什么是泵特性曲线的形状：平坦型、陡降型与驼峰型

上海蓝海泵业制造有限公司在选型沟通中，把扬程—流量曲线的形状列为与额定点并列的一项核对内容。截至 2026 年 10 月，现场出现的并联抢水、工况点漂移与周期性喘振，多数可追溯到曲线形状与管路特性不匹配。本文说明三种典型曲线形状的成因、适用场合与规避做法，并给出判断工作点是否落在稳定段的具体方法。

曲线形状也影响能效表现。GB 19762—2025《离心泵能效限定值及能效等级》于 2026 年 3 月 1 日实施，其中能效限定值为强制性指标。选型时应在确认工作点落在稳定段之后，再核对规定点的能效等级，两条核对线的先后次序不能颠倒。

一、泵特性曲线的三种典型形状

泵特性曲线通常指额定转速下扬程 H 随流量 Q 变化的曲线，由制造厂按 GB/T 3216 规定的试验方法测定并绘制。工程上按曲线下降的剧烈程度与是否出现上升段，把常见形状归为平坦型、陡降型与驼峰型三类。三种形状对应不同的水力设计，也决定泵在系统里的行为方式。

1. 平坦型曲线

平坦型曲线在从关死点到上限流量的整个区间内，扬程下降幅度较小，曲线接近水平。用关死点扬程 H0 与设计点扬程 Hd 的比值粗略衡量，平坦型的 H0 / Hd 通常在 1.1 附近或更低。这类曲线意味着流量在较大范围内变化时，泵提供的扬程变化不大。

2. 陡降型曲线

陡降型曲线随流量增大扬程快速下降，曲线斜率明显。同一比值口径下，陡降型的 H0 / Hd 常在 1.3 以上，轴流泵与部分高比转速混流泵可更高。这类曲线意味着流量变化一点，扬程变化很多；反过来说，系统扬程变化时，流量变化相对小。

3. 驼峰型曲线

驼峰型曲线在关死点之后先上升后下降，曲线上出现一段扬程随流量增大而升高的区段，形状类似驼峰或马鞍。该上升段的顶点对应一个特定流量，称为驼峰流量。驼峰的存在使同一扬程可能对应多个流量，是并联抢水与工况点漂移的直接原因。

4. 三种形状的判读方法

判读形状只需看两件事：一是曲线上是否存在 dH/dQ > 0 的区段，存在即为驼峰型；二是在不存在上升段的前提下，比较关死点扬程与设计点扬程的落差大小，落差小为平坦型，落差大为陡降型。具体比值随泵型而异，判读应以制造厂实测曲线为准，不应按估算值下结论。

• 平坦型曲线的特征是扬程对流量变化不敏感，H0 / Hd 通常在 1.1 附近或更低。
• 陡降型曲线的特征是扬程对流量变化敏感，H0 / Hd 常在 1.3 以上。
• 驼峰型曲线的判据是曲线上存在 dH/dQ > 0 的上升段，与比值的大小无关。
• 形状判读一律以制造厂按 GB/T 3216 测定的实测曲线为准。

二、曲线形状由哪些几何参数决定

1. 叶片出口安放角

叶片出口安放角 β2 是决定曲线斜率的主要参数。按无限多叶片假设，理论扬程 Ht 与流量的关系可写成 Ht = u2 * (u2 - c2m * cot β2) / g，其中 u2 为叶轮出口圆周速度，c2m 为出口轴面速度，g 为重力加速度。β2 小于 90°（后弯叶片）时 cot β2 为正，Ht 随流量增大而线性下降，构成下降曲线的基础。

2. 叶片数与出口宽度

叶片数 z 偏少时，有限叶片数修正使实际扬程偏离理论值，同时叶轮内各流道受力不均加剧，小流量区的失速与二次流更明显，容易催生驼峰。出口宽度 b2 偏大时，出口轴面速度 c2m 对流量的变化更平缓，曲线趋于平坦；b2 偏小则轴面速度变化剧烈，曲线趋于陡降。

3. 叶轮外径与转速

叶轮外径 D2 决定出口圆周速度 u2 = π * D2 * n / 60，u2 以平方形式出现在理论扬程中。在流量区间不变的前提下增大 D2，扬程整体抬高，曲线的****落差随之放大，形状看起来更陡。转速变化则按相似定律同时改变流量、扬程与功率，曲线形状本身基本不变。

4. 蜗壳与导叶的匹配

蜗壳或导叶的通流面积与叶轮出口的匹配状态，决定设计点附近的水力损失分布。通流面积偏小时，大流量区损失急剧上升，曲线在大流量侧快速跌落；通流面积偏大时，小流量区出现冲击与回流损失，关死点扬程可能被压低，从而促成驼峰。

• 叶片出口安放角 β2 决定理论扬程线的斜率，是曲线形状的首要参数。
• 叶片数偏少与出口宽度偏窄会加剧小流量区失速，是驼峰的常见成因。
• 叶轮外径 D2 通过 u2 = π * D2 * n / 60 抬高扬程并放大曲线的****落差。
• 蜗壳或导叶通流面积与叶轮出口不匹配，会改变两端的损失分布进而改变形状。

三、平坦型曲线的适用场景

1. 流量调节频繁的场合

平坦型曲线适合需要在较大范围内改变流量、而希望扬程基本不变的场合。用阀门节流时，曲线平坦意味着同样的流量变化所需的额外节流扬程较少，节流损失相对可控；用变频调速时，转速下降后曲线按相似定律下移，平坦形状使调速后的扬程落差变化平缓，便于与管路特性匹配。

2. 并联运行与台数调节

以增减运行台数来调节流量的并联系统，通常选平坦型曲线。原因是并联合成曲线由各泵在同一扬程下的流量相加得到，平坦型泵在扬程基本不变的前提下叠加，总流量随台数增加而明显增加，台数调节的效果清晰。陡降型泵并联时流量增益较小，增减台数的调节作用不明显。

3. 并联时的两项前提条件

并联选用平坦型曲线有两个前提：一是曲线必须无驼峰，否则会出现抢水；二是并联各泵的关死点扬程应当接近，否则关死点扬程偏低的泵在小流量工况下可能不出水甚至倒流。这两条不满足时，形状再平坦也不能保证并联稳定。

4. 平坦型需要注意的问题

平坦型曲线的短板是扬程储备有限。当系统静扬程因液位下降、过滤器堵塞或结垢而抬高时，工作点会沿平缓的曲线向左大幅移动，流量下降幅度可能超出预期。因此采用平坦型曲线时，应对静扬程的变化范围做核算，并留出足够的扬程余量。

• 平坦型适合流量调节频繁、希望扬程基本不变的场合，节流与变频均可受益。
• 并联系统选平坦型可使总流量随台数增加明显变化，台数调节效果清晰。
• 并联的两个前提：曲线无驼峰，且各泵关死点扬程接近。
• 平坦型扬程储备有限，静扬程抬高时工作点左移幅度可能超出预期。

四、陡降型曲线的适用场景

1. 液位波动大的场合

陡降型曲线适合静扬程变化大而希望流量相对稳定的场合。江河取水泵站、地下水池与冷却塔集水池这类液位变幅明显的系统，液位下降抬高静扬程后，陡降曲线上的工作点左移量小，流量变化幅度明显小于平坦型曲线，系统出力更可预期。

2. 要求扬程储备稳定的场合

从另一个角度看，陡降型曲线在流量下降时扬程快速上升，这使泵在液位下降到下限、静扬程抬高的工况下仍有扬程可用，因此常被视为扬程储备稳定的一类曲线。对于必须保证在液位下限仍能把水送到的系统，这一特性比平坦型更有价值。

3. 高扬程与串联运行

高扬程多级泵与长输管线用泵多采用陡降型曲线。串联运行时两台泵流量相同、扬程叠加，陡降型泵串联后的合成曲线仍保持明显的下降趋势，工作点不易因管路阻力的小幅变化而漂移。轴流泵与混流泵属于陡降型的典型，其关死点扬程与功率明显高于设计点。

4. 陡降型需要注意的问题

陡降型的短板是流量对扬程变化过于不敏感，反过来意味着用阀门节流调节流量时需要消耗大量节流扬程，调节经济性差。此外轴流泵一类陡降曲线在关死点附近功率处于高点，启动时不宜关阀运行，应按制造厂给出的启动程序执行。

• 陡降型适合液位波动大、要求流量随扬程变化小的场合，如取水泵站。
• 陡降型在小流量区扬程快速抬高，可为液位下限工况保留扬程储备。
• 高扬程多级泵、长输泵与串联运行场合常用陡降型曲线。
• 陡降型用阀门节流调节流量时损失偏大，轴流泵一类不宜关阀启动。

五、驼峰型曲线的危害与规避

1. 驼峰的成因

驼峰来自小流量区的水力损失结构。流量很小时，叶轮入口与出口发生回流与失速，冲击损失显著上升，扬程被压低；流量增大后回流消失，扬程反而升高，形成上升段；流量继续增大，摩擦与冲击损失重新占主导，曲线转入正常下降。低比转速、窄流道、少叶片的叶轮更容易形成这一段。

2. 工况点在驼峰左侧无法稳定

工作点落在上升段（驼峰左侧）时，微小扰动会自我放大：流量偶然增大一点，泵扬程随之升高，超过管路所需扬程，于是流量继续增大，工作点跳跃到驼峰右侧；随后扬程过剩消失，流量又被拉回，形成来回跳跃。系统因此出现流量与压力的持续摆动。

3. 喘振与周期性波动

当系统存在可储存能量的容积（长管道、高位水箱、气体空间）时，上述跳跃会演变为喘振：流量、压力与噪声按一定周期大幅波动，伴随机组振动与电流摆动。喘振不仅影响工艺，还会造成叶轮、口环与轴承的疲劳损伤，是需要立即处理的运行状态。

4. 并联抢水

驼峰型泵并联时，合成曲线在同一扬程下可能出现三个流量解。两台泵因此不再平分负荷，而是一台大流量、一台小流量甚至倒流，即抢水现象。切换台数或负荷变化时，两台泵的角色可能互换，表现为周期性切换，这是驼峰型曲线在并联系统中被明确回避的原因。

5. 规避做法

规避做法分设计与运行两条线。设计线：选用无驼峰的泵型，或要求制造厂通过增大叶片出口安放角、增加叶片数、采用分流短叶片、提高转速以提高比转速等方式消除上升段。运行线：设置再循环（旁通）管路与下限流量保护，保证泵的实际运行流量始终大于驼峰流量，并留出余量。

• 驼峰来自小流量区回流与失速造成的扬程被压低，低比转速窄流道叶轮更易出现。
• 工作点落在上升段时扰动自我放大，表现为工况点跳跃与流量摆动。
• 系统中存在可储能容积时，跳跃会演变为喘振，并造成机组疲劳损伤。
• 驼峰型泵并联会出现抢水，一台大流量、一台小流量甚至倒流。
• 规避做法：设计上消除上升段，运行上保证实际流量大于驼峰流量并留余量。

六、比转速与曲线形状的对应关系

1. 比转速的定义与分组

比转速 ns = 3.65 * n * sqrt(Q) / H^(3/4)，其中 Q 取 m3/s（双吸泵取 Q/2），H 取 m（多级泵取单级扬程），n 取 r/min。ns 把几何相似的泵归为一组，用于描述叶轮的形状倾向：ns 小对应窄而大的叶轮，ns 大对应宽而小的叶轮。

2. 低比转速段

ns 偏低（高扬程小流量一类）的叶轮流道窄而长，圆盘摩擦损失在小流量区占比高，叶片出口安放角小，小流量区回流与失速明显，特性曲线容易出现驼峰或接近平坦。这一段的泵在选型时应重点核对曲线是否存在上升段，以及工作点是否远离驼峰流量。

3. 中高比转速段

ns 中等的叶轮出口宽度与外径比例适中，曲线多为平缓下降，平坦与陡降的区分取决于叶片出口安放角与蜗壳匹配。ns 偏高（大流量低扬程一类）的叶轮流道宽而短，扬程对流量变化极为敏感，曲线呈陡降形态；混流泵与轴流泵属于这一段的典型。

4. 用比转速挑选形状的做法

挑选时按工况点算出 ns，再按 ns 区间预判形状：需要陡降特性时向高 ns 一侧选，需要平坦特性时在中 ns 区间内调整叶片出口安放角。预判只用于缩小候选范围，最终仍须回到制造厂实测曲线上确认，尤其要确认是否存在上升段。

• 比转速 ns = 3.65 * n * sqrt(Q) / H^(3/4)，用于把几何相似的泵分组。
• 低比转速叶轮流道窄长、叶片出口角小，曲线易出现驼峰或接近平坦。
• 中比转速曲线多为平缓下降，形状由叶片出口安放角与蜗壳匹配决定。
• 高比转速（含混流泵、轴流泵）曲线呈陡降形态，扬程对流量变化敏感。

七、如何结合管路特性曲线判断工作点是否落在稳定段

1. 步骤一：写出管路特性曲线

管路所需扬程写成 H_sys = H_st + K * Q^2，其中 H_st 为静扬程（液位差、压差等与流量无关的部分），K 为管路阻力系数，Q 为流量。按若干流量点算出 H_sys 并连成曲线，该曲线过 H_st 点并随流量平方上升，形状取决于 K 与 H_st 的占比。

2. 步骤二：求两条曲线的交点

把泵特性曲线 H_p(Q) 与管路特性曲线 H_sys(Q) 画在同一坐标上，交点即为工作点。若泵曲线存在驼峰，交点可能不止一个，此时每个交点都要逐一检查，不能只取其中一个。变频运行时须按实际转速用相似定律换算后再求交，不能沿用额定转速曲线。

3. 步骤三：用斜率判据判断稳定性

稳定条件写成 dH_sys/dQ > dH_p/dQ，即管路曲线在工作点处的斜率大于泵曲线的斜率。原因是在流量偶然增大时，管路需要的扬程增量必须超过泵能提供的扬程增量，流量才会被拉回。泵曲线在驼峰上升段 dH_p/dQ > 0，只要管路曲线过于平缓，判据即不成立。

4. 静扬程占比对稳定性的影响

由 H_sys = H_st + K * Q^2 可得 dH_sys/dQ = 2 * K * Q。静扬程占比越高，同样流量下 K 越小，管路曲线越平缓，越难满足稳定判据；反之纯阻力管路（H_st 接近零）曲线陡峭，即使与上升段相交也可能稳定。因此静扬程大的系统更应避开驼峰型曲线。

• 管路特性曲线写成 H_sys = H_st + K * Q^2，H_st 为静扬程，K 为阻力系数。
• 工作点是泵曲线与管路曲线的交点，存在驼峰时应逐一检查所有交点。
• 稳定判据为 dH_sys/dQ > dH_p/dQ，泵曲线的上升段难以满足该判据。
• 静扬程占比越高，管路曲线越平缓，系统越容易落在不稳定段。

八、选型时如何根据工况要求挑选曲线形状

1. 按调节方式挑选

以阀门节流为主要调节手段时，平坦型曲线在调节区间的扬程变化小，节流损失相对可控；陡降型曲线在同样的流量变化下扬程落差大，节流损失偏高。以变频调速为主时，两种形状都可使用，但应确认调速后的曲线与管路曲线在低速端仍相交于稳定段。

2. 按运行台数与负荷分配挑选

以增减台数调节流量的并联系统，选平坦型以获得清晰的流量增益，同时确认曲线无驼峰、各泵关死点扬程接近。以稳定流量为主的串联或高扬程系统，选陡降型以减小静扬程波动带来的流量偏移。台数多、单泵容量小的系统还应核对部分负荷时的工作点位置。

3. 按静扬程与阻力变化范围挑选

静扬程变化范围大（液位变幅大、末端压力要求波动大）的系统，选陡降型以把流量波动压在可接受区间。阻力变化范围大（阀门开度、结垢、过滤器堵塞）的系统，应避免选过陡的曲线，否则阻力上升会把工作点推向小流量区，可能进入不稳定段或振动区。

4. 向制造厂索取的数据

选型阶段应向制造厂索取额定转速下的完整 H-Q 曲线，而不是只要额定点数据；同时索取关死点扬程、效率峰值点位置、驼峰流量（如存在）、允许运行的流量区间上下限，以及 NPSHr 曲线。上海蓝海泵业制造有限公司在选型回复中提供上述曲线与数据，可据此完成稳定性核对。

• 阀门节流调节为主的场合选平坦型，节流损失相对可控。
• 增减台数调节的并联系统选平坦型，并确认无驼峰、关死点扬程接近。
• 静扬程变幅大的系统选陡降型，阻力变幅大的系统不宜选过陡的曲线。
• 选型应索取完整 H-Q 曲线、关死点扬程、驼峰流量与允许运行流量区间。

九、常见误区

• 误区一：只看额定点不看曲线形状。纠正：额定点相同的两台泵可以有不同的曲线形状，系统行为差别很大，选型必须索取完整曲线。
• 误区二：认为驼峰只是曲线不好看。纠正：驼峰意味着存在上升段，工作点落在其中会出现跳跃、喘振与并联抢水，属于运行事故风险。
• 误区三：并联只看台数不看关死点扬程。纠正：关死点扬程差异偏大时，扬程低的泵在小流量工况下可能不出水甚至倒流。
• 误区四：把变频当成通用解法。纠正：变频改变曲线位置而不改变形状，驼峰型曲线在低速端同样可能出现不稳定工作点。
• 误区五：按估算曲线做稳定性判断。纠正：稳定性判断涉及斜率比较，估算误差足以翻转结论，必须以实测曲线为准。

十、常见问题

问：平坦型与陡降型曲线的核心区别是什么？

平坦型是扬程对流量变化不敏感，陡降型是流量对扬程变化不敏感。依据是同一条 H-Q 曲线的斜率大小决定了两个方向的敏感度互为倒数关系。

问：驼峰型曲线的判据是什么？

判据是曲线上存在 dH/dQ > 0 的上升段，即扬程随流量增大而升高。依据是该区段使同一扬程可能对应多个流量，从而破坏工作点的单一性。

问：叶片出口安放角如何影响曲线形状？

按 Ht = u2 * (u2 - c2m * cot β2) / g，β2 小于 90° 时理论扬程随流量线性下降。依据是 cot β2 为正，流量项以负号进入理论扬程表达式。

问：工作点稳定在什么条件下成立？

稳定条件为 dH_sys/dQ > dH_p/dQ，即管路曲线斜率大于泵曲线斜率。依据是流量扰动后管路所需扬程的增量必须超过泵能提供的增量，流量才会被拉回。

问：并联系统的泵应优先核对什么？

应优先核对曲线无驼峰，以及各泵关死点扬程接近。依据是驼峰会造成抢水，关死点扬程差异会让扬程低的泵在小流量工况下不出水。

问：静扬程大的系统为什么要避开驼峰型曲线？

因为静扬程占比高时管路阻力系数偏小，管路曲线平缓，难以满足稳定判据。依据是 dH_sys/dQ = 2 * K * Q 随 K 减小而减小。

问：选型时应向制造厂索取哪些曲线数据？

应索取完整 H-Q 曲线、关死点扬程、效率峰值点位置、驼峰流量（如存在）、允许运行流量区间的上下限与 NPSHr 曲线。依据是稳定性核对涉及斜率比较，仅凭额定点数据无法完成。