ما هي قوانين التقارب؟

قوانين التقارب (وتُسمى أيضاً قوانين المراوح أو قوانين المضخات) هي مجموعة من ثلاث علاقات تصف كيفية تغير التدفق والضغط والطاقة مع سرعة الدوران أو قطر المروحة في المضخات الطاردة المركزية والمراوح والتوربينات. يتغير التدفق خطياً، ويتغير الضغط تربيعياً، وتتغير الطاقة مكعبياً مع نسبة السرعة.

متى تُطبق قوانين التقارب؟

تنطبق قوانين التقارب على المضخات الطاردة المركزية والمراوح والمنفاخات التي تعمل على منحنى نظام ثابت. وتفترض هذه القوانين ظروفًا متشابهة هندسيًا وتدفقًا غير قابل للانضغاط. وتكون أكثر فعالية عند تغيرات السرعة حتى حوالي ±30% من نقطة التصميم.

ما هي حدود قوانين التقارب؟

قوانين التقارب هي تقريبية، ولا تأخذ في الحسبان تغيرات الكفاءة في ظروف التشغيل غير التصميمية، أو تحولات منحنى النظام، أو التكهف، أو تأثيرات الانضغاط. بالنسبة للتغيرات الكبيرة في السرعة أو القطر (>30%)، قد ينحرف الأداء الفعلي بشكل كبير عن التوقعات.

كيف يساهم التحكم في سرعة محرك التردد المتغير في توفير الطاقة؟

بما أن القدرة تتناسب طرديًا مع مكعب السرعة، فإن حتى خفض السرعة بشكل طفيف يُحقق وفورات كبيرة في الطاقة. فخفض السرعة بمقدار 20% يُقلل استهلاك الطاقة بمقدار 49% تقريبًا (0.8³ = 0.512). لهذا السبب، تُعدّ محركات التردد المتغير (VFDs) فعّالة من حيث التكلفة للتحكم في التدفق مقارنةً بصمامات الخنق.

ما هي العلاقة بين التدفق والضغط؟

بحسب قوانين التقارب، إذا تغيرت السرعة بنسبة r، يتغير التدفق بنسبة r ويتغير الضغط/الارتفاع بنسبة r². لذا، إذا ضاعفت السرعة، يتضاعف التدفق ويتضاعف الضغط أربع مرات. وإذا خفضت السرعة إلى النصف، ينخفض التدفق إلى النصف وينخفض الضغط إلى الربع.

أداة هندسية مجانية

حاسبة قوانين التقارب

احسب معدل التدفق الجديد، والضغط، والطاقة عند تغير سرعة المضخة أو المروحة (أو قطر المروحة). بناءً على قوانين تقارب المضخات الطاردة المركزية.

المضخات والمراوح السرعة والقطر توفيرات VFD

السرعة الأصلية (دورة في الدقيقة)

سرعة جديدة (دورة في الدقيقة)

التدفق الأصلي Q₁ (م³/س، جالون/دقيقة، قدم مكعب/دقيقة...)

الضغط الأصلي/الرأس H₁ (م، قدم، بوصة WG…)

باور الأصلي P₁ (كيلوواط، حصان…)

الإعدادات المسبقة السريعة

نتائج

التدفق الجديد Q₂

—

رأس جديد / ضغط H₂

—

نيو باور بي 2

—

نسبة السرعة (n₂/n₁)

—

نسبة التدفق (Q₂/Q₁)

—

نسبة الارتفاع (H₂/H₁)

—

نسبة القدرة (P₂/P₁)

—

قوانين التقارب الثلاثة

تربط قوانين التقارب معدل التدفق والضغط والطاقة بالتغيرات في سرعة الدوران أو قطر المروحة للمضخات الطاردة المركزية والمراوح والمنفاخات:

حيث يمكن أن تكون النسبة إما n₂/n₁ (تغيير السرعة) أو D₂/D₁ (تغيير القطر).

تغيير السرعة مقابل تغيير القطر

تنطبق نفس العلاقات الرياضية على كل من تغيرات السرعة وتغيرات قطر المروحة:

المعلمة	تغيير السرعة	تغيير القطر
التدفق Q	Q₂ = Q₁ × (n₂/n₁)	Q₂ = Q₁ × (D₂/D₁)
رئيس H	H₂ = H₁ × (n₂/n₁)²	H₂ = H₁ × (D₂/D₁)²
باور بي	P₂ = P₁ × (n₂/n₁)³	P₂ = P₁ × (D₂/D₁)³

توفير الطاقة باستخدام محولات التردد المتغيرة

أهم النقاط الرئيسية: تتفاوت القدرة حسب مكعب من حيث السرعة. يؤدي خفض السرعة بمقدار 20% إلى توفير ما يقارب 49% من الطاقة (0.8³ = 0.512). لهذا السبب، تُعدّ محركات التردد المتغير (VFDs) من أكثر تدابير توفير الطاقة فعالية من حيث التكلفة للمضخات والمراوح.

تخفيض السرعة	تقليل التدفق	تصغير الرأس	توفير الطاقة
10%	10%	19%	27%
20%	20%	36%	49%
30%	30%	51%	66%
40%	40%	64%	78%
50%	50%	75%	88%

مثال عملي

مثال - زيادة سرعة المضخة الطاردة المركزية

منح: n₁ = 1450 دورة في الدقيقة، n₂ = 1750 دورة في الدقيقة، Q₁ = 100 م³/ساعة، H₁ = 25 م، P₁ = 7.5 كيلوواط

نسبة السرعة r = 1750 / 1450 = 1.2069

Q₂ = 100 × 1.2069 = 120.7 م³/ساعة

H₂ = 25 × 1.2069² = 36.4 متر

P₂ = 7.5 × 1.2069³ = 13.2 كيلوواط

⚠️ القيود: تفترض قوانين التقارب كفاءة ثابتة، وظروفًا متشابهة هندسيًا، وتدفقًا غير قابل للانضغاط. عند تغير السرعة بما يتجاوز ±30%، قد ينحرف الأداء الفعلي بشكل ملحوظ. قوانين ضبط المروحة أقل دقة من قوانين تغيير السرعة - لذا تحقق دائمًا من منحنيات الشركة المصنعة.

حاسبة قوانين التقارب | تغيير سرعة المضخة والمروحة

نشره مسؤل على 15 فبراير 2026 15 فبراير 2026

نتائج

قوانين التقارب الثلاثة

تغيير السرعة مقابل تغيير القطر

توفير الطاقة باستخدام محولات التردد المتغيرة

مثال عملي