的变化而变化。A2B22（3)随着变频泵频率 F 的降低，变频泵 的扬程逐渐降低，变频泵流量2Q快B2速减少 ; 工作点 C 的扬程也随着降低，使总 的流量 Q减少;因此 工频泵 的扬程也

14、降C低，使 工频泵流量 Q反而略有增加，此时要警惕 工频泵过载。A28水泵运行时 的特例8.1变频泵与 工频泵并联运行特例之一，是频率 F = F =50Hz21图 8变频泵在 50Hz时与 工频泵并联运行特性曲线图 8中: F1为 工频泵 的性能曲线，也是变频泵 F = F =50Hz下满负荷运行时 的性能曲21线(假定变频泵与 工频泵性能相同 )， 工频泵和变频泵单泵运行时 的 工作点 A。1(2) F为变频和 工频泵并联运行时总 的性能曲线。 工作点 C，扬程 H =H =H3CB2等于每台泵 的扬程，每台泵 的流量 Q =Q，总流量 Q =Q +Q =2Q。即当 FA2A2B2CA2B

15、2A22= F =50Hz时，变频泵与 工频泵并联运行时 的特性，与两台性能相同 的泵并联运1行时完全一样。8.2变频泵与 工频泵并联运行特例之二是 F =MIN2图 9变频泵在最低频率下与 工频泵并联运行特性曲线图 9中:(1) F为 工频泵 的性能曲线， 工频泵单泵运行时 的 工作点 A。11(2) F =MIN为变频泵最低频率下单泵运行时 的性能曲线。2 (3) F为变频和 工频泵并联运行时总 的性能曲线， 工作点 C不与 F相交，只33与 F相交，扬程 H =H =H =H等于每台泵 的扬程， 工频泵 的流量 Q =Q，总1CA1A2B2A2A1流量 Q =Q =Q，Q =0。CA2A1B2即当 F =MIN时，变频泵 的扬程不能超过 工频泵 的扬程，因此变频泵 的流量为2零。变频泵与 工频泵并联运行时总 的性能曲线，与单台 工频泵运行时 的性能曲线相同，变频泵没有流量输出，但仍然消耗一定 的功率。(4)在此运行状况中，变频泵 的效率降到最低，因此变频泵最好不要 工作在这种 工况中。(5)在这种特例中，