浅谈离心泵选型

2015-08-19广东寰球广业工程有限公司广州510655

化工设计 2015年1期

田爽广东寰球广业工程有限公司广州 510655

泵广泛应用于石化、医药、食品等行业的生产装置中，在装置中占有重要地位，是工厂生产物流的动力来源。在石油、石化、天然气装置中，离心泵的使用量占泵总量的70 ～80%，了解和掌握离心泵的常用标准，并根据不同装置、不同工况来选用离心泵十分重要。

1 泵分类

按照泵的工作原理和结构分类，泵可以分为叶片式泵、容积式泵还有其他类型泵，叶片式泵又分为离心泵、旋涡泵、混流泵和轴流泵;按泵的用途可以分为进料泵、回流泵、塔底泵、循环泵、产品泵、补给泵、冲洗泵、排污泵、燃油泵和封液泵等;按照所适用的介质可以分为清水泵、污水泵、泥浆泵、砂泵、灰渣泵、耐酸泵、碱泵、冷油泵、热油泵、低温泵等［1］。

2 离心泵选型

2.1 输送介质的物化性质

输送介质物化性质，包括温度、密度、粘度、蒸汽压等，介质特性包括有毒、腐蚀、固体颗粒等;泵所处的现场工作条件有环境温度、饱和蒸汽压、吸入和排出侧的压力、海拔高度等。

2.2 泵选型工艺参数计算［2，3］

2.2.1 流量

泵的流量是指工艺装置生产中，要求泵输送的介质量。工艺人员应该给出正常、最小和最大流量。选泵时如有最大流量，额定流量按最大流量考虑，没有最大流量时额定流量取正常流量的1.1 ～1.15 倍。

2.2.2 泵扬程计算

泵的扬程(H)单位为m，是用来克服进、出口侧设备间的位差、压力差、管线系统的阻力及速度头损失，一般要求泵的额定扬程是装置所需扬程1.05 ～1.1 倍。

根据伯努利方程计算装置的扬程:

式中，h、D，P1、P2，u1、u2分别代表选取的泵进出口截面的距基准面的距离、进出口容器的压力、介质流速，可以根据经验或手册选取，∑hf 为两截面的总压头损失。

2.2.3 入口压力和出口压力

进出口压力是指泵进出接管法兰处的压力，主要影响壳体的耐压和轴封的要求。

2.2.4 汽蚀余量NPSHa (有效汽蚀余量)

汽蚀余量由吸液管道系统参数和管道中的流量所决定，与泵的结构无关，以NPSHa 表示［3］:

式中，Ps为从基准面算起的泵吸入口压力 (绝压)，Pa;Pυ为液体在该温度下的气化压力(绝压)，Pa;us为泵吸入口平均流速，m/s;ρ 为液体密度，kg/m3。

泵的必须汽蚀余量NPSHr 小于汽蚀余量NPSHa，使NPSHa-NPSHr ＞安全余量S，对于一般离心泵，S 取值0.6 ～1.0m。

2.2.5 现场条件

包括泵的安装位置、环境温度、相对湿度、大气压力、大气腐蚀状况及危险区域划分等级等。

2.3 泵选型设计需要注意的问题

(1)NPSHa 和NPSHr 的基准不同，计算卧式泵NPSHa 的基准标高通常按泵的基础顶面，而卧式泵NPSHr 的基准标高是泵轴线，这样造成NPSHa 的基准比泵厂NPSHr 的基准多了泵轴线到底座下表面的高度。如果在设计过程中没有注意到这个差异，即使滿足了(NPSHa -NPSHr)大于0.6m，仍可能产生汽蚀。

(2)确定泵的扬程和流量后，应根据厂家或现有泵资料复核是否有合适的泵可以选择，否则就需更改泵的形式。例如在某项目中业主选择的流量为80m3/h 的潜液泵，但查阅泵厂家资料只有60m3/h 的潜液泵，且价格较高，这种情况就需要和业主协商减小流量或改变泵的型式。

(3)在选择泵时，不同的物料对泵有不同的要求，属于危险化学品且不允许泄漏的物料，例如甲苯在重点监管危险化学品名录中要求选用无泄漏泵来输送，如屏蔽泵或磁力泵。

(4)变频泵要留出足够的扬程和功率余量，例如采用改变变频泵的功率变化调节流量变化控制罐的液位高度。当频率改变时扬程也变化，调节过程中液位在保持液位以上时，电流减小，流量减小，当液位降到保持液位以下时电流增大，流量增大。但是如果扬程不足时，流量减小，扬程减小到一定程度就会出现打不上液的情况，这样就会出现物料流量减小一点就断流，达不到调节的作用。所以当采用变频调节流量时要留出足够的扬程余量才能达到调节的目的。

(5)向泵厂家提供输送介质的资料要齐全。如果泵送介质各组分不明，泵厂就难以确定机封各元件合理的材质;泵送介质含固相的粒度分布未给出，泵厂难以确定泵性能的修正系数。

(6)离心泵输送粘度高的介质，按美国水力学会标准，离心泵输送粘性介质时，转速升高，效率修正系数加大，介质粘性的不利影响减轻，因此应采用较高转速。对于粘度大于20mm2/s 或含有固体的介质需要换算成输送清水时的额定流量和扬程之后再进行后序工作。

(7)泵的选型计算要留有一定的余量，但也不能过大，要根据物料特性和项目特点进行考虑。