离心泵的调速范围

众所周知，水泵在可调速的电动机驱动下，通过改变转速来改变工况点，从而使 Q-H曲线上的高效工作段变为Q-H曲线簇组成的高效工作区，能够大大地扩展水泵的 高效运转范围，从而达到节能目的。目前，调速后泵性能的换算基本上使用的都是泵的 比例律公式：

Qi/ Q2= ni/ n2

Hi/H2= (ni/ n2)2 Ni/N2= (ni/ n2)3

式中ni —额定转速，n2 —调速转速

Qi —额定转速时的流量，Q2—调速运转时的流量 Hi —额定转速时的扬程，H2 —调速运转时Q2下的扬程 Ni—额定转速时的轴功率，N2—调速运转时Q2下的轴功率 即流量的变化与转速成正比，扬程的变化与转速的平方成正比，轴功率的变化与转速的 立方成正比。此公式成立的前提条件是认为在转速的变化过程中泵的效率基本不变。而 实际上水泵调速后满足的关系式应该是：

Qi/ Q2=(ni/ 叱）•（gvi /如2)

Hi/H2= (ni/ n2)2 • (ghi /氓2)2 Ni/N2= (ni/ n2)3 •(細 /gm2)3

式中gvi—额定转速时的容积效率，gv2—调速运转时的容积效率 ghi —额定转速时的水力效率，gh2—调速运转时的水力效率 gmi —额定转速时的机械效率，gm2—调速运转时的机械效率

通常，水泵的降速范围不是很大时，水泵的水力效率、容积效率和机械效率可看作 不变，满足比例律，此时根据比例律导出的关系式误差不会很大。但若降速范围过大时， 此时水泵特性已偏离比例律，继续使用比例律会导致结果误差较大，甚至不正确。因为 这时上述三种效率将发生较大变化，所以体现这三种效率的综合指标的总效率也就发生 了很大变化，即水泵效率已下降较大，如果此时继续用比例律进行换算，存在很大误差

[35]

O

在参考文献[36]中，作者分别对低、中、高比转数的三种离心泵进行实测，指出不同 比转速的离心泵随着转速的变化，其效率的变化是不同的。

在参考文献[37]中，作者分别对离心泵高效段左端点、最高效率点、高效段右端点二 组相似工况点进行实测后，指出不同转速下最高效率工况点用比例律换算的误差最小， 当调速范围在60%〜100%运转时，可应用比例律换算；而当调速范围小于60%额定转速 时，三组数据误差都很大，此时不能用比例律进行换算。

在参考文献[38,39]中，作者都提到在调速比低于50%时水泵的效率急剧下降。

可以看到的是，不同的试验得出的水泵的调速范围不一样。这是因为每个试验者所 做试验选取的水泵性能不一样，试验的误差也不一样，导致最后调速范围的结果不同。

在用变频器调节电动机转速时，需要考虑电动机的效率和水泵的效率变化，同时兼 顾变频器效率，因此离心泵的调速范围不能降得太低；同时为了充分利用变频调速节能 的优异性，调速范围也不能太窄，否则节能的空间也是很有限的。在《全国民用建筑工 程设计技术措施》书中建议水泵调速比为70%〜100%。这是基于大量工程实践经验提出 的一个调速范围，保证大部分离心泵在此范围内调速不会效率急剧下降同时也保证了一 定宽度的调速范围。但是，这个调速范围并不具有普适性，并不是说所有的离心泵调速 范围在70%〜100%是最好的。其实，由于离心泵分低比转数（ns=50〜100)、中比转数 (ns=100〜200)、高比转数水泵（ns=200〜350),不同比转速的水泵构造性能都不同， 那么水泵调速到什么程度水泵的效率会急剧下降是因泵而异了。因此，对所有的离心泵 赋予相同的调速范围显然是不严谨的，要想使水泵在高效区工作，其调速范围需根据各 台泵Q-H特性曲线的高效段的左、右端点及恒压控制线共同确定，此内容在第四章4.3 节会详细分析