水泵性能曲线
水泵性能曲线是水泵运行在额定转速下，通过实验方法（详见JB1041－67）测得流量与扬程、轴功率、效率和允许吸上真空高度之间的关系，并绘制成几条曲线来表示。按水泵类型汇编成《水泵样本》，以供选用水泵时作为技术资料。
（1）离心泵性能曲线（图7－19）
a．流量－扬程曲线（Q－H） 它表示离心泵的扬程随流量而变化的关系曲线。当流量较小时，其扬程比较高；当流量逐渐增大时，扬程却逐渐降低。其变化坡降较平缓。在实践中，如将出水管路上的闸阀关小，可以获得较高的扬程，但必须注意水泵效率下降的情况。
b．流量－功率曲线（Q－N） 表示离心泵的流量与轴功率之间的关系曲线。是一条随流量增加而轴功率上升的平滑曲线。由此可见离心泵关阀启动时，水泵轴功率消耗小，对动力机为安全。
c．流量－效率曲线（Q－η） 水泵效率随流量的逐渐增大而慢慢提高。但超过设计流量时，效率反而慢慢降低，曲线变化比较平缓。Q－η曲线上A点为水泵的效率点，即水泵设计工作点。为便于选择工作点，通常在效率点两侧a、b平坦段标定为工作范围。在Q－H曲线上，用两条波折线括起来表示（图7－19）。水泵在这个范围内运转时，都可以获得较高的工作效率。
d．流量－允许吸上真空高度曲线（Q－Hs） 它表示水泵允许吸上真空高度与流量之间的变化规律。在工作范围内，Hs随流量的增加而减小。当流量减小时，可以适当提高水泵的扬程。
（2）轴流泵性能曲线（图7－20） 轴流泵不仅外形结构、工作原理与离心泵不同，而且其性能曲线也与离心泵有很大差异。轴流泵在叶轮叶片安装角不改变和转速n一定的条件下，通过实验方法测得其性能曲线。
Q－H和Q－N曲线是陡降曲线，有两个折点B和C，而A点为设计工作点。当Q＝0时，水泵扬程和轴功率为效率时的两倍左右。扬程和功率随流量增大而急速下降。到C点后，流量继续增大，而扬程上升。出现一个马鞍形的不稳定工作区。水泵如果在此区域内运转时，就会发出噪音和震动，水泵效率急剧下降，甚至因超负荷而损坏动力机。所以，轴流泵宜在大流量情况下工作，宜开闸启动。B点以后，流量与扬程、功率成反比关系变化，工作稳定，。
Q－η曲线呈山峰形，离开设计工作点，效率向两旁陡降。其范围狭小。
（3）混流泵性能曲线 混流泵的性能曲线形状介于离心泵和轴流泵之间，比转数ns低的混流泵，曲线接近于离心泵；比转数ns高的混流泵，曲线形状接近于轴流泵。
3．水泵工作点的确定
水泵工作点的确定对于水泵运行的效率十分重要。水泵工作点应选在性能曲线的工作范围内。如果工作点定得恰当，机组运转安全经济，，扬程和流量都能满足要求。但是如果工作点定得不恰当，效率下降10％是常见的。要确定水泵的工作点，必须具有水泵性能曲线和管路阻力曲线。前者在水泵选定后，可在《水泵样本》中查得；后者则根据用户管路布置情况按管道水力计算绘制。
（1）管路阻力曲线 它是管路中的通过流量Q与需要扬程的关系曲线。管路需要扬程由实际扬程（即地形高度）和损失扬程h两部分组成。对既定的水泵机组来说，实际扬程通过实地测量得知，为一常数。而损失扬程h则由沿程摩擦损失和局部阻力损失组成。如令Sy为沿程阻力系数、Sj为局部阻力系数，则总阻力系数为
S=Sy+Sj
而总损失扬程h则随管路布置和通过流量而变。即为
h=SQ2
管路需要扬程Hxu为
Hxu=Hd+h=Hd+SQ2
即损失扬程与流量的平方成正比，管路阻力曲线Q－Hxu为一通过原点O的抛物线。以不同的水泵流量代入上式，即可求得相应的Hxu。如果以Q为横座标，Hxu为纵座标，就会绘制出管路阻力曲线Q－Hxu（图7－21）。在这条曲线上，可以查得输水管路在通过不同流量的损失扬程。
（2）确定水泵工作点 图7－21中两曲线相交点A，即为水泵机组的工作点。A点表明：
a．水泵供给的扬程应等于管路需要的扬程Hxu。
b．水泵供给的流量QA应等于消耗在管路上扬程为Hxu时所能通过的流量Qxu。
从能量的观点来看，A点就是能量的平衡点或“供”与“需”的平衡点。
5．水泵性能调节
水泵机组在水泵和管路既定的条件下只有一个工作点。如果这一工作点的工作参数（Q、H）不符合要求，就必须调节水泵的性能或改变管路布置来改变水泵的工作点，以满足实际需要。水泵性能调节有以下几种：
（1）变速调节 即改变水泵转速，以改变水泵的性能。水泵转速改变后，其性能与转速的变化关系可按比例律换算如下：
对原有的水泵，当它的转速为n1时，流量为Q1、扬程为H1、功率为N1。如果改变转速为n2时，流量为Q2、扬程为H2、功率为N2。
则
即
应该指出，水泵的变速调节一般只能水泵的额定转速。但降低转速不能该泵额定转速的30－50％。否则水泵运转会引起剧烈的振动，而且水泵效率显著下降。此外，注意不要任意将转速提高超过水泵的额定转速。因为提高转速会增加水泵零件的应力。
（2）变径调节 即将水泵叶轮外径车削变小，以改变水泵性能，达到扩大水泵使用范围的目的。叶轮削小后，水泵的流量、扬程、功率也将随着改变。它们的关系按比例律换算如下
式中 Q1、H1、N1－叶轮未车削时D1水泵的流量、扬程和功率
Q2、H2、N2－叶轮车削后D2水泵的流量、扬程和功率
水泵叶轮的车削不能过多，否则会破坏设计性能，效率下降。叶轮车削限度和车削后的效率下降情况，与水泵的比转数有密切关系（表7－3）
目前，我国生产的轴流泵，根据叶片安装角的装置情况可分为固定式；半调节式，β=－10－18°和全调节式β=0－26°三种。对于后两种型式的轴流泵，适宜于采用变角调节。
在转速一定时，减小轴流泵叶片安装角度，其扬程、流量、功率均相应减小；反之，则增大。变角后轴流泵的效率点没有多大变化。因此，这种方法有利于轴流泵的性能调节。
（4）水泵的串联和并联工作 当一台水泵满足不了实际扬程和流量要求时，可以将两台或多台水泵串联或并联工作。
a．水泵串联工作 把一台水泵的出水管与另一台水泵的进水管联接，称为串联。它可以增加扬程，而保持流量不变。串联时的总性能曲线可以用纵加法绘制（图7－22），就是把同量下两台水泵的不同扬程相加。图7－22中A点串联工作点。多台串联时的总性能曲线绘制方法和两台串联相同。
b．水泵并联工作 两台或两台以上水泵连接到共同的出水管，称为并联。其目的是增加流量。并联时的总性能曲线可以用横加法绘制（图7－23）。就是把每台水泵对应于同一扬程流量相加可求得并联后总的性能曲线，图7－23中A点为并联工作点。
（六）水泵的选型
目前农用水泵的型号很多，各有其的规格性能。应根据使用条件和生产需要来选择。选用水泵的原则为：
满足农业生产所提出流量和扬程的要求；
水泵工作，而且常期运行效率稳定，工作点应尽量落在高效区以内；
按照选定的泵型，建站的投资和所需用的功率应为小；
装机台数不宜太多，但不少于两台，并尽量选用同型号的水泵。
（1）灌溉设计流量 根据灌区作物生长的需水量而定
式中 m－一次灌水定额，米3／亩
A－灌溉总面积，亩
t－水泵每天开机时数， 时
T—作物轮灌延续天数，天
ηg－灌溉水的利用系数。考虑到全灌区各级渠道输水损失和田间水量损失，
ηg=0.75－0.85
（2）排水设计流量Qp.s 排水流量与汛期暴雨，河网调蓄能力、作物布局、土壤类别及管理水平有关。为了保证农作物不受洪涝，选择作物耐淹能力而会出现涝情的时期来确定排水流量。假设排水区内的蒸发量与圩堤渗漏量相抵消，则排水流量为
式中 As－水田面积，亩
Ah－旱地面积，亩
Aw－河网水面面积，亩
P－排涝标准中规定的设计暴雨量，毫米
C－旱地暴雨径流系数，随地区而异，各省水文站均有观测总结资料
hxu－水田允许蓄水深（毫米），即水稻耐淹水深减去适宜灌水深度。一般取30－50毫米。这个因素，对排涝流量的计算，影响很大，各地可根据群众的丰产经验加以总结确定。
Hj.s－河网预降水深，毫米。一般采用500－1000
T－排水天数，以设计暴雨多少天排除不成灾而定
t－每天开机时数，小时
2．排水设计扬程的确定
（1）灌溉设计扬程 以保证灌区95％以上的耕地获得自流灌溉的灌溉渠首水位作为上水位，以河流枯水位为下水位。两者高程之差则为实际扬程。再加上管路损失扬程，便得灌溉设计扬程，即
Hg=hc-hj+h
式中 hc－出水池水位
hj－进水池水位
h－损失扬程
（2）排水设
