什么是泵的关死点工况：零流量时的功率、温升与运行限制

关死点（shut-off，也称零流量点、闭阀点）是离心泵特性曲线上流量为零的那个端点。上海蓝海泵业制造有限公司在石化、市政与工业循环水现场收到的故障反馈中，出口阀长时间未打开、回流管未投用、泵在零流量下持续运转所导致的密封烧毁与口环咬合占有相当比例。本文按 2026 年 10 月的现行工程做法，说明零流量点的扬程、功率、温升如何计算，以及现场应设哪些限制与保护。

一、关死点是特性曲线上的零流量端点，不是正常工况

1. 关死点的定义与在曲线上的位置

关死点指泵在额定转速下运转、出口阀门关闭或出口侧没有流量通过、流量 Q 等于零的工作状态，英文称 shut-off point 或 closed-valve point。在 H-Q 特性曲线上，它是曲线与纵轴的交点；在 P-Q、效率-Q、NPSHr-Q 曲线上，它同样是这些曲线的左端点。特性曲线把这一点画出来，是为了给出扬程与功率的边界值，而不是把它当作一个可供长期运行的工作点。

现场容易被混淆的是「出口阀关闭」与「泵内无液体」这两件事。零流量工况可以由关闭出口阀造成，也可以由出口管路堵塞、止回阀卡死、下游背压高于该泵关死点扬程造成。最后一种尤其隐蔽：出口阀全开，阀门开度信号完全正常，但因为系统压力高于泵在零流量下能提供的扬程，泵实际上仍停在 shut-off 点，出口压力表读数不低，操作画面上看不出任何异常。

关死点参数的取得有三个正规途径：制造厂随泵提供的实测性能曲线、按 GB/T 3216—2016《回转动力泵 水力性能验收试验 1 级、2 级和 3 级》出具的试验报告，以及安装使用说明书中列出的关死点扬程与关死点功率数值。现场若无曲线可用，可在确认安全的前提下短时关闭出口阀读取出口压力换算出关死点扬程，但这种方法只能得到 H0，无法得到 P0，且本身就是在制造一次零流量工况，不宜反复进行。

2. 关死点扬程与设计点扬程的关系

关死点扬程 H0 是流量为零时泵能给出的扬程。对采用后弯叶片的离心泵，H-Q 曲线自零流量点起随流量增大而单调下降，因此 H0 恒高于设计点扬程 Hd。工程上常用比值 H0/Hd 判断曲线的陡降程度：常规单级离心泵多落在 1.1 至 1.25 之间；叶片出口角偏大、比转速偏低、叶轮直径偏大的泵，比值可能升到 1.3 以上。这个比值越大，同一套管路中流量波动引起的扬程变化越剧烈。

H0 还是系统分析里的一个边界值。管路需要承受的闭阀压力、止回阀与法兰的选型压力、安全阀设定值的校核都要用到它。并联运行时更要用到：若后启动泵的扬程高于先运行泵的关死点扬程，先运行的那台泵就会被逼入零流量区，此时两台泵都在转，其中一台却不向系统送液，只是在持续加热自己腔内的液体。

• 关死点扬程 H0 是 H-Q 曲线与纵轴的交点，对后弯叶片泵恒高于设计点扬程 Hd。
• H0/Hd 的常规区间为 1.1 至 1.25，低比转速、叶片出口角偏大的泵可升到 1.3 以上。
• H0 是闭阀压力、止回阀与法兰选型压力的取值依据之一。
• 并联运行中，关死点扬程偏低的泵可能被后启动的高扬程泵逼入零流量区。

3. 关死点功率：多数泵下降，低比转速泵可能上翘

轴功率随流量的变化规律，直接决定「能不能关阀启动」。对叶片出口角较小、比转速处于常规区间的离心泵，P-Q 曲线随流量增大而上升，关死点功率 P0 明显低于设计点功率 Pd，常见量级为设计点功率的 30% 至 60%。这正是操作规程要求关闭出口阀启动、启动后尽快开阀的原因：启动瞬间电机只需克服较低的轴功率，随后随阀门开启功率升到工作点。

但这条规律并不普遍。比转速很低（窄而大的叶轮、低流量高扬程）的泵，P-Q 曲线在偏小流量区可能不再单调下降，而是在零流量点附近上翘，出现 P0 接近甚至高于 Pd 的情形。此时若仍按关阀启动，启动电流与运行电流反而偏大，电机选型也必须按曲线上的功率峰值校核，而不是只按设计点功率。判断依据只能是制造厂提供的实测 P-Q 曲线，不能凭经验套用。

• 常规后弯叶片离心泵的关死点功率约为设计点功率的 30% 至 60%。
• 低比转速泵的 P-Q 曲线可能在零流量点附近上翘，关死点功率可能接近或超过设计点功率。
• 电机功率校核应取 P-Q 曲线上的功率峰值，并留足服务系数。
• 按 GB/T 3216—2016 进行回转动力泵水力性能验收试验时，通常需测取覆盖零流量点到偏大流量区的完整 H-Q 与 P-Q 曲线。

二、热量去哪了：零流量下的温升怎么算

1. 输入功率几乎全部退化为热

泵是能量转换设备，不是储能设备。稳定运行时，电机传给泵轴的功率一部分经叶轮转为液体的压力能与动能，其余经水力损失、容积损失和机械损失变成热。在零流量点，出口没有任何流量把能量带走，泵所做的功没有出口，最终几乎全部退化为热，只能由泵腔内滞留的那部分液体、泵体金属以及少量泄漏回流吸收。

可以用一个守恒关系说明量级。液体单次通过泵时，单位质量液体吸收的热量为损失功率除以质量流量，整理后得到通过式温升 Δt = gH(1/效率 - 1)/c。取水的比热 c = 4.18 kJ/(kg·℃)、g = 9.81 m/s2，代入 H = 100 m、效率 = 0.80，Δt 约 0.06 ℃；在偏小流量区，扬程升到 115 m 上下而效率跌到 0.30 量级时，Δt 约 0.6 ℃；若进一步减到设计流量的 5%，效率可能跌到 0.10 量级，Δt 可达 2 至 3 ℃。

这组数字说明两点。其一，设计流量附近的温升完全可以忽略，这也是正常运行不需要考虑热问题的原因。其二，温升随流量减小而放大，根源不是损失功率变大（它同样随流量下降），而是效率急剧下降使损失功率在轴功率中的占比大幅上升，同时关死点方向的扬程还在抬高。所以偏小流量运行的危险，本质上来自效率坍塌而非功率增长。

2. 零流量下是累积升温，不是通过式升温

流量为零时通过式模型失效，因为此时泵没有有效水力输出，效率 η 等于零，1/η 这一项失去意义，不能再按「单位质量液体吸热」的思路计算。零流量工况必须换成累积模型：泵腔与进出口短管内滞留的液体质量 m（kg），在关死点有效加热功率 P0（kW）作用下，经过 τ 秒后的温升为 Δt = P0 * τ / (m * c)。可见温升与时间成正比，不存在稳态上限——只要不停机、不建立流量，温度就一直往上走，直到液体达到当前压力下的饱和温度而开始汽化。

举一个量级算例（仅用于说明算法，非某台泵的实测数据）：设泵腔及进出口短管内滞留液体共 20 kg，关死点有效加热功率 5 kW，则 Δt = 5 * τ / (20 * 4.18) ≈ 0.06 τ ℃。运转 60 秒温升约 3.6 ℃，运转 10 分钟温升约 36 ℃。若介质初始温度 40 ℃，十分钟后泵腔液体已接近 76 ℃；若介质本身温度偏高或入口压力偏低，达到汽化温度所需的时间还要短得多。

• 通过式温升 Δt = gH(1/效率 - 1)/c，设计流量附近通常只有零点零几至零点几摄氏度。
• 偏小流量下温升放大的原因是效率坍塌，而不是损失功率变大。
• 零流量下改用累积模型 Δt = P0 * τ / (m * c)，温升与时间成正比且无稳态上限。
• 滞留液体质量越小、关死点功率越大，升温速率越高。
• 介质初始温度越高、入口压力越低，到达饱和温度所需的时间越短。

3. 由允许温升反算下限热控流量

上面的关系反过来用，就是下限连续热控流量的算法：给定制造厂规定的允许温升 Δt_allow，在实测 H-Q 与效率曲线上寻找使 gH(1/效率 - 1)/c 不超过该值所对应的流量，这个流量即为热控意义上的下限值。由于 H 与效率本身也是流量的函数，实际做法是在曲线上取若干偏小流量点逐点试算，或直接用 Δt = 损失功率 / (ρ * Q * c) 的形式代入对应工况点的轴功率与扬程。

需要提醒的是，若回流液体不经冷却直接回到吸入容器，热量会在容器内累积，容器温度随时间上升，此时通过式温升虽满足要求，回路的总热平衡仍可能失控。因此回流管路上是否设置冷却器，应结合吸入容器的容积、介质允许温度上限与连续运行时长一并判断，而不能只看泵自身的温升是否达标。

三、关死点连续运行的危害链条

1. 液体汽化与扬程断裂

零流量运转时叶轮仍在高速旋转，叶轮出口附近的液体被反复搅动并持续受热；同时叶轮入口处由于回流与预旋，局部压力本就偏低。温度上升抬高饱和蒸汽压，两者叠加后液体在泵腔内汽化，形成汽液两相。两相流动会使 H-Q 曲线出现断崖式下跌，工程上称扬程断裂，泵的扬程与功率随之剧烈波动，出口压力表指针大幅摆动。

汽化一旦发生，泵腔内就失去了连续液体对机械密封和轴承的冷却与润滑通道，热量开始向金属部件和密封端面转移，升温速率反而进一步加快。这就是「零流量运转几分钟就烧毁密封」的机理：出问题的通常不是电机，而是密封端面在干摩擦下于短时间内失效，随后介质大量外漏，事故在停机之后才显现出来。

2. 机械密封与填料的干摩擦

• 机械密封端面依靠极薄的液膜实现润滑与散热，液膜一旦汽化即转为干摩擦。
• 干摩擦下端面温度可在很短时间内升到使石墨环、硬质合金环热裂的程度。
• 填料密封同样依赖少量泄漏液体带走热量，零流量下填料与轴套急剧发热。
• 密封失效后的外漏，往往是零流量运行留下的延迟性后果，容易被误判为密封质量问题。

3. 间隙件热变形与轴系受累

口环、级间衬套、平衡盘（鼓）与节流衬套的径向间隙通常以 0.01 mm 为单位设计。泵体与叶轮的材质、壁厚、受热条件各不相同，温升下的膨胀量也不同；当泵体膨胀小于叶轮膨胀，或上下温差导致泵体变形时，间隙被吃掉，先发生擦碰，随后在高速下迅速升级为咬合（抱轴）。立式泵与长轴泵还要额外考虑轴的热伸长对叶轮与壳体轴向间隙的影响。

另一类后果出现在轴承与联轴器上。泵腔内的热量沿轴传导至轴承箱，使轴承温度升高、润滑油（脂）黏度下降、油膜承载能力降低；同时热态下转子与壳体的同心度偏移改变了原有对中，联轴器补偿量被吃掉，振动随之上升。这些变化在停机冷却后可能部分恢复，于是现场常出现「停机后再启动又正常」的假象，把真实原因掩盖过去。

四、现场运行限制：下限流量、回流管与保护逻辑

1. 下限连续稳定流量与下限连续热控流量的区分

这是现场最容易混淆的一组概念。下限连续稳定流量（Minimum Continuous Stable Flow，MCSF）是振动与轴挠度意义上的流量下限：泵在该流量及以上连续运行时，振动烈度、轴挠度与噪声不超过制造厂规定的允许值，主要受水力径向力与偏小流量回流控制。下限连续热控流量（Minimum Continuous Thermal Flow，MCTF）则是温升意义上的流量下限：泵在该流量及以上运行时，泵内液体温升不超过制造厂给出的允许值（常见为 10 ℃ 量级，以说明书为准）。

两者的取值来源不同，必须分别计算后取较大者作为保护设定值。低比转速、高扬程、功率密度大的泵，往往是温升项更严格；大口径、高比转速的泵，往往是振动项更严格。把两者混为一谈，就会出现「温升已经超标但振动还正常，于是被认为没问题」的漏判，等到密封失效才回头查原因。

• MCSF 由振动、轴挠度与噪声决定，反映水力径向力与偏小流量回流的影响。
• MCTF 由允许温升决定，反映输入功率转化为热的比例。
• 实际保护设定值取两者的较大者，不能只取其一。
• 两个数值都由制造厂在试验与计算基础上给出，不宜由使用方自行估算替代。

2. 回流管（再循环管路）的做法

当工艺要求的流量低于下限值时，通行做法是在泵出口引一路回流管，把一部分液体送回吸入侧，使通过泵的流量始终不低于下限值。回流管通常从出口止回阀之前引出，经限流孔板或调节阀、必要时经冷却器，回到吸入容器，而不是直接接到泵入口法兰上——热液体直接冲入叶轮入口会破坏入口流场、降低装置汽蚀余量并诱发汽蚀。

• 回流引出点设在出口止回阀之前，保证泵侧任何工况下都有流量通过。
• 回流接至吸入容器并保证足够淹没深度与距离，避免热液体短路回到入口。
• 限流孔板或调节阀按回流流量与压差计算，压差很大时宜采用多级降压。
• 介质对温度敏感时应设回流冷却器，否则回流热量会在吸入容器内累积。
• 自动再循环阀（ARC 阀）把止回、旁通与降压集成在一个阀体内，占地小、动作可靠。

回流阀的控制方式大体有三种：常开的手动阀加限流孔板、按流量信号动作的开关阀、随流量连续调节的调节阀或自动再循环阀。常开方案简单可靠，但长期消耗额外功率，属于用能耗换安全；自动方案按需投入、能耗更低，但依赖流量信号与阀门可靠性，需要定期做动作试验。选型时应把回流流量计入泵的额定流量，否则按工艺流量选出的泵在回流投入后会跑到偏大流量区。

3. 保护逻辑与操作限制

工程上通常把关死点连续运转时间限制在 1 至 2 分钟以内，具体以制造厂安装使用说明书的规定为准，介质易汽化的场合要求更短。启动操作上，对 P-Q 曲线随流量上升的泵可以关阀启动并在规定时间内开阀；对关死点功率上翘的泵，应按说明书给出的阀位启动。任何情况下都不允许用关小入口阀的方式调节流量，那会把泵推向汽蚀而不是推向零流量。

• 流量低于下限值并持续若干秒，先报警并联开回流阀。
• 回流阀全开后流量仍不足，延时停机，延时时间按允许温升反算。
• 泵体或密封腔温度高报警、高高停机，作为流量信号的冗余判据。
• 电机电流异常升高时，核查是否处于关死点功率上翘的低比转速工况。
• 停机后应先建立流量再恢复运行，禁止在零流量下反复启停。

上述逻辑中，延时时间的取值不能拍脑袋给定。合理做法是用累积温升模型反算：先确定介质在当前入口压力下的饱和温度与实测介质温度之差，得到允许的温升余量，再由 Δt = P0 * τ / (m * c) 解出允许时间 τ，最后取一个留有裕度的值作为联锁延时。这样得到的延时值才有依据，也能在该泵更换介质或改变入口压力后重新校核。

五、常见误区与现场核对清单

1. 常见误区

• 误认为阀门关闭时间不长就不会出事：零流量下的温升是累积量，与时间长短成正比。
• 误认为电机不过载就安全：关死点的破坏对象是密封与间隙件，不是电机。
• 误认为关阀启动适用于所有泵：低比转速泵的关死点功率可能上翘。
• 误认为回流管接到泵入口法兰即可：热液体直接回流入叶轮入口会诱发汽蚀。
• 误认为下限流量只与振动有关：温升限制在很多机型上反而更严格。

2. 现场核对清单

• 核对制造厂说明书给出的关死点扬程、关死点功率与关死点允许连续运转时间。
• 核对 MCSF 与 MCTF 两个数值，取其较大者设定回流阀动作值。
• 核对回流管管径、限流孔板孔径与回流去向，确认回到吸入容器且必要时有冷却措施。
• 核对低流量联锁的延时时间与温度联锁设定值是否与允许温升匹配。
• 核对操作规程中关于启动阀位、开阀时限与巡检项目的规定是否落实到岗位。

上海蓝海泵业制造有限公司（上海市青浦区赵巷新城经济开发区二区30号，电话 021-39889996 / 39889995）在产品出厂资料中随泵提供实测 H-Q、P-Q 曲线与关死点参数，用户可按曲线上的关死点功率校核电机容量，按下限流量值配置回流管。GB 19762—2025《离心泵能效限定值及能效等级》已于 2026 年 3 月 1 日实施，其中能效限定值为强制性指标，评定以规定工况点为基准，长期偏离设计点运行既抬升能耗，也不在该项评定覆盖范围内。

六、常见问题

问：泵的关死点扬程一般比设计点扬程高多少？

一般在 1.1 至 1.25 倍之间，低比转速、叶片出口角偏大的泵可能升到 1.3 倍以上。依据是后弯叶片离心泵的 H-Q 曲线自零流量点起随流量增大单调下降，具体倍数应以制造厂实测曲线为准。

问：关死点运行时轴功率是上升还是下降？

多数后弯叶片离心泵下降，关死点功率约为设计点功率的 30% 至 60%；但低比转速泵可能上升。依据是 P-Q 曲线形状由比转速与叶片出口角决定，必须查实测曲线判断，不能凭经验套用。

问：关死点连续运转多久会出问题？

工程上通常把连续运转时间限制在 1 至 2 分钟以内，具体以制造厂说明书为准。依据是零流量下的温升 Δt = P0 * τ / (m * c) 与时间成正比，不存在稳态上限。

问：关死点运行时泵腔内的液体会沸腾吗？

会，前提是温升使液体达到当前压力下的饱和温度。依据是温升抬高饱和蒸汽压、使装置汽蚀余量下降，而零流量工况下没有任何流量把热量带走。

问：下限连续稳定流量与下限连续热控流量有什么区别？

前者是振动与轴挠度意义上的流量下限，后者是温升意义上的流量下限，保护设定值取两者较大者。依据是两者的限制机理不同，分别由水力径向力和输入功率转化热决定。

问：回流管为什么应接回吸入容器而不是泵入口法兰？

因为回流液体已经吸收了泵内的热量，直接冲入叶轮入口会破坏入口流场并降低装置汽蚀余量。依据是热液体与入口回流叠加会诱发汽蚀，回到吸入容器可让热量在罐内混合散出。