منحنی مشخصه پمپها معرف ویژگیهای پمپ از نظر تغییرات فشار (ارتفاع)، توان مصرفی، راندمان و NPSHR بر حسب دبی جریان می‌باشد. مجموعه اطلاعات فوق باید از سوی شرکتهای سازنده پمپ در اختیار خریداران قرار داده شود. برای پمپهای دورانی و گریزازمرکز، منحنی دبی - ارتفاع (فشار) و برای پمپهای تناوبی منحنی دبی- زمان از اهمیت خاصی برخوردار بوده که دراین بخش مورد بررسی قرار می‌گیرند و اطلاعات مربوط به توان، راندمان و NPSHR در قسمتهای بعدی ارائه خواهد شد.

منحنی مشخصه پمپهای گریز از مرکز

برخلاف پمپهای جابجائی مثبت، پمپهای گریز از مرکز اگر با سرعت ثابتی کار کنند، نمی‌توانند دبی ثابتی را در سیستم بر قرار کنند و مقدار آن می‌تواند ازصفرتا مقدار معینی که به اندازه، طراحی و شرایط پمپ بستگی دارد تغییر کند.
ارتفاع کلی قابل دسترس، توان مصرفی وراندمان نیز بادبی پمپ تغییر می‌کند. البته غالباً منحنی‌های فوق برای پروانه‌های با قطر مختلف ودر مواردی برای سرعتهای مختلف پمپ از سوی شرکت سازنده پمپ تهیه می‌شود. در شکل 9 نمونه ای از منحنی مشخصه یک پمپ گریزازمرکز نشان داده شده‌است. بعضی از شرکتها جهت سهولت در انتخاب یک پمپ، منحنی مشخصه دسته ای از پمپهای هم خانواده را در یک مجموعه گردآوری ودراختیار مشتریان قرار می‌دهند. مجموعه فوق می‌تواند در انتخاب پمپ مناسب در کمترین مدت ممکن مورداستفاده قرار گیرد. بعداز انتخاب پمپ مورد نظر، اطلاعات تکمیلی را می‌توان از منحنی مشخصه پمپ‌استخراج کرد.
در شکل ‌های 10 و 11 نمونه‌هایی از دامنه کاربرد پمپهای Etanorm ساخت شرکت KSB آلمان که محصولات مشابه آن توسط شرکت پمپیران ساخته می‌شود برای سرعت‌های 1450و 2900 دوردردقیقه ارائه گردیده‌است. لازم به ذکر‌است که اغلب این منحنی‌ها برای دبی صفر تا دبی مجاز تهیه می‌شوند .
این امر به خریداران پمپ کمک می‌کند تا از بکارگیری پمپ در دبی زیاد که می‌تواند باعث وارد شدن بار اضافی بر الکتروموتور گردد، خودداری کنند.

دسته بندی منحنی مشخصه پمپهای گریزازمرکز:

منحنی مشخصه پمپهای گریزازمرکز (منحنی دبی - ارتفاع) را می‌توان بصورت زیر دسته بندی کرد:

منحنی‌های صعودی

درپمپهای بامنحنی صعودی با افزایش ارتفاع سیستم،دبی پمپ بطورپیوسته کاهش مییابد (شکل a12).

منحنی‌های نزولی

در پمپهای با منحنی مشخصه نزولی، ارتفاع قابل دسترس در نقطه Q=0 حداکثر ارتفاع نبوده و گاهی اوقات آن را منحنی Looping می‌نامند (شکلb 12).

منحنی‌های تیز

منحنی‌های تیز نوعی منحنی صعودی بوده که تغییرات ارتفاع بین نقطه کار و شرایطی که شیر خروجی کاملاً بسته باشد(Q=0)بسیارزیاد‌است. البته این امر می‌تواند فقط در یک دامنه خاصی از منحنی مشخصه پمپ مثلاً بین دبی برابر 100 درصد تا 50 درصد دبی طراحی وجود داشته باشد (شکلc12).

منحنی‌های تخت

در این پمپها تغییرات ارتفاع در یک دامنه وسیعی از دبی بسیار ناچیز می‌باشد. این نوع منحنی‌ها می‌توانند نزولی و یا صعودی باشند. در تمامی‌منحنی‌های نزولی همواره در قسمتی از آن، ارتفاع قابل دسترس تقریباً ثابت بوده و به همین خاطر آن را تخت می‌نامند. (شکلd12)

منحنی‌های پایدار

در پمپهای با منحنی مشخصه پایدار همواره به ازاء ارتفاع معین، می‌توان یک ظرفیت برای پمپ قائل شد.
بعبارت دیگر اگر خطی با ارتفاع ثابت (موازی محور طولها) رسم شود، منحنی مشخصه پمپ را فقط در یک نقطه قطع می‌کند. اساساًاین منحنی‌ها از نوع صعودی می‌باشند (شکلهای a12وc12).

منحنی‌های ناپایدار

در بعضی از پمپها ممکن ‌است به ازاء ارتفاع معین، پمپ در بیش از یک دبی کار کند، یا بعبارت دیگر اگر خطی به موازات محور طولها رسم شود، منحنی مشخصه پمپ رادر بیش از یک نقطه قطع می‌نماید (شکل های b12 و e12). البته ناپایدار بودن منحنی فقط در یک دامنه معینی از ارتفاع صادق بوده، لذا باید دقت شود که از این پمپها فقط در منطقه پایدار‌استفاده شود.

دسته بندی منحنی‌های توان مصرفی

اگر منحنی توان مصرفی بصورتی باشد که در دبی‌های کم شکل صعودی داشته و بعد از رسیدن به نقطه با حد اکثر راندمان (BEP) مجدداً شکل نزولی را بخود بگیرد اصطلاحاً آن را غیر بار اضافی می‌نامند. در حالی که اگر منحنی توان مصرفی با افزایش دبی بطور پیوسته شکل صعودی داشته باشد، منحنی با وضعیت بار اضافی نامیده می‌شود (شکل 13 و 14).
تغییرات توان مصرفی با دبی به سرعت مخصوص پمپ بستگی دارد.در انتخاب پمپ، نوع غیر بار اضافی بعلت آنکه در هر شرایطی، توان آن مصرفی از یک حداکثر معینی تجاوز نمی‌کند ارجحیت داشته و لذا مشکلی در زمینه توان مصرفی و بار وارده برای الکتروموتور انتخاب شده وجود ندارد.

توان مصرفی:

برای محاسبه توان مصرفی در پمپ می‌توان جدا از منحنی P-Q ارائه شده از سوی شرکت سازنده پمپ، از رابطه زیر ‌استفاده کرد:


که در آن:
توان مصرفی = P
دبی =Q
ارتفاع کل H_t=
راندمان η=
وزن مخصوص SG=
لازم به ذکر‌است که توان بدست آمده از رابطه فوق، توان ترمزی بوده و برای انتخاب الکتروموتور لازم‌است که اولاً قدرت الکتروموتور برمبنای حداکثر توان مصرفی در دامنه دبی مجاز تعیین گردیده، ضمناً ضرایب اطمینان زیر برای انتخاب نهائی آن منظور شود.
20% کیلو وات 7.5-0
15% کیلو وات 40-7.5
10% کیلو وات 40 >

منحنی مشخصه پمپ‌های جابجائی مثبت

به لحاظ ویژگیهای ساختاری،این پمپها آب بند دینامیکی بوده بنحوی که قسمت دهش آن از قسمت مکش تقریباً جدا شده‌است، به همین خاطر از نظر تئوریک دبی آنها با حجم جارو شده قطعات پمپاژ کننده تقریباً یکسان می‌باشد.دبی این پمپها به سرعت دورانی وحجم هرواحدپمپاژکننده (مثلاً حجم هر سیلندر در هر کورس) بستگی دارد و به همین خاطر آنها را می‌توان پمپهای با ظرفیت تقریباً ثابت دانست که دبی آن به ابعاد و سرعت پمپ بستگی داشته و مستقل از فشار دهش می‌باشد. ولی در عمل بعلت وجود نشتی داخلی، ظرفیت واقعی آن از ظرفیت تئوریک کمتر خواهد بود. در شکل 15، منحنی مشخصه پمپهای جابجائی مثبت از نظر تئوریک و واقعی و نشتی داخلی در آن نشان داده شده‌است.
اختلاف ظرفیت تئوریک و واقعی پمپهای جابجائی مثبت را نشتی ویا لغزش می‌نامند.
راندمان حجمی‌این پمپها (نسبت ظرفیت واقعی به تئوریک) می‌تواند بین 50 تا 98 درصد باشد. پمپهائی که خوب طراحی شده باشند غالباً با راندمان حجمی‌85 تا 95 درصد کار می‌کنند. علاوه بر کیفیت طراحی پمپ (لقی بین قطعات پمپاژ کننده)،
عوامل دیگری نظیر اختلاف فشار قسمت‌های دهش و مکش پمپ، ویسکوزیته مایع، سرعت دورانی پمپ نیز می‌تواند برروی راندمان حجمی‌آن اثر بگذارد، بنحوی که با افزایش فشار، راندمان حجمی ‌پمپ کاهش یافته، در عوض با افزایش ویسکوزیته مایع و سرعت دورانی پمپ میزان نشتی کاهش (راندمان حجمی‌افزایش) می‌یابد.
پمپهای فوق از نظر هیدورولیکی نیز مشکل چندانی در مقابل بالا بردن فشار نداشته و اگر از نظر مقاومت مکانیکی خوب طراحی شده باشند، دارای سقف محدود کننده اعمال فشار نخواهند بود. درصورتی که پمپهای گریزازمرکز اگر با سرعت دورانی و پروانه معینی مورد بهره برداری قرار گیرند،حداکثر فشار (ارتفاع) قابل دسترس آن محدود می‌باشد. علت این تفاوت اساسی بین پمپهای جابجائی مثبت و گریز ازمرکز را می‌توان بصورت زیر بیان کرد. اعمال انرژی جهت افزایش فشار (ارتفاع) در پمپهای گریزازمرکز نخست از طریق افزایش انرژی جنبشی مایع مورد پمپاژ صورت پذیرفته و آنگاه در پوسته پمپ بخش اعظمی‌از انرژی جنبشی به انرژی پتانسیل تبدیل می‌شود. از آنجائی که انرژی جنبشی داده شده به مایع تابعی از سرعت و قطر پروانه پمپ می‌باشد، لذا در یک پمپ گریزازمرکز بامشخصه‌های ثابت، حداکثر ارتفاع (فشار) قابل دسترس محدود می‌باشد. حال آنکه در پمپهای جابجائی مثبت، افزایش فشار از طریق کاهش حجمی‌از مایع به تله افتاده در بین فضای تراکم صورت می‌گیرد و تا زمانی که پمپ بتواند بر مقاومت موجود در مقابل خود غلبه نماید، افزایش فشار ادامه می‌یابد.
پمپهای جابجائی مثبت خود به دو دسته تقسیم می‌شوند. پمپهای دورانی و پمپهای تناوبی (رفت و برگشتی). دامنه مجاز‌استفاده از انواع پمپها بطور کامل در شکل 16 نشان داده شده‌است.
منحنی مشخصه پمپهای دورانی و تناوبی دارای مغایرتهائی بوده و به همین خاطر دراین بخش بطور جداگانه مورد بررسی قرار می‌گیرند.

منحنی مشخصه پمپهای دورانی

پمپهای دورانی را می‌توان به 5 دسته اصلی تقسیم کرد:
پمپ دنده ای
پمپ مارپیچ
پمپ گوشواره ای
پمپ تیغه ای
پمپ روتورهای مارپیچی خروج ازمرکز تقسیم کرد.
در شکل 17 انواع پمپهای فوق نشان داده شده اند.
با وجود تفاوتهای چشمگیری که در ساختار مکانیکی پمپهای فوق وجود دارد، منحنی مشخصه آنها تفاوت چندانی با یکدیگر ندارد. ازنظر تئوریک منحنی فوق باید خطی مستقیم و موازی محور طولها باشد، ولی با توجه به افزایش نشتی داخلی با افزایش فشار، منحنی فوق در عمل خطی مستقیم با شیب منفی (نزولی) می‌باشد.
در شکل 18، منحنی مشخصه یک پمپ دنده ای در سرعتهای مختلف نشان داده شده‌است. همانطوری که قبلاً گفته شد، عملکرد این پمپها به ویسکوزیته مایع مورد پمپاژ نیز وابسته می‌باشد. با افزایش ویسکوزیته مایع، نشتی داخلی پمپ کاهش یافته و به همین خاطر دبی آن افزایش می‌یابد، درعوض با وجود افزایش راندمان هیدرولیکی دراثر کاهش نشتی، از لحاظ افزایش اصطکاک داخلی، راندمان کلی و توان مصرفی آن افزایش می‌یابد (شکل 19).

منحنی مشخصه پمپهای تناوبی

پمپهای تناوبی شامل پمپهای پیستونی، انگشتی و دیا فراگرامی‌می‌باشد. بعلت شرایط خاص طراحی و عملکردآنها، مایع خروجی از این پمپها دارای ضربان (Pulsation) خواهد بود. به همین خاطر منحنی مشخصه آنها دارای شکلی تناوبی (سینوسی) می‌باشد. اگر از یک سمت قطعه متحرک (مثلاً پیستون) برای جابجائی مایع‌استفاده شود پمپ را یک طرفه (Single Acting) می‌نامند ، در صورتی که اگراز دو طرف قطعه متحرک برای پمپاژ مایع‌استفاده شود، پمپ دو طرفه (Double Acting) نامیده می‌شود.
در شکل 20a منحنی مشخصه یک پمپ یک پیستونی یک مرحله ای، در شکل 20b منحنی مشخصه دو پمپ تناوبی یک طرفه و دوطرفه و در شکل 20c منحنی مشخصه سه دسته از پمپهای تناوبی یک طرفه با تعداد پیستونهای مختلف نشان داده شده‌است.
بررسی اطلاعات موجود در عملکرد پمپهای تناوبی نشان می‌دهد که اگر دبی متوسط یک پمپ تناوبی 100 واحد (مثلاً 100 لیتر در دقیقه) در نظر گرفته شود هریک از پمپها برحسب نوع طراحی دارای یک حداقل و یک حداکثر دبی لحظه ای می‌باشند که مقادیر مربوطه در جدول 2 نشان داده شده‌است.
در شکل 20c ، شیب منحنی، همان شتاب جریان مایع از پمپ می‌باشد. اگر شتاب مایع در پمپ (a) و جرم آن m و سطح مقطع لوله دهش A باشد، در این صورت ضربان فشار(
) برابر‌است با:


رابطه بالا نشان می‌دهد که با کاهش شتاب مایع می‌توان ضربان فشار را کاهش داد. این امر از طریق کاهش شیب منحنی مشخصه پمپ یا بعبارت ساده تر با افزایش تعداد سیلندرها امکان پذیراست. تأثیر نظریه فوق را می‌توان در جدول 2 مشاهده کرد.
از سوی دیگر مقایسه میزان ضربان پمپهای 3، 4، 5 و6 پیستونی، مغایر نظریه فوق می‌باشد. در حالی که پمپ سه پیستونی 23 درصد نوسان دبی را از خود نشان می‌دهد، پمپ با 4 پیستون دارای 5/32 درصد نوسان می‌باشد. بعبارت ساده تر هرچند که در یک جمع بندی کلی، افزایش تعداد سیلندر‌ها موجب کاهش ضربان می‌گردد، ولی فرد بودن تعداد سیلندر‌ها در مقایسه با زوج بودن آنها دارای مزیتی در جهت کاهش ضربان خواهد بود.
روشهای دیگری نظیراستفاده از منبع ذخیره، فیلتر آکوستیک نیز می‌تواند در کاهش میزان ضربان مؤثر باشند.
مخزن ذخیره حاوی مایع مورد پمپاژ و مقداری گاز (درتماس مستقیم و یا غیر مستقیم با مایع)‌است. انتخاب ابعاد صحیح و موقعیت نصب مناسب آن بسیار مهم بوده وبی توجهی به آن نه تنها مشکل ضربان را حل نخواهد کرد، بلکه می‌تواند مشکلات موجود در سیستم را افزایش دهد. در شکل 21 انواع روشهای کاهش ضربان بکمک مخزن ذخیره نشان داده شده‌است.
انتخاب صحیح منبع ذخیره همراه با نصب مناسب آن، ضمن کاهش ضربان می‌تواند در جلوگیری از پدیده کاویتاسیون ، ضربه قوچ و کاهش موج فشار مؤثر واقع شود. مثلاُ هرچه منبع به پمپ نزدیکتر باشد، تأثیر آن برکاهش ضربان بیشتر خواهد بود.
فیلترآکوستیک ازدومخزن که توسط لوله‌های کوچکی به یکدیگر متصل شده اندساخته می‌شود(شکل 22).

عملکردپمپهای گریز ازمرکز

منحنی مشخصه (H-Q) پمپهای گریز ‌از‌‌مرکز در شرایط ایده ال
بررسی تئوری عملکرد پمپهای گریز ‌از‌‌مرکز مبحث پیچیده ای از علم مکانیک سیالات بوده که بطور مفصل در کتابها و مقالات مربوطه بدان اشاره شده‌است. لئونارد اولر(Leonard Euler) دانشمند وریاضیدان نامی‌سوئیسی (1783-1707) در تحلیل‌های خود در این زمینه و با فرض اینکه پروانه قطعه ای‌است که از تعداد زیادی تیغه شعاعی با عرض ناچیز و فاصله نزدیک به صفر ساخته شده، ثابت کرد که اگر پروانه ای به شعاع r وعرض b، با سرعت زاویه ایω (رادیان برثانیه‌)در پوسته پمپی بچرخد، بطوری که زاویه بین لبه تیغه پروانه و خط مماس بر دایره ای که لبه پروانه روی آن دوران می‌کند β_2 باشد(شکل 23)، در این صورت ارتفاع قابل دسترس توسط پمپ برابر‌است با:


که درآنg شتاب ثقل زمین، A وB مقادیرثابت می‌باشند. برای
، پروانه را اصطلاً روبعقبو برای
، پروانه را رو به جلو می‌نامند. همانطوری که از رابطه بالا پیداست، H وQ با هم رابطه خطی داشته و برحسب مقادیر مختلف β_2 می‌تواند. نزولی، صعودی ویا موازی محور طولها باشد.
در شکل 24 منحنی مشخصه پمپهای گریز از مرکز براساس نظریه اولر نشان داده شده‌است.
مقدار
برای پمپهای واقعی می‌تواند بین 15 تا 35 درجه تغییر کند ولی غالباً آن‌را بین 20 تا 25 درجه درنظر می‌گیرند. در طراحی پروانه، زاویه ورودی مایع بدرون پروانه (
) نیز غالباً بین 15 تا 50 درجه منظور می‌گردد. انرژی داده شده به مایع با رابطه زیر نمایش داده می‌شود:


که در آن:
توان داده شده به مایع =
مقادیر ثابت که به طراحی پمپ بستگی دارند =

دبی پمپ = Q
اگر
=0 باشدتغییرات توان داده شده به مایع نسبت به دبی پمپ یک خط مستقیم بوده که ازمرکز مختصات می‌گذرد. برای
، منحنی توان مصرفی، سهمی‌شکل و مماس برخط فوق که در قسمت فوقانی آن قرار داشته و برای
منحنی توان مصرفی سهمی‌شکل و مماس برخط فوق که درقسمت زیرآن قرارمی‌گیرد (شکل 25).
همانطوری که از رابطه بالا پیداست، ارتفاع ایجاد شده توسط پمپ گریز ‌از‌‌مرکز مستقل از وزن مخصوص مایع مورد پمپاژ بوده، در صورتی که فشار مایع به وزن مخصوص بستگی دارد. به همین دلیل برای راه اندازی پمپ‌ های گریز از مرکز نخست باید آن ‌را هواگیری کرد. اگر در هنگام راه اندازی پمپ، پوسته آن پر از هوا باشد، فشار دهش پمپ به نسبت وزن مخصوص هوا به آب کاهش یافته و به همین خاطر قادر به غلبه بر مقاومت موجود در قسمت دهش پمپ نبوده و پمپ نمی‌تواند مایعی را جابجا نماید.