化工課件-煉油廠裝置離心泵特點選型及技術(shù)評比

系列化工課件（精選）

煉油廠裝置關(guān)鍵動設(shè)備

之離心泵的特點、選型及技術(shù)評比

問題的提出

經(jīng)過學(xué)習(xí)應(yīng)掌握的技術(shù)要點：了解離心泵組的基本工作原理。了解關(guān)鍵離心泵選型原則。了解關(guān)鍵離心泵組技術(shù)評價要點。目錄1.離心泵工作的基本原理2.關(guān)鍵離心泵合理選型原則3.關(guān)鍵離心泵的技術(shù)評價離心泵工作的基本原理1.離心泵工作的基本原理1.1離心泵的類型與選擇

1.2離心泵的主要部件1.3離心泵的工作原理1.4離心泵的性能參數(shù)1.5離心泵的特性曲線1.6影響離心泵性能的因素和性能換算1.7離心泵的工作點與流量調(diào)節(jié)

1.8離心泵的汽蝕現(xiàn)象2.關(guān)鍵離心泵合理選型原則

3.關(guān)鍵離心泵的技術(shù)評價離心泵的類型與選擇1離心泵的基本原理1.1離心泵的類型與選擇：API610-2010版離心泵的類型與選擇API610-2010版泵型離心泵的類型與選擇b.各類泵應(yīng)用范圍離心泵的類型與選擇c.煉油廠泵的比轉(zhuǎn)數(shù)和應(yīng)用泵的比轉(zhuǎn)速反應(yīng)了葉輪形狀和性能。離心泵的類型與選擇d.其它類型泵離心泵的類型與選擇d.離心和往復(fù)泵應(yīng)用范圍離心泵的類型與選擇e.離心泵石油化工用途離心泵的主要部件1.2離心泵的主要部件離心泵由兩個主要部分構(gòu)成：旋轉(zhuǎn)部件-包括葉輪和泵軸等；靜止部件-包括泵殼、填料函和軸承等。離心泵的主要部件a.離心泵的外觀離心泵的主要部件

b.離心泵的典型結(jié)構(gòu)離心泵的工作原理1.3離心泵的工作原理液體隨葉輪旋轉(zhuǎn)，在慣性離心力的作用下自葉輪中心被甩向外周并獲得了能量。使流向葉輪外周的液體的靜壓強(qiáng)提高、流速增大。液體離開葉輪進(jìn)入蝸殼，因蝸殼內(nèi)流道逐漸擴(kuò)大而使流體速度減慢。液體的部分動能轉(zhuǎn)換成靜壓能。于是具有較高壓強(qiáng)的液體從泵的排出口進(jìn)入排出管路，被輸送到所需的管路系統(tǒng)。在液體受迫由葉輪中心流向外緣的同時，在葉輪中心形成低壓，由于貯槽液面上方壓強(qiáng)大于泵吸入口處的壓強(qiáng)，在壓強(qiáng)差的作用下，液體便經(jīng)吸入管路連續(xù)的被吸入泵內(nèi)。離心泵的工作原理a.離心泵的工作工程(1)離心泵的工作原理b.離心泵的工作工程(2)離心泵能量損失c.離心泵的能量損失1.容積損失：由于泵的泄漏所造成的損失。一部分已獲得能量的高壓液體，由葉輪出口處通過葉輪與泵殼間的縫隙或從平衡孔漏返，回到葉輪入口處的低壓區(qū)造成的能量損失。2.水力損失：進(jìn)入離心泵的粘性液體產(chǎn)生的摩擦阻力,以及在泵的局部處，因流速與方向改變引起的環(huán)流和沖擊而產(chǎn)生的局部阻力。3.機(jī)械損失：由泵軸與軸承之間、泵軸與填料函之間以及葉輪蓋板外表面與液體之間，產(chǎn)生的機(jī)械摩擦引起的能量損失。離心泵性能參數(shù)1.4離心泵的性能參數(shù)a.流量Q：離心泵在單位時間送到管路系統(tǒng)的液體體積。常用單位為m3/hb.揚(yáng)程*H：離心泵對單位重量的液體所能提供的有效能量。其單位為mc.效率μ：由原動機(jī)提供給泵軸的能量，不能全部為液體所獲得，通常用效率來反映能量損失。d.軸功率P：指離心泵的泵軸所需的功率。單位為kWe.必須汽蝕余量NPSHr：離心泵進(jìn)口處所必需具有的超過汽化壓力的能量，保證泵工作不汽蝕富余的能量，泵本身特性。離心泵性能參數(shù)f.離心泵的選擇滿足工藝需要，確定輸送系統(tǒng)的流量與壓頭；根據(jù)操作參數(shù)，選擇泵的類型與型號；核算泵的相關(guān)技術(shù)參數(shù)：如軸功率等。離心泵性能參數(shù)揚(yáng)程的理解：離心泵特性曲線1.5離心泵的特性曲線離心泵的特性曲線由制造廠附于泵的樣本或說明書中，是指導(dǎo)正確選擇和操作離心泵的主要依據(jù)。H-Q曲線：表示泵的壓頭與流量的關(guān)系P-Q曲線：表示泵的軸功率與流量的關(guān)系（一般為介質(zhì)）η-Q曲線：表示泵的效率與流量的關(guān)系NPSHr-Q曲線：表示泵必須汽蝕余量與流量的關(guān)系離心泵特性曲線離心泵特性曲線a.典型離心泵的特性曲線1：H-Q曲線2：P-Q曲線3：η-Q曲線4：NPSHr-Q曲線影響離心泵性能的因素和性能換算1.6影響離心泵性能的因素和性能換算泵廠所提供的離心泵特性曲線是在一定轉(zhuǎn)速和常壓下，以常溫的清水為工質(zhì)做實驗測定的。若所輸送的液體性質(zhì)與此相差較大時，泵的特性曲線將發(fā)生變化，應(yīng)當(dāng)重新進(jìn)行換算。1液體物性的影響a密度的影響b黏度的影響2離心泵轉(zhuǎn)速的影響3離心泵葉輪直徑的影響影響離心泵性能的因素和性能換算1液體物性的影響a.流體密度的影響離心泵特性曲線中的H-Q及η-Q曲線保持不變。但離心泵所需的軸功率則隨液體密度的增加而增加，即P-Q曲線要變化。此時泵的軸功率可按進(jìn)行校正。b.粘度的影響（粘度大于10mm2/s）液體粘度的改變將直接改變其在離心泵內(nèi)的能量損失。因此H-Q、P-Q、η-Q曲線都將隨之而變。各特性參數(shù)應(yīng)乘以一個換算系數(shù)。影響離心泵性能的因素和性能換算2.轉(zhuǎn)速的影響—比例定律：同一臺泵泵送同一種介質(zhì)，轉(zhuǎn)速20%范圍變化，效率基本不變。3.葉輪直徑的影響—切割定律：中、高比轉(zhuǎn)數(shù)葉輪離心泵的工作點與流量調(diào)節(jié)1.7離心泵的工作點與流量調(diào)節(jié)

a.泵的特性曲線H-Q線與所在管路特性曲線He~Q線的交點M點,為泵在該管路上的工作點。離心泵的工作點與流量調(diào)節(jié)b.泵的串并聯(lián)操作離心泵的工作點與流量調(diào)節(jié)c.離心泵的流量調(diào)節(jié)改變閥門的開度改變泵的轉(zhuǎn)速離心泵的汽蝕現(xiàn)象1.8離心泵的氣蝕現(xiàn)象避免汽蝕基本條件：NPSHa>NPSHr關(guān)鍵離心泵合理選型原則2關(guān)鍵離心泵合理選型原則2.1常用標(biāo)準(zhǔn)ISO13709-2003(API610-2004)：CentrifugalPumpsforPetroleum,PetrochemicalandNaturalGasIndustriesSH/T3139-2004:石油化工重型載荷離心泵工程技術(shù)規(guī)定API682-2004

Pumps-ShaftSealingSystemsforCentrifugalandRotaryPumpsAPI614-2008Lubrication,Shaft-sealingandOil-controlSystemsandAuxiliaries關(guān)鍵離心泵合理選型原則API671-2008

SpecialPurposeCouplingsforPetroleum,ChemicalandGasIndustryServicesAPI677-2006General-PurposeGearUnitsforPetroleum,ChemicalandGasIndustryServicesAPI613-2003

SpecialPurposeGearUnitsforPetroleum,ChemicalandGasIndustryServices具體項目應(yīng)用的工程規(guī)范LPEC.SEI.UOP.SHELL.TOYO等

關(guān)鍵離心泵合理選型原則2.2關(guān)鍵泵工程技術(shù)規(guī)定報價泵型位置避免出現(xiàn)在“泵譜邊界線”上。關(guān)鍵離心泵合理選型原則制造廠提供的泵組：已經(jīng)在同類場合下至少有2臺成功運行3年以上業(yè)績。不建議使用樣機(jī)。如果買方有規(guī)定，所提供泵的汽蝕比轉(zhuǎn)速不宜超過11000（USGPM,ft），13000（m3/h.m）；如果單級功率超過75kW的水介質(zhì),或介質(zhì)水含量大于50%的泵組汽蝕比轉(zhuǎn)速不宜超過9500（USGPM,ft），11000（m3/h.m），OH6泵型:Nss≤24000(USGPM,ft)。對于所有應(yīng)用場合，泵最好具有到流量關(guān)死點為止的連續(xù)上升的揚(yáng)程曲線。在用戶規(guī)定泵用于并聯(lián)運行時，則必須提供這樣的穩(wěn)定型性能曲線，且揚(yáng)程上升量應(yīng)為其額定點揚(yáng)程的10～20%;對于多級泵可以減少上升量。同時，并聯(lián)操作的泵應(yīng)具有相同的到截流點為止的揚(yáng)程上升量，性能偏差不大于1%。關(guān)鍵離心泵合理選型原則高能級泵（即單級揚(yáng)程200m,單級功率225kW）的泵甚至可能需要更大的間隙和其它特殊的結(jié)構(gòu)特點。對于這類泵，應(yīng)當(dāng)由買方和賣方共同商定特殊要求，把對各種泵的實際操作經(jīng)驗考慮進(jìn)去。操作轉(zhuǎn)速為2950r/min或更高的單級懸臂泵，最大葉輪直徑應(yīng)限制在380mm之內(nèi)。泵的設(shè)計溫度應(yīng)按在規(guī)定的最高操作溫度上再增加28℃來確定。所有操作溫度低于150℃的單，雙級泵和操作溫度低于93℃的多級泵，都應(yīng)適應(yīng)從常溫瞬間升至最高操作溫度的啟動方法。如果需要暖泵，泵廠應(yīng)提供暖泵設(shè)施及升溫曲線，如孔板、熱電阻等。

無備用的泵裝置之齒輪組按照API613標(biāo)準(zhǔn)制造，有備用的采用API677標(biāo)準(zhǔn)制造。關(guān)鍵離心泵合理選型原則關(guān)死點上升量API610,10%;工程規(guī)定15-20%；注意問題：1.10%升量并聯(lián)工況的要求，流量溫度；2.下游設(shè)備、管線、儀表為關(guān)死點125%（uop）；3.API610試驗誤差規(guī)定4.液壓試驗：1.5MAWP*K(溫壓系數(shù))（最大入口壓力+密度最大介質(zhì)+最大差壓）*1.1結(jié)論：合理確定升量除非另有規(guī)定，驅(qū)動機(jī)的容量應(yīng)按以下三種運轉(zhuǎn)工況所需功率的較大值來確定，并應(yīng)包括各種機(jī)械損失功率（如軸承損失、機(jī)械密封損失、外部齒輪箱損失、聯(lián)軸器損失等）：

1.泵參加水運所需功率或介質(zhì)密度最大者；

2.規(guī)定的最大操作工況（最大密度介質(zhì)、最大流量、最高轉(zhuǎn)速、最多葉輪）所需功率。3.如果是兩臺并聯(lián)泵組,單臺泵軸功率應(yīng)考慮采用功率端點值。當(dāng)驅(qū)動機(jī)由電動機(jī)和液力回收透平共同承當(dāng)時，所配電動機(jī)應(yīng)能在規(guī)定條件下單獨啟動整個泵機(jī)組，并能單獨驅(qū)動泵在規(guī)定的操作條件下運行。4.其它詳見泵技術(shù)評價第4條。關(guān)鍵離心泵合理選型原則多級泵的吸入室應(yīng)能承受泵體的最大允許工作壓力-等壓設(shè)計原則。水平布置的離心泵入口不推薦使用誘導(dǎo)輪。實際選型中對操作溫度超過200℃、出口壓力超過10MPa、介質(zhì)密度低于700kg/m3或特殊介質(zhì)如腐蝕、磨蝕、劇毒、燃點低的工況，宜采用APIBB5型泵。泵從其最小連續(xù)穩(wěn)定流量到額定流量范圍內(nèi)，裝置的NPSHa至少高于泵NPSHr1m。如果泵入口壓力低于大氣壓，余量至少為2m。如果溫度過高的特殊泵（例如鍋爐給水泵），其余量應(yīng)根據(jù)成功應(yīng)用經(jīng)驗決定。從額定流量到最高效率點1.25倍流量,NPSHr不能超過NPSHa數(shù)值。（shellspe.）（0.6m或15%NPSHauopspe.）關(guān)鍵離心泵合理選型原則關(guān)鍵離心泵合理選型原則當(dāng)存在下述條件之一時，泵應(yīng)做汽蝕余量（NPSHr）試驗：1.泵流量小于1500m3/h,且NPSHa大于NPSHr的富裕量不足2m；2.泵流量大于或等于1500m3/h,且NPSHa大于NPSHr的富裕量不足3m。軸承型式：

1.減摩軸承：ndm系數(shù)<500000(油潤滑)或<350000（脂潤滑）(mm/min）；

2.液體動壓軸承：能量強(qiáng)度nP>4000000（kW/min）;

3.操作溫度：PT≥150℃，可以考慮軸承室冷卻（finned，shaftfan。水冷慎用）;PT≥260℃，軸承潤滑油需要冷卻。建議采用可傾瓦軸承。

關(guān)鍵離心泵合理選型原則泵下部排污設(shè)計應(yīng)保證能將泵內(nèi)介質(zhì)完全排放干凈。規(guī)格不能小于DN20。當(dāng)存在下述條件之一時，泵應(yīng)作整臺機(jī)組試驗。

1.當(dāng)泵排出壓力超過10.0MPa(G),且絕對功率超過1000kW時。2.泵的驅(qū)動裝置由電動機(jī)、汽輪機(jī)及其它驅(qū)動機(jī)、齒輪箱、液力（液壓）偶合裝置等單機(jī)的兩者或兩者以上組合而成較復(fù)雜的機(jī)組。在油箱外部應(yīng)該裝一個有奧氏體不銹鋼護(hù)套的恒溫控制的浸沒式電加熱器，以便在天氣寒冷時起動前加熱所裝的潤滑油。加熱裝置應(yīng)該有足夠的容量以便在12小時之內(nèi)將油箱中的油從規(guī)定的現(xiàn)場最低環(huán)境溫度加熱到制造廠要求的起動溫度。浸沒式電加熱器的功率密度不應(yīng)超過2.33W/cm2。關(guān)鍵離心泵合理選型原則超過API682規(guī)定的操作條件限度的密封，需要特殊的設(shè)計和選型。這些限度中有溫度范圍超出-40℃～400℃，壓力范圍超過0～4.2MPa,密封面線速度超過23m/s,軸徑超過110mm以及泵送介質(zhì)性能特殊等。賣方在此類設(shè)計，選型中應(yīng)向買方提供詳細(xì)工程資料和成功范例。機(jī)械密封：密封腔內(nèi)密封液循環(huán)量應(yīng)保證足夠，尤其軸徑大于110mm，轉(zhuǎn)速低1500rpm以下，被密封介質(zhì)處于易汽化狀態(tài)（保證離汽化點20℃或30%飽和壓力余量，如果水介質(zhì)，密封面溫度<82℃

）單端面或雙端面（如果密封腔尺寸允許）推薦采用無火花固定式節(jié)流襯套。BST,BDT,BTT。關(guān)鍵離心泵合理選型原則立式泵宜在以下范圍內(nèi)操作：1.軸功率小于132kW2.葉輪頂尖線速度小于50m/s3.介質(zhì)操作溫度小于150℃關(guān)鍵離心泵合理選型原則泵內(nèi)介質(zhì)正常流速不要超過以下限制：介質(zhì)名稱入口管咀m/s出口管咀m/s烴類及常溫水714熱水510腐蝕、磨蝕性流體48關(guān)鍵離心泵合理選型原則泵葉輪頂尖轉(zhuǎn)速不要超過下表數(shù)值：葉輪材料葉輪頂尖線速度m/s鑄鐵S-1,I-135銅I-245可鍛鑄鐵*50304,316奧氏體不銹鋼A-7,A8,S-865碳鋼S-4,S-57012%Cr不銹鋼C-6,S-680關(guān)鍵離心泵合理選型原則液力透平布置方式液力透平裝置應(yīng)配置一個具有調(diào)節(jié)能力的全流量旁通閥?？烧{(diào)節(jié)的旁通閥與液力透平進(jìn)口的調(diào)節(jié)閥的共同控制，組成一個分層控制系統(tǒng)（SPLIT-LEVEL），實現(xiàn)液力透平在超速下的控制以及對上游液位的控制。液力透平超速控制系統(tǒng)宜采用三取二控制方式。關(guān)鍵離心泵合理選型原則在選擇HPRT之前，必須掌握以下信息：流體的物理、化學(xué)特性，包括液體組份、燃燒爆炸性、腐蝕性、比重、飽和條件等；可回收的揚(yáng)程范圍；可回收的流量范圍；透平入口、出口壓力、操作溫度；被驅(qū)動主機(jī)的種類和各種工作轉(zhuǎn)速；液體可壓縮性；液體氣體含量；合適的材料；泵組配置；振動和噪音要求；控制系統(tǒng)要求關(guān)鍵離心泵合理選型原則液力透平的經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性判定原則參見下列公式：K=(M1·BHP·26280)/M2≥1這里：K=經(jīng)濟(jì)系數(shù)；

BHP=輸出功率，kW；M1=電費，元/度；

M2=HPRT一次性設(shè)備投資＋3年預(yù)計維護(hù)費用，元。液力透平裝置的應(yīng)用經(jīng)驗表明，在公式（2）中經(jīng)濟(jì)系數(shù)K≥1的情況下，采用液力透平裝置有很高的經(jīng)濟(jì)性。關(guān)鍵離心泵的技術(shù)評價3關(guān)鍵離心泵的技術(shù)評價1.同類裝置、相同泵型、2臺3年、成功業(yè)績：泵的操作情形、狀態(tài)相同。注意原型泵、改制泵性能偏差。是否在供貨、服務(wù)、質(zhì)量上有不良業(yè)績。2.制造廠對操作條件符合性的響應(yīng)：流量范圍是否達(dá)標(biāo)，a工作區(qū)在葉輪最佳效率點的70-120%，至少離最小流量點的距離余量10%；c最佳效率點最好位于額定流量和正常流量之間，至少額定點在最佳效率點的80-110%。d流量范圍寬，如貧胺液泵50%流量，3小，2開1備或1大1小配備、變轉(zhuǎn)速等關(guān)鍵離心泵的技術(shù)評價

關(guān)鍵離心泵的技術(shù)評價3.NPSHa：

a.一般NPSHa-NPSHr≥15%NPSHa或1m鍋爐給水50%NPSHa。b.NPSH實驗：c.泵進(jìn)出口管咀規(guī)格，介質(zhì)流速限制d.Nss限制：關(guān)鍵離心泵的技術(shù)評價SH/T3139-2004關(guān)鍵離心泵的技術(shù)評價g.電機(jī)規(guī)格一般要求關(guān)鍵離心泵的技術(shù)評價5.葉輪規(guī)格a.是否考慮更換葉輪可以有5%余量;b.正常操作點到關(guān)死點15-20%升量；c.根據(jù)材料組別，對照葉輪頂尖組轉(zhuǎn)速；d.是否是高能頭葉輪（H=200M,Pstg=220kW）；e.泵殼內(nèi)葉輪個數(shù)是否超過12級，業(yè)績；f.對于頻繁啟動，葉輪級數(shù)過多應(yīng)保證軸柔性系數(shù)

Ff≤1.9x109（高壓水泵）

；關(guān)鍵離心泵的技術(shù)評價10.材料組別：….常減壓、輻射進(jìn)料泵、渣油進(jìn)料泵及透平等，H2S含量，操作溫度>260℃，建議采用C6,S8、A8變形問題。11.軸承型式及潤滑Ndm系數(shù)、N*P能量強(qiáng)度及操作條件（PT）確定是否采用強(qiáng)制潤滑設(shè)施。關(guān)鍵離心泵的技術(shù)評價

12.機(jī)械密封（單獨討論）13.探頭問題：軸振動探頭：2OUTOF2（API670）軸材質(zhì)磁化感應(yīng)探頭，影響精度；布置空間問題；速度探頭：HPRT2OUTOF3；20%跳車設(shè)置。關(guān)鍵離心泵的