第八講泵站的設(shè)計

1、 Design and Management of Petroleum Storage Depots 習(xí)題講解習(xí)題講解1 1、求管徑；、求管徑；2 2、求泵的安裝高度。、求泵的安裝高度。 煉油廠、石油化工廠和油庫的煉油廠、石油化工廠和油庫的液體原料、成品和副產(chǎn)物料儲運系液體原料、成品和副產(chǎn)物料儲運系統(tǒng)中，物料的操作溫度一般都在統(tǒng)中，物料的操作溫度一般都在1OO1OO以下。輸轉(zhuǎn)物料用泵一般均為以下。輸轉(zhuǎn)物料用泵一般均為間斷操作，一泵多用，備用泵少；間斷操作，一泵多用，備用泵少；要求泵的吸入口為水平方向。對于要求泵的吸入口為水平方向。對于輸送易凝物料的泵要求有防凝措施。輸送易凝物料的泵要求有防凝措

2、施。 儲運用泵的基本情況如下： (1) 裝卸用泵，一般要求流量大，裝卸用泵，一般要求流量大，揚程低。對于沿海裝卸油輪用泵其揚程低。對于沿海裝卸油輪用泵其流量可達流量可達10003000m3h。一般。一般選用單級離心泵，尤其是管道泵用選用單級離心泵，尤其是管道泵用得比較普遍。物料粘度較大時，例得比較普遍。物料粘度較大時，例如燃料油或減壓塔底油。只要其效如燃料油或減壓塔底油。只要其效率粘度換算系數(shù)不小于率粘度換算系數(shù)不小于07時，仍時，仍可選用離心泵，否則可選用螺桿泵可選用離心泵，否則可選用螺桿泵或往復(fù)泵。或往復(fù)泵。 (2)(2)物料調(diào)合用泵，一般多用大流量低物料調(diào)合用泵，一般多用大流量低揚程的單

3、級離心泵或管道泵。揚程的單級離心泵或管道泵。 (3)物料輸轉(zhuǎn)用泵，多用流量較大、揚物料輸轉(zhuǎn)用泵，多用流量較大、揚程適中的離心泵。廠區(qū)之間輸轉(zhuǎn)用程適中的離心泵。廠區(qū)之間輸轉(zhuǎn)用泵常為揚程較高的多級離心泵。泵常為揚程較高的多級離心泵。(4)(4)儲罐區(qū)抽送底油或清罐用泵一般用儲罐區(qū)抽送底油或清罐用泵一般用電動往復(fù)泵或蒸汽往復(fù)泵。電動往復(fù)泵或蒸汽往復(fù)泵。 (5)(5)化學(xué)藥劑如液堿、硫酸等化學(xué)藥劑如液堿、硫酸等一般用一般用耐腐蝕離心泵。耐腐蝕離心泵。(6)(6)潤滑油多用離心泵或螺桿泵。潤滑油多用離心泵或螺桿泵。 (7) 鐵路洗罐站抽吸底油、熱水采用鐵路洗罐站抽吸底油、熱水采用水環(huán)式真空泵；油罐車上卸

4、一般采水環(huán)式真空泵；油罐車上卸一般采用水環(huán)式真空泵或潛油泵。用水環(huán)式真空泵或潛油泵。 1.2 泵的基本性能和參數(shù)泵的基本性能和參數(shù) 1.2.1 1.2.1 葉片式泵葉片式泵1.2.1.1 1.2.1.1 泵的基本參數(shù)泵的基本參數(shù) 泵樣本和泵銘牌上給出的基本參數(shù)，泵樣本和泵銘牌上給出的基本參數(shù)，如流量如流量Q Q、揚程、揚程H H、效率、效率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速n n、軸功、軸功率率N N、必需汽蝕余量、必需汽蝕余量(NPSH)(NPSH)r r等，這些參等，這些參數(shù)表示的泵的性能，是由泵制造廠以常數(shù)表示的泵的性能，是由泵制造廠以常溫水為介質(zhì)通過試驗測得的值。泵在額溫水為介質(zhì)通過試驗測得的值。泵在額定工

5、作范圍內(nèi)運行時，可以獲得最經(jīng)濟、定工作范圍內(nèi)運行時，可以獲得最經(jīng)濟、最合理的使用效果。最合理的使用效果。 a.a.流量：泵的流量是單位時間內(nèi)泵排流量：泵的流量是單位時間內(nèi)泵排出口所輸出的液體量。泵制造廠用出口所輸出的液體量。泵制造廠用實測數(shù)據(jù)繪制的流量一揚程實測數(shù)據(jù)繪制的流量一揚程(QH)(QH)曲線，用以表示曲線，用以表示QHQH的變化關(guān)系。的變化關(guān)系。 b.b.揚程是指單位重量液體通過泵所獲揚程是指單位重量液體通過泵所獲得的能量增值。泵樣本或銘牌上給得的能量增值。泵樣本或銘牌上給出的泵揚程是以水為基準測試得出出的泵揚程是以水為基準測試得出的。在任何條件下，恒轉(zhuǎn)速下泵的的。在任何條件下，恒轉(zhuǎn)

6、速下泵的揚程與液體的密度無關(guān)。而壓力增揚程與液體的密度無關(guān)。而壓力增值與密度有關(guān)。值與密度有關(guān)。 常見的幾種液體輸送系統(tǒng)示意圖常見的幾種液體輸送系統(tǒng)示意圖 泵的揚程H可用能量平衡方程(伯努利方程)確定，如下式所示。 g2vvhhHHr100)PH2s2dlsldgsgdvsvd（P式中式中 HH揚程，揚程，m m； P Pvdvd、P Pvsvs排出側(cè)、進口側(cè)容器液面壓力排出側(cè)、進口側(cè)容器液面壓力( (絕絕) )，MPaMPa； H Hgdgd排出側(cè)最高液面至泵中心線的幾何高度排出側(cè)最高液面至泵中心線的幾何高度( (一一般高于泵中心線般高于泵中心線) )，m m； H Hgsgs進口側(cè)最低液面

7、至泵中心線的幾何高度，進口側(cè)最低液面至泵中心線的幾何高度，m m；當液面低于泵中心線當液面低于泵中心線( (吸上吸上) ) 時，時，H Hgsgs為正值；當液面高于泵中心線為正值；當液面高于泵中心線( (灌注灌注) )時，時，H Hgsgs為負值；為負值； h hldld、h hlsls排出側(cè)、進口側(cè)管道系統(tǒng)的阻力，排出側(cè)、進口側(cè)管道系統(tǒng)的阻力，m m； v vd d、v vs s一排出側(cè)、進口側(cè)管內(nèi)液體流速，一排出側(cè)、進口側(cè)管內(nèi)液體流速，m ms s； gg重力加速度，重力加速度，9 98m8ms s2 2； rr輸送溫度下液體的相對密度。輸送溫度下液體的相對密度。 C. C. 功率和效率：

8、泵在單位時間內(nèi)對液體功率和效率：泵在單位時間內(nèi)對液體所作的功，稱為有效功率，其值等于：所作的功，稱為有效功率，其值等于： 式中式中 N Ne e泵的有效功率，泵的有效功率，kWkW； QQ輸送溫度下泵的流量，輸送溫度下泵的流量，m m3 3h h； HH揚程，揚程，m m； rr輸送溫度下液體的相對密度。輸送溫度下液體的相對密度。367QHrNe 泵工作時，由原動機傳給泵軸的功率，泵工作時，由原動機傳給泵軸的功率，稱為軸功率稱為軸功率N N。泵的效率。泵的效率是泵的有是泵的有效功率與軸功率之比，即：效功率與軸功率之比，即：式中式中 泵的效率，；泵的效率，； NN泵的軸功率，泵的軸功率，kWkW

9、。%100NNe 當泵的效率已知時，泵的軸功率按下當泵的效率已知時，泵的軸功率按下式計算式計算：367QHrN 泵樣本或銘牌上給出的功率和效率都泵樣本或銘牌上給出的功率和效率都是用清水試驗得出的。當液體為烴是用清水試驗得出的。當液體為烴類或其他化工物料時，應(yīng)根據(jù)液體類或其他化工物料時，應(yīng)根據(jù)液體性質(zhì)修正性質(zhì)修正Q Q、H H、(NPSH)(NPSH)r r，并按，并按式式(714)(714)計算軸功率。計算軸功率。 泵的軸功率應(yīng)按最苛刻的工藝條泵的軸功率應(yīng)按最苛刻的工藝條件計算，選配原動機時，應(yīng)乘以相件計算，選配原動機時，應(yīng)乘以相應(yīng)的安全系數(shù)。當輸送密度小于水應(yīng)的安全系數(shù)。當輸送密度小于水的液

10、體時，一般應(yīng)按輸水時額定流的液體時，一般應(yīng)按輸水時額定流量的量的3030時的軸功率來核算。時的軸功率來核算。 d. d. 汽蝕余量：汽蝕余量： 1 1、 汽蝕現(xiàn)象：泵第一級葉輪進口處的壓汽蝕現(xiàn)象：泵第一級葉輪進口處的壓力低于液體在該溫度下的飽和蒸汽壓時，液體力低于液體在該溫度下的飽和蒸汽壓時，液體開始氣化，同時還可能有溶解在液體內(nèi)的氣體開始氣化，同時還可能有溶解在液體內(nèi)的氣體從液體中逸出，形成大量小氣泡從液體中逸出，形成大量小氣泡( (空化空化) )。當這。當這些小氣泡隨液體流到葉輪流道內(nèi)壓力高于臨界些小氣泡隨液體流到葉輪流道內(nèi)壓力高于臨界值的區(qū)域時，小氣泡就會重新凝結(jié)、潰滅。這值的區(qū)域時，小

11、氣泡就會重新凝結(jié)、潰滅。這時周圍的液體就以極高的速度向空化點沖來，時周圍的液體就以極高的速度向空化點沖來，液體質(zhì)點互相撞擊形成局部水力沖擊。使局部液體質(zhì)點互相撞擊形成局部水力沖擊。使局部壓力可達數(shù)百大氣壓。這種水力沖擊速度很快，壓力可達數(shù)百大氣壓。這種水力沖擊速度很快，頻率達每秒鐘數(shù)千、甚至幾萬次，使葉輪金屬頻率達每秒鐘數(shù)千、甚至幾萬次，使葉輪金屬表面很快因疲勞而剝蝕。這種氣化和凝結(jié)過程表面很快因疲勞而剝蝕。這種氣化和凝結(jié)過程產(chǎn)生對泵的沖蝕、振動和使泵性能下降的現(xiàn)象，產(chǎn)生對泵的沖蝕、振動和使泵性能下降的現(xiàn)象，稱之為汽蝕現(xiàn)象。稱之為汽蝕現(xiàn)象。 2 2、 汽蝕余量汽蝕余量(NPSH)(NPSH)：

12、又稱為凈正吸入：又稱為凈正吸入頭，是指泵進口處單位重量液體所具有頭，是指泵進口處單位重量液體所具有的超過氣化壓力的富余能量，也即泵進的超過氣化壓力的富余能量，也即泵進口處的壓力口處的壓力( (絕壓絕壓) )減去液體汽化壓力減去液體汽化壓力( (絕絕壓壓) )，可以用式，可以用式(715)(715)表示：表示：式中式中 (NPSH)(NPSH)汽蝕余量，汽蝕余量，m m； P Ps s泵進口處絕對壓力，泵進口處絕對壓力，MPaMPa； P Pv v輸送溫度下液體的飽和蒸氣輸送溫度下液體的飽和蒸氣壓壓( (絕壓絕壓) )，MPaMPa；g2vr)P100(P)NPSH2svs（v vs s進口側(cè)管

13、道內(nèi)液體的流速，進口側(cè)管道內(nèi)液體的流速，m ms s；rr輸送溫度下液體的相對密度。輸送溫度下液體的相對密度。 汽蝕余量汽蝕余量(NPSH)(NPSH)又分為泵必需汽又分為泵必需汽蝕余量蝕余量(NPSH)(NPSH)r r和有效汽蝕余量和有效汽蝕余量(NPSH)(NPSH)a a。1.3 1.3 泵的選用泵的選用 a. a. 基本參數(shù)的確定基本參數(shù)的確定 1.1.流量。泵的流量應(yīng)根據(jù)全廠的總工流量。泵的流量應(yīng)根據(jù)全廠的總工藝流程藝流程( (或裝置的物料平衡或裝置的物料平衡) )及儲運及儲運系統(tǒng)的操作要求來確定。具體要考系統(tǒng)的操作要求來確定。具體要考慮下列因素。慮下列因素。 1 1）裝置原料泵的

14、流量要考慮裝置的）裝置原料泵的流量要考慮裝置的富裕能力和裝置加工方案改變時的富裕能力和裝置加工方案改變時的要求。要求。 2 2）裝卸物料用泵的流量要考慮交通運輸）裝卸物料用泵的流量要考慮交通運輸部門對裝卸時間的要求和一次裝卸總量。部門對裝卸時間的要求和一次裝卸總量。 對于鐵路裝卸作業(yè)要考慮每種油品的對于鐵路裝卸作業(yè)要考慮每種油品的一次裝卸車輛數(shù)和裝卸時間。對大宗油一次裝卸車輛數(shù)和裝卸時間。對大宗油品，每種油品的一次裝車量一般可按一品，每種油品的一次裝車量一般可按一列車的輛數(shù)考慮；對小宗油品，除了按列車的輛數(shù)考慮；對小宗油品，除了按年出廠量確定每種油品一次裝車量以外，年出廠量確定每種油品一次裝車

15、量以外，還應(yīng)與鐵路方面充分協(xié)商以最終確定還應(yīng)與鐵路方面充分協(xié)商以最終確定次裝車的車輛數(shù)。一般情況下，每種油次裝車的車輛數(shù)。一般情況下，每種油品每次的凈裝油時間為品每次的凈裝油時間為2 23h3h。 原油卸車原油卸車( (下卸下卸) )泵的流量，要滿足在泵的流量，要滿足在兩次來車的最短時間間隔內(nèi)，將零兩次來車的最短時間間隔內(nèi)，將零位油罐里的原油完全轉(zhuǎn)走的要求。位油罐里的原油完全轉(zhuǎn)走的要求?？砂丛诳砂丛?21216h16h內(nèi)轉(zhuǎn)送完一天的卸油內(nèi)轉(zhuǎn)送完一天的卸油量考慮。量考慮。 對于油船的裝卸作業(yè)要考慮泊位凈裝對于油船的裝卸作業(yè)要考慮泊位凈裝卸時間和船的噸位。卸時間和船的噸位。 交通部規(guī)范交通部規(guī)范海

16、港總體及工藝設(shè)海港總體及工藝設(shè)計計(JTJ21187)(JTJ21187)中對原油裝油港中對原油裝油港泊位凈裝油時間規(guī)定見下表。泊位凈裝油時間規(guī)定見下表。 對于汽車裝車泵的流量，應(yīng)根據(jù)裝同對于汽車裝車泵的流量，應(yīng)根據(jù)裝同一種產(chǎn)品的車位和每個車位的裝車一種產(chǎn)品的車位和每個車位的裝車流量來確定。當一種產(chǎn)品的車位數(shù)流量來確定。當一種產(chǎn)品的車位數(shù)多于多于3 3時，由于裝車時不是所有車位時，由于裝車時不是所有車位上的裝油閥全都打開，泵的設(shè)計流上的裝油閥全都打開，泵的設(shè)計流量應(yīng)比所有裝油閥全開的流量小。量應(yīng)比所有裝油閥全開的流量小?？筛鶕?jù)圖可根據(jù)圖712712所示的方法來確定多所示的方法來確定多車位裝車泵

17、的流量。圖中車位裝車泵的流量。圖中F F為系數(shù)，為系數(shù)，用下式計算。用下式計算。式中式中 FF系數(shù)，無因次；系數(shù)，無因次； LL裝油時間，裝油時間，minmin； DD輔助作業(yè)時間，輔助作業(yè)時間，minmin；包；包括汽車進入車位時間、移動鶴管時括汽車進入車位時間、移動鶴管時間、開蓋時間、汽車開出時間、裝間、開蓋時間、汽車開出時間、裝油閥未打開時汽車在裝油臺上的任油閥未打開時汽車在裝油臺上的任何其他時間。何其他時間。LDLF 3 3） 油品調(diào)合泵的流量應(yīng)根據(jù)調(diào)合工藝油品調(diào)合泵的流量應(yīng)根據(jù)調(diào)合工藝的要求來確定。在管道調(diào)合中，不管采的要求來確定。在管道調(diào)合中，不管采用手工調(diào)合、半自動調(diào)合或全自動調(diào)

18、合，用手工調(diào)合、半自動調(diào)合或全自動調(diào)合，各組分泵的流量均由調(diào)合工藝計算給定。各組分泵的流量均由調(diào)合工藝計算給定。在罐循環(huán)調(diào)合中，調(diào)合泵的流量按下式在罐循環(huán)調(diào)合中，調(diào)合泵的流量按下式計算：計算：式中式中 QQ調(diào)合泵流量，調(diào)合泵流量，m m3 3h h； VV組分油一次調(diào)合總量，組分油一次調(diào)合總量，m m3 3； tt調(diào)合時間，調(diào)合時間，h h。tVQ 在罐內(nèi)無調(diào)合噴嘴時，調(diào)合時間在罐內(nèi)無調(diào)合噴嘴時，調(diào)合時間般般采用采用4 412h12h。罐內(nèi)設(shè)調(diào)合噴嘴時，。罐內(nèi)設(shè)調(diào)合噴嘴時，調(diào)合時間一般采用調(diào)合時間一般采用2 24h4h。此外調(diào)合。此外調(diào)合泵的流量還應(yīng)滿足噴嘴的要求。增泵的流量還應(yīng)滿足噴嘴的要求

19、。增大泵的流量和揚程，均可縮短噴嘴大泵的流量和揚程，均可縮短噴嘴調(diào)合的時間。從節(jié)能角度考慮，提調(diào)合的時間。從節(jié)能角度考慮，提高泵的流量比提高泵的揚程更為合高泵的流量比提高泵的揚程更為合理。理。 4 4）對多種用途的泵，其流量要考慮）對多種用途的泵，其流量要考慮主要作業(yè)的要求，使泵的主要作業(yè)主要作業(yè)的要求，使泵的主要作業(yè)在經(jīng)濟合理的條件下運行。在經(jīng)濟合理的條件下運行。 5 5）在某些作業(yè)中要求泵在低流量下）在某些作業(yè)中要求泵在低流量下長期操作，應(yīng)考慮泵發(fā)熱的可能性。長期操作，應(yīng)考慮泵發(fā)熱的可能性。 6 6）要留有一定余量，）要留有一定余量，般為般為1010左左右。右。 2. 2. 揚程。泵的揚程

20、應(yīng)滿足在輸送流揚程。泵的揚程應(yīng)滿足在輸送流量下的管道壓力降、位差及靜壓差量下的管道壓力降、位差及靜壓差等的要求。具體要考慮下列因素：等的要求。具體要考慮下列因素： 1 1） 裝置原料泵一般由工藝專業(yè)提裝置原料泵一般由工藝專業(yè)提出要求，還要考慮到裝置富裕能力出要求，還要考慮到裝置富裕能力和加工方案改變而引起對揚程的要和加工方案改變而引起對揚程的要求。求。 2 2） 要考慮儲罐或容器內(nèi)液位變化要考慮儲罐或容器內(nèi)液位變化和內(nèi)壓變化的不利因素。對于常壓和內(nèi)壓變化的不利因素。對于常壓儲罐，應(yīng)取滿罐時的最高液位。對儲罐，應(yīng)取滿罐時的最高液位。對于壓力容器，在裝卸或輸轉(zhuǎn)作業(yè)中，于壓力容器，在裝卸或輸轉(zhuǎn)作業(yè)中

21、，有氣相連通管道時，除考慮液相管有氣相連通管道時，除考慮液相管道的阻力降外、還應(yīng)考慮氣相管道道的阻力降外、還應(yīng)考慮氣相管道的壓力降。在向密閉容器內(nèi)輸送物的壓力降。在向密閉容器內(nèi)輸送物料時，要考慮容器內(nèi)氣相壓縮冷凝料時，要考慮容器內(nèi)氣相壓縮冷凝引起的壓力升高的影響。在最不利引起的壓力升高的影響。在最不利條件下，容器內(nèi)壓力可能達到容器條件下，容器內(nèi)壓力可能達到容器安全閥的泄放壓力。安全閥的泄放壓力。3 3）對調(diào)合作業(yè)用泵，要考慮調(diào)合噴嘴、）對調(diào)合作業(yè)用泵，要考慮調(diào)合噴嘴、靜態(tài)混合器等設(shè)備的阻力降。靜態(tài)混合器等設(shè)備的阻力降。4 4）要考慮各種安裝在管道中的流量計、）要考慮各種安裝在管道中的流量計、調(diào)

22、節(jié)閥等儀表的局部阻力降。調(diào)節(jié)閥等儀表的局部阻力降。5 5）對輸送粘性物料泵要考慮粘度對揚）對輸送粘性物料泵要考慮粘度對揚程的影響。程的影響。6 6）要考慮在管道阻力降算中存在某些）要考慮在管道阻力降算中存在某些不可預(yù)見的因素。對揚程的選擇要不可預(yù)見的因素。對揚程的選擇要留有一定余量，一般為留有一定余量，一般為1010左右。左右。 3. 3. 泵的型式泵的型式 煉油廠和石油化工廠儲運系統(tǒng)大煉油廠和石油化工廠儲運系統(tǒng)大多選用離心泵；在某些情況下，也多選用離心泵；在某些情況下，也選用旋渦泵和容積式泵。介質(zhì)粘度選用旋渦泵和容積式泵。介質(zhì)粘度不大，流量較大、揚程較低時，宜不大，流量較大、揚程較低時，宜選

23、用離心泵；介質(zhì)粘度大、揚程高選用離心泵；介質(zhì)粘度大、揚程高且流量允許脈動時，宜選用往復(fù)泵；且流量允許脈動時，宜選用往復(fù)泵；介質(zhì)粘度小、流量小、揚程不高、介質(zhì)粘度小、流量小、揚程不高、有自吸要求時，宜選用旋渦泵。有自吸要求時，宜選用旋渦泵。 1. 1. 離心泵離心泵 1 1）適用于輸送溫度下介質(zhì)粘度不大）適用于輸送溫度下介質(zhì)粘度不大于于65065010106 6m m2 2/s/s，否則泵的效率會，否則泵的效率會降低很多。降低很多。 2 2）流量小、揚程高時不宜選用離心）流量小、揚程高時不宜選用離心泵。泵。 3 3）介質(zhì)中溶解或夾帶的氣體量大于）介質(zhì)中溶解或夾帶的氣體量大于5 5( (體積體積)

24、 )時，不宜選用離心泵。時，不宜選用離心泵。 4 4）要求流量變化大、揚程變化小時，）要求流量變化大、揚程變化小時，宜選用宜選用QHQH曲線平坦的離心泵；要曲線平坦的離心泵；要求流量變化小、揚程變化大時，宜求流量變化小、揚程變化大時，宜選用選用QHQH曲線陡斜的離心泵。曲線陡斜的離心泵。 5 5）介質(zhì)中含有固體顆粒在）介質(zhì)中含有固體顆粒在3 3( (體積體積) )以下時，可選用離心泵，超過以下時，可選用離心泵，超過3 3時，時，要選用特殊泵。要選用特殊泵。 c. c. 泵的臺數(shù)和備用泵。泵的臺數(shù)和備用泵。 1. 1. 正常操作臺數(shù)。流量比較穩(wěn)定時，正常操作臺數(shù)。流量比較穩(wěn)定時，般只設(shè)一臺操作泵。流量變化大的作業(yè)