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
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。
GET=_blank>
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。
变频器恒压供水(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
(1) 单台水泵变频运行分析关键，水泵进出口水位高度差，也就是水泵净扬程H0。水泵扬程大于净扬程时才能出水。管网阻力曲线起始点就是该净扬程高度，见图2。
GET=_blank>
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R1与流量成正比。变频后特性曲线F2，工作点B。流量为零时净扬程H0，变频运行实际工作点HB与净扬程差△H=HB-H0，为克服管网阻力达到所需流量QB时附加扬程。管网阻力曲线与图1不同，不满足相似定律。
(2) 图2中工作点A为水泵额定工作点，满足水泵额定扬程和额定流量。R1成为理想管网阻力曲线。实际管网阻力曲线不可能为理想曲线，实际最大工作点一定要偏离A点。实际最大工作点向A点右下方偏移，则流量增加较大，容易造成水泵过载。实际额定工作点应该向A点左上方偏移，见图3。
GET=_blank>
图3 实际工作点向A点偏移
(3) 图3中，节流阀门全部打开，管网阻力曲线R2为实际管网阻力曲线。变频器50Hz下运行时实际最大工作点C，实际最大流量QC(比水泵额定流量QA小)，最大流量时扬程HC(比水泵实际额定扬程HA高)。实际工作点C参数只能实际测试才能出。当变频器频率为F2时特性曲线F2，实际工作点B。实际工作点与净扬程差△H=HB-H0=K2QB2，为克服实际管网阻力达到所需流量QB时附加扬程。工作点B实际扬程HB=K2QB2+H0。
5 相同性能曲线水泵工频并联运行时图解分析
(1) 两台或两台以上泵向同一压力管道输送流体时运行方式称为并联运行。并联运行目是增加流体流量，适用于流量变化较大，采用一台大型泵运行经济性差场合。同时水泵并联运行时可以有备用泵，来保证系统运行安全可靠性。
(2) 水泵并联运行工况工作点，由并联运行总性能曲线和总管道特性曲线交点来确定。并联运行总性能曲线，是并联运行时工作扬程相等，流量相加原则，同一坐标扬程下，将每台泵性能曲线上相应横坐标流量相加绘制而成，见图4。相加原则，同一坐标扬程下，将每台泵性能曲线上相应横坐标流量相加绘制而成，见图4。
GET=_blank>
图4 水泵并联运行特性
(3) 图4为两台相同性能泵并联工作总性能曲线与工作点。其中A为任意一台泵单泵运行时工作点，净扬程H0。B为两台泵并联运行时单台泵工作点。F2为两台泵并联运行时总性能曲线，纵坐标相同情况下，横坐标为单台泵性能曲线两倍。并联运行工作点C点流量QC=2
QB，扬程HC=HB。管网阻力曲线不变，两台泵并联运行时，流量为两台泵流量和。
(4) 两台相同性能水泵并联运行有如下特点:
l HC=HB>HA:即两台泵并联运行时扬程相同，且一定大于单台泵运行时扬程。
l QC=2QB<2QA:即两台并联运行总输出流量为两台单泵输出流量之和，每台泵流量一定小于单泵运行时流量。并联运行时总流量，不能达到两台单泵流量和。
l 管网阻力曲线越陡，泵性能曲线越平坦，并联后每台泵流量同单泵运行时流量比较就越小，并联工作效果越差。
l 并联运行适合于性能曲线较陡，以及管网阻力曲线较平坦场合。
6 不同性能水泵并联运行图解分析
6.1 关死点扬程(或最大扬程)相同，流量不同水泵并联运行时性能曲线
发布评论