田 爽 廣東寰球廣業(yè)工程有限公司 廣州 510655

泵廣泛應(yīng)用于石化、醫(yī)藥、食品等行業(yè)的生產(chǎn)裝置中，在裝置中占有重要地位，是工廠生產(chǎn)物流的動(dòng)力來(lái)源。在石油、石化、天然氣裝置中，離心泵的使用量占泵總量的70 ～80%，了解和掌握離心泵的常用標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)不同裝置、不同工況來(lái)選用離心泵十分重要。

1 泵分類

按照泵的工作原理和結(jié)構(gòu)分類，泵可以分為葉片式泵、容積式泵還有其他類型泵，葉片式泵又分為離心泵、旋渦泵、混流泵和軸流泵;按泵的用途可以分為進(jìn)料泵、回流泵、塔底泵、循環(huán)泵、產(chǎn)品泵、補(bǔ)給泵、沖洗泵、排污泵、燃油泵和封液泵等;按照所適用的介質(zhì)可以分為清水泵、污水泵、泥漿泵、砂泵、灰渣泵、耐酸泵、堿泵、冷油泵、熱油泵、低溫泵等［1］。

2 離心泵選型

2.1 輸送介質(zhì)的物化性質(zhì)

輸送介質(zhì)物化性質(zhì)，包括溫度、密度、粘度、蒸汽壓等，介質(zhì)特性包括有毒、腐蝕、固體顆粒等;泵所處的現(xiàn)場(chǎng)工作條件有環(huán)境溫度、飽和蒸汽壓、吸入和排出側(cè)的壓力、海拔高度等。

2.2 泵選型工藝參數(shù)計(jì)算［2，3］

2.2.1 流量

泵的流量是指工藝裝置生產(chǎn)中，要求泵輸送的介質(zhì)量。工藝人員應(yīng)該給出正常、最小和最大流量。選泵時(shí)如有最大流量，額定流量按最大流量考慮，沒(méi)有最大流量時(shí)額定流量取正常流量的1.1 ～1.15 倍。

2.2.2 泵揚(yáng)程計(jì)算

泵的揚(yáng)程(H)單位為m，是用來(lái)克服進(jìn)、出口側(cè)設(shè)備間的位差、壓力差、管線系統(tǒng)的阻力及速度頭損失，一般要求泵的額定揚(yáng)程是裝置所需揚(yáng)程1.05 ～1.1 倍。

根據(jù)伯努利方程計(jì)算裝置的揚(yáng)程:

式中，h、D，P1、P2，u1、u2分別代表選取的泵進(jìn)出口截面的距基準(zhǔn)面的距離、進(jìn)出口容器的壓力、介質(zhì)流速，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或手冊(cè)選取，∑hf 為兩截面的總壓頭損失。

2.2.3 入口壓力和出口壓力

進(jìn)出口壓力是指泵進(jìn)出接管法蘭處的壓力，主要影響殼體的耐壓和軸封的要求。

2.2.4 汽蝕余量NPSHa (有效汽蝕余量)

汽蝕余量由吸液管道系統(tǒng)參數(shù)和管道中的流量所決定，與泵的結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)，以NPSHa 表示［3］:

式中，Ps為從基準(zhǔn)面算起的泵吸入口壓力 (絕壓)，Pa;Pυ為液體在該溫度下的氣化壓力(絕壓)，Pa;us為泵吸入口平均流速，m/s;ρ 為液體密度，kg/m3。

泵的必須汽蝕余量NPSHr 小于汽蝕余量NPSHa，使NPSHa-NPSHr ＞安全余量S，對(duì)于一般離心泵，S 取值0.6 ～1.0m。

2.2.5 現(xiàn)場(chǎng)條件

包括泵的安裝位置、環(huán)境溫度、相對(duì)濕度、大氣壓力、大氣腐蝕狀況及危險(xiǎn)區(qū)域劃分等級(jí)等。

2.3 泵選型設(shè)計(jì)需要注意的問(wèn)題

(1)NPSHa 和NPSHr 的基準(zhǔn)不同，計(jì)算臥式泵NPSHa 的基準(zhǔn)標(biāo)高通常按泵的基礎(chǔ)頂面，而臥式泵NPSHr 的基準(zhǔn)標(biāo)高是泵軸線，這樣造成NPSHa 的基準(zhǔn)比泵廠NPSHr 的基準(zhǔn)多了泵軸線到底座下表面的高度。如果在設(shè)計(jì)過(guò)程中沒(méi)有注意到這個(gè)差異，即使?jié)M足了(NPSHa -NPSHr)大于0.6m，仍可能產(chǎn)生汽蝕。

(2)確定泵的揚(yáng)程和流量后，應(yīng)根據(jù)廠家或現(xiàn)有泵資料復(fù)核是否有合適的泵可以選擇，否則就需更改泵的形式。例如在某項(xiàng)目中業(yè)主選擇的流量為80m3/h 的潛液泵，但查閱泵廠家資料只有60m3/h 的潛液泵，且價(jià)格較高，這種情況就需要和業(yè)主協(xié)商減小流量或改變泵的型式。

(3)在選擇泵時(shí)，不同的物料對(duì)泵有不同的要求，屬于危險(xiǎn)化學(xué)品且不允許泄漏的物料，例如甲苯在重點(diǎn)監(jiān)管危險(xiǎn)化學(xué)品名錄中要求選用無(wú)泄漏泵來(lái)輸送，如屏蔽泵或磁力泵。

(4)變頻泵要留出足夠的揚(yáng)程和功率余量，例如采用改變變頻泵的功率變化調(diào)節(jié)流量變化控制罐的液位高度。當(dāng)頻率改變時(shí)揚(yáng)程也變化，調(diào)節(jié)過(guò)程中液位在保持液位以上時(shí)，電流減小，流量減小，當(dāng)液位降到保持液位以下時(shí)電流增大，流量增大。但是如果揚(yáng)程不足時(shí)，流量減小，揚(yáng)程減小到一定程度就會(huì)出現(xiàn)打不上液的情況，這樣就會(huì)出現(xiàn)物料流量減小一點(diǎn)就斷流，達(dá)不到調(diào)節(jié)的作用。所以當(dāng)采用變頻調(diào)節(jié)流量時(shí)要留出足夠的揚(yáng)程余量才能達(dá)到調(diào)節(jié)的目的。

(5)向泵廠家提供輸送介質(zhì)的資料要齊全。如果泵送介質(zhì)各組分不明，泵廠就難以確定機(jī)封各元件合理的材質(zhì);泵送介質(zhì)含固相的粒度分布未給出，泵廠難以確定泵性能的修正系數(shù)。

(6)離心泵輸送粘度高的介質(zhì)，按美國(guó)水力學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)，離心泵輸送粘性介質(zhì)時(shí)，轉(zhuǎn)速升高，效率修正系數(shù)加大，介質(zhì)粘性的不利影響減輕，因此應(yīng)采用較高轉(zhuǎn)速。對(duì)于粘度大于20mm2/s 或含有固體的介質(zhì)需要換算成輸送清水時(shí)的額定流量和揚(yáng)程之后再進(jìn)行后序工作。

(7)泵的選型計(jì)算要留有一定的余量，但也不能過(guò)大，要根據(jù)物料特性和項(xiàng)目特點(diǎn)進(jìn)行考慮。

2.4 選擇泵的型號(hào)

(1)根據(jù)以上條件負(fù)責(zé)編制離心泵詢價(jià)數(shù)據(jù)表、離心泵請(qǐng)購(gòu)文件、離心泵工程技術(shù)規(guī)定。

(2)泵廠編制離心泵投標(biāo)技術(shù)文件(泵數(shù)據(jù)表、性能曲線圖，外形尺寸圖等)。

(3)對(duì)各泵廠的投標(biāo)技術(shù)文件進(jìn)行技術(shù)評(píng)比，并同采購(gòu)部一道確定性價(jià)比最高的廠商及其泵機(jī)組的型號(hào)和輔助設(shè)備。

3 結(jié)語(yǔ)

上述步驟只是簡(jiǎn)要介紹了泵的選型設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)中需要注意的問(wèn)題，具體工程設(shè)計(jì)中需要詳細(xì)的計(jì)算，得到可靠的數(shù)據(jù)后綜合考慮各方面的因素才能正確的選擇需要的泵。

1 石油化工設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京:化學(xué)工業(yè)出版社［M］. 第三卷，2002:1 -2.

2 石化裝置用泵選用手冊(cè). 機(jī)械工業(yè)出版社［M］. 2004，8:13 -14.

3 化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)(上冊(cè))(第四版)［M］. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2009，6:941 -942.

4 張德姜，王懷義，劉紹葉. 石油化工裝置工藝管道安裝設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］. 北京:中國(guó)石化出版社，2009:103 -104.