离心泵效率（第5部分） – 效率曲线形状及高效区宽度

前言

这是关于离心泵效率的6篇系列文章中的第5部分。文章介绍了不同比转速下效率曲线的形状及高效区的宽度，由泵沙龙编辑、修改和补充。仅供参考。

泵沙龙注：假设（首级）叶轮为单吸。文中涉及的比转速为美制单位下的数值，括号内为公制单位下的中国比转速的数值。

效率曲线形状

在第2部分中，展示了比转速（Ns）对泵性能曲线形状及最高效率的影响。典型的效率性能曲线在Ns值较低时相对平坦，并且随着Ns增加而变得陡峭。泵的效率在Ns值处于500（中国35）及以下时最低，并随着Ns的增加而增加。当Ns处于2,000（中国141）到3,000（中国212）之间时，泵的效率将达到最大值；Ns达到3,000时，效率开始下降。但是，Ns在3,000（中国212）以上效率的跌幅远小于Ns在1,000（中国71）以下的跌幅。

图1比较了四种不同比转速泵的流量-扬程曲线的形状。它还显示了从最佳效率点到关死点的扬程增加百分比。如图所示，曲线的斜率随着Ns增加而增加。黑色曲Ns=600（中国42）相对平坦，该示例实际上扬程随着接近关死点而减少（泵沙龙注：低比转速泵极易出现驼峰）。

图1：不同比转速泵流量-扬程曲线形状比较

蓝色曲线Ns = 3,600（中国254）持续上升，但扬程增加了55 %；红色曲线Ns = 5,700（中国403）非常陡峭，从最佳效率点到关死点，扬程增加了100 %。陡峭的曲线，通常在针对某些固定标高或压头的变速控制下运行时，提供更大的控制范围。这些泵在并联运行或在不同系统扬程条件下启动时，可能会出现问题。绿色曲线Ns = 2,500（中国177）在接近关死点时不断上升，从最佳效率点到关死点，扬程增加了约35 %。

只要静压头保持相对恒定，较平坦的曲线在全性能曲线应用中工作良好。当在变速控制下运行时，它们在闭式回路（和大多数开式回路）循环应用中也能很好地工作。

尽管显示的曲线代表了最终用户对不同Ns值下的流量-扬程曲线的预期形状，但它们并不是一成不变的。例如，比转速范围为900（中国64）至1,200（中国85）的泵可能非常平坦，或者在接近关死点时，它们的扬程可能会上升15 %至20 %。Ns在1,500（中国106）到2,000（中国141）范围内的泵也是如此。它们可以相对平坦，也可以呈现20 %到30 %的扬程上升。实际情况取决于各泵的设计。

泵沙龙注：流量-扬程曲线的形状（斜率）还与叶轮出口边宽度及叶轮叶片数相关。

高效区宽度

泵沙龙注：同样，高效区宽度也与比转速、叶轮出口边宽度及叶轮叶片数等相关。

例如，一台2 x 2.5 x 8的离心泵，最佳效率点流量为200 gpm，效率为70 %。当流量低于190 gpm或高于210 gpm时，效率降至63 %。由于泵很少在最佳效率点下运行，因此，选用高效区宽的泵可能是考虑到设计误差和系统潜在的变化。所有泵都在最佳效率点下达到其峰值效率，但峰值效率范围可能因型号而异。某些泵（尤其是低流量型号泵）的BEP范围很窄，一旦流量超出该范围，效率就会迅速下降。

图2显示了比转速为1,654（中国117）的泵的变速曲线。它表现出接近关死点的扬程上升约30 %，并具有很宽的高效区。

图2：比转速为1,654的泵的变速曲线

当按60 Hz曲线运行时，该泵将在1,500 gpm至1,750 gpm流量范围之间保持86 %的最佳效率点效率。该范围内的扬程变化约为17英尺，并允许工作点扬程计算存在一定的误差以及系统老化。从1,375 gpm 至1,875 gpm，它的性能仍保持在85 %，从1,250 gpm 至1,900 gpm，将保持在84 %。

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