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泵業新聞
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泵選購的要求
來源:  現代水泵     日期  2011/2/17

步驟

    從初步決定系統所需要的泵設備起到最后定購該沒備為止的一系列業務工作,可分為如 下幾個主要步驟:

·擬定泵系統的工程技術要求

·泵和驅動裝置的選擇

·擬定泵的技術要求和準備數據表格

·詢價和報價

·估算報價和洽談

·定購所選中的泵和驅動裝置

    在擬定泵設備技術要求的過程中,工程技術人員必須確定系統的技術要求和系統揚程曲線、選擇泵型、編寫泵的技術要求、完成泵的數據表格、確定性能試驗、檢查和呈交給供貨方圖樣和數據的技術要求,并為供貨方提供所要求設備必需的一切數據和資料。

   工程技術人員在完成這一階段的工作之后,就準備采取定購設備的必要步驟,這些步驟包括向投標方公布泵的詢價,從技術和商業上估算泵的報價,挑選供貨單位,以及發出定購所需要的一切資料,這個過程的最終結果,是選擇一個既滿足工藝流程又滿足機械技術要求的泵和驅動裝置的組合。擬定泵工程系統的技術要求工程技術人員必須做的第一步就是確定設備運轉時的各種技術要求和條件。

        液體類型  必須全面地描述被輸送液體的各種性質,諸如粘度、密度、氣體壓力、腐蝕性、磨蝕性、揮發性、可燃性以及毒性等。隨著工藝流程和系統的不同,這些性質的一部分或全部可能對泵和系統的設計有重要影響,例如:

    ·液體的腐蝕性會影響結構的材料選擇

    ·如果液體含有懸浮顆粒,就必須要考慮類型臺適的泵密封結構和抗磨蝕的泵結構材料

    ·由于顆粒含量高引起的腐蝕可能導致預期性能下降.對含大粒的液體可采用開式葉輪結構

    ·根據政府的規定和安全考慮,對有毒性的液體必須使用雙重機械密封

    ·挾帶的氣體可能影響泵產生所要求壓差的能力

    所確定液體的物理性質和化學性質,必須包括系統預期的整個運轉范圍,同時也必須確定諸如不同的溫度和壓力等因素造成的影響。

      系統壓力曲線  工程技術人員必須對工藝流程和泵設備將在其中運轉的系統有一個明確的概念.首先應對系統作初步的設計.其中要包括一張設備布置圖和一張管路、儀表系統圖(或其他適當類型的圖表),這些初步的圖表要表示出系統運轉的各種液體流路、管路的初步直徑和長度,以及系統中各設備和元件的標高(包括閥門和其他管路元件的標高),這些元件均會造成系統的壓頭損失。工程技術人員將使用這些圖表計算最終的管路尺寸和泵系統的壓頭要求。

      利用上述資料,工程技術人員就能制定系統的壓頭曲線。這些曲線用圖解法表示出管路系統中流量和水力損失的關系。在確定水力損失時,工程技術人員必須對工廠整個服役期中管路系統中的腐蝕和氧化皮沉積考慮足夠的裕量。

     由于水力損失是流量、管徑和系統布置方式的函數,所以在一個給定的系統中,每一種流路方案都有自己的特性曲線,確定泵的特性曲線時,必須詳細考慮其本身設備可能使用的每條流路方案的特性曲線,在確定泵設備時,簡便的方法是在系統壓頭曲線中加上靜壓和標高差的影響,以繪成一條綜合的系統壓頭曲線,這條綜合曲線將指出泵設備為克服系統阻力以及不同靜壓和標高所需要的全壓頭。在各種不同的系統流路方案中,所有要求的工況點和液體狀態中,泵的壓頭必須等于或高于綜合的系統曲線確定的全壓頭,在做系統壓頭曲線時可參考8.1、8.2、9.1、9.2等節。

        系統運轉方式    在確定泵設備時,系統的各種運轉方式是要考慮的一個很重要的問題泵設備是連續運轉還是間歇運轉?系統中這個泵是與其他泵并聯運轉還是串聯運轉?對于不同流量方案要求的流量和揚程是否有很大的差別?單個泵是否能為兩種不同的應用泵場合所共用?由于運轉方式不同而引起的這樣或那樣的問題會影響以下決定:所需泵的臺數、泵的揚程和流量以及某些系統方案中是否需要增壓泵。應該注意,不必要的保守的水力要求可能增加泵的復雜性和成本,例如,選擇更復雜的多級或雙吸泵來代替比較簡單的多級懸式泵。

      工程技術人員應考慮工廠期望泵系統進行維修的時間間隔,這個因素會影響決定泵備用裝機的數量、泵的泵型、安裝備用泵的技術要求,以及期望的設備質量。常常由于泵使用的苛刻條件需要很高的可靠性,經常需要備用泵。在某些情況下,提供2—100%的泵.當系統流量不確定時,可能需要3—50%的泵.當減少流量不會影響運轉時,可考慮使用2—50%的泵,是否需要自動起動一個備用泵,工廠的運行規章制度起決定作用。

        泵的流量/壓頭裕量    泵通常規定具有高出正常額定值的裕量,此外,計算的系統壓頭損失也偏保守。原因如下: 

    ?系統設計過程中,在確定泵的技術要求時會做計多假設,最終可能確定許多假設不正確

    ?在工廠運行期間,由于催化劑老化、所供原料變化以及季審節溫度變化等因素的影響,可能引起工況的變化

   ?最后的管路設計可能與初步設計有極大的區別

   ?由于腐蝕等原因,系統的水力損失可能會改變

        在泵系統的初步設計期間,必須研究壓頭/容量潛在的未來變動.以確定所需的設計裕量。應該選擇泵工作于其最高的效率點附近.所以選擇最小的裕量很重要。泵的流量加上5%—l0%的裕量是很典型的,甚至20%的裕量也很普遍,例如,用于塔回流。在工藝流程已被很好地驗證升掌握,以及系統運轉耍求很好限定的情況下,有時也可以用零裕量值。

    如果在未來流量條件下管道系統不能提供足夠的靜正吸入壓頭,那么未來流量增加的幾計劃可能失敗。

       在使用裕量時必須當心購買的泵不能過大。如果產生的全壓頭太大,葉輪可以切削到泵模型允許的范圍之內。如果流量太大,在工廠運行期可能付出浪費能量的代價,這是由于泵在低于設計流量下運轉造成的低運轉效率和出口節流損耗引起的,而出口節流損耗對控制流量達到期望值是必須的。

      泵控制類型  在擬定系統的技術要求和選泵時,所要求泵的控制類型也是一個考慮的重要因素,因為實際泵系統通常具有設計裕量,所以在使用離心泉時,一般采用一個控制閥門。這個控制閥門(不是由于泵生產廠家提供的)是用來調整運行期間系統特征曲線的,流量傳感控制為大多數系統提供了最穩定的操作控制。但工作在離心泵特征曲線的水平或下降區域時,壓力控制可以允許流量有較大的波動,由于這個原因,大多數離心泵的技術要求包含使離心泵工作曲線連續上升到泵出口切斷閥的要求(也稱泵切斷)。

        在調試或故障期間,溫度和液面傳感控制能導致泵工作在切斷狀態或曲線末端狀態。對于諸如并聯泵的操作,可以優先選用在規定的工作點和切斷點之間有l0%~20%的壓頭升高的離心泵。

        可能工作于切斷狀態的泵需要一個連續打開的旁路,以防止損壞泵。泵的生產廠家為所提供的泵建議了一個最小流量要求。但許多最終用戶在廠家建議最小流量之上還需個額外裕量。如果在泵設計中有一個連續流量旁路,那么這個額外流量必須加到泵的技術要求中(請參考2. 3. 4節的旁路設計)。

        系統的未來變動   最后必須考慮的因素是對系統未來變動提供的可能性。當能確切地預見系統的未來變動時,在泵設計過程中應當考慮到這些情況。不應選擇一個恰好的泵使之工作在最佳工作區的最高點,而可以考慮使用一個較大直徑的葉輪或運行在工作范圍始端的緊接其后的一個大規格泵。此外,必須考慮配置一個較大直徑的葉輪來解決未來較高壓頭的需求.由于對一項工程來說,成本最小是要考慮的基本要素。因此通常不為未來操作選用過大的泵,在選泵的過程中,必須記住,泵應在現有的系統中有效可靠地運轉。

泵、驅動設備以及輔助設備的選擇——

        如前所述  為特定使用場合選擇泵需要考慮許多因素的影響,這些因素包括諸如液體特征、泵用材料、系統流量/壓頭要求、預期壽命、能量消耗、如冷卻水系統等特定設備的可用性等.這些方面的準確選擇是選擇合適泵的關鍵。

      泵類型的選擇   基本泵設計中,有好幾種不同的類型,每種設計都能用于一定的流量壓頭組合范圍。圖l給出了用于不同壓頭和流量下的泵型概述。除了流量和壓頭之外,泵的其他工作特性也將幫助工程技術人員為給定場合選擇泵型。以下部分將詳細介紹一些要考慮的因素。自吸要求  如果從泵吸氣管下面的源頭抽吸,那么泵必須具有自吸能力。容積式泵如活塞泵、螺桿或齒輪泵,在比較小的容量范圍限度內能夠自吸。也有特殊的離心泵結構也能在這種情況下自吸。

  流量/m3h(m3/hx4.4=gpm)

     圖1   泵應用概覽

          可變壓頭/流程要求  離心式軸流泵能工作于各種不同的壓頭和流量情況下,通過觀察給定的泵曲線,可以很容易地確定這些類型泵的壓頭/流量范圍。參考圖2的離心泵曲線,對于特定的葉輪尺寸,如果能得到足夠的NPSH,離心泵能夠生產在它的流量—壓頭特性曲線內的任何流量,這與系統壓頭曲線(如圖2所示)是一致的。通過出口節流或改變泵的轉速,可以改變系統壓頭特性以改變泵的流量。

圖2    典型離心泵特性一流量曲線(m3/h=0.277xgpm)

        高壓頭要求(高于單級離心泵能力)    根據所要的流量,離心泵或活塞泵能完成不同的高壓頭要求。如果需要相對較小的流量,可使用整體齒輪高速離心泵或活塞泵。在選擇這兩種泵時,可能會提出其他問題:

·活塞泵的脈沖流量會對系統運轉不利嗎?脈沖緩沖器能解決這個問題嗎? 

·液體是否足夠干凈以避免活塞和缸體過早磨損

         對于高流量高壓頭組合,可以采用多級離心泵,這種類型泵的不同結構,價格有很大不同,價格體現了整個應用范圍(高溫、低溫、水、烴類、等)的特定設計, 具有精確流量調整能力的低流量   對于需要精確測量流量的低流量應用場合,選用比例泵比較合適。這種類型的泵也可具有不同的流量,一些類型的齒輪、活塞和隔膜泵也可以應用于為流量調整而使用的各種速度驅動組合中。低有效凈正吸入壓頭  如果NPSHA很低的話,可以考慮使用專門設計的離心泵。根據NPSHA有多低,可選用具有吸人誘導輪的臥式端吸或臥式雙吸布置.在浸入生產液體(可能在儲罐里或容器里),或者浸人一種專門設計的容器中(又稱作吸人罐),該罐安裝在低一級的系統中,以提高NPSHA,這種情況下也可以使用立式透平泵。規范和工業標準要求  在煉廠或化工廠使用的大部分泵、其設計、結構、額定參數和實驗方法均根據美國石油學會(ApI)、美國機械工程師學會(AsME)、水力學會、國家防火協會(NFPA)、過程工業慣例(PIP)、國際標準化組織(Is0)和各種其他的國際標準加以制定。裝置的重要性、在此裝置中使用泵的種類和工廠的坐落位置,將決定采用哪種(或哪幾種)工業標準。

          就防火泵系統而言,為滿足用戶對保險公司的要求,必須強制服從NFPA的標準。如果泵安裝在石油煉廠或化工廠,根據裝置的重要性以及用戶喜好,采用APl或ASME的標準.也可以采用諸如德國工業標準(DIN)、英國標準(Bs)、日本工業標準(JIs)或IS0等國際標準。

            這些標準用來給泵提供一個質量標準,以滿足終端用戶對泵的需求和期望。很明顯,核電廠的緊急供水泵比辦公室的飲用水升壓泵的質量要求嚴格得多。這些規范/標準所涵蓋的質量問題,包括從詳細設計問題到檢查和性能監測要求。

            液體特性   諸如粘度、密度、蒸汽壓力、揮發性、化學穩定性、顆粒含量以及夾帶的氣體等,這些液體特性是選擇合適泵時需考慮的重要因素。泵可以應用于很大范圍的液體類型,一個正排量的螺桿泵能用于輸送牙膏、花生油和洗發劑,但它通常不是輸送水或汽油的最佳選擇;對于水力控制系統,旋轉可變排量活塞泵是很好的選擇,但在飲用水應用場合并非如此;旋轉式滑片泵可以成功地用于輸送熱柏油以及潤滑油系統中受限制的場合。為特定的液體選擇最好的泵是很困難的,以前的成功經驗通常是選擇合適泵的最好指南。這些信息可以從終端用戶、授予生產執照部門以及泵生產廠家那里得到,選擇材料時必須考慮因素。

          一般來說,泵可由鑄鐵、球墨鑄鐵、青銅、碳鋼、合金鋼制成,在某些情況下,泵也可由合成材料或諸如蒙乃爾高墻度耐蝕銅合金,耐鹽酸合金或鈦等特殊合金制成。選擇材料時保證泵預定壽命非常重要,此外必須考慮安全問題。鑄鐵不作傳輸易燃易爆液體泵的壓力腔,因為當受到急冷急熱時,生鐵易碎,對于這些場合,壓力腔必須采用高韌性的延性材料,碳鋼或合金鋼。

          驅動裝置選擇      選擇泵設備的驅動形式同選泵一樣重要,影響驅動裝置選擇的因素是投資費、可用的驅動裝置類型、運轉可靠性,以及使用時的可用性及操作成本等.

       當只考慮初始成本時,采用恒速電動機最經濟。工廠中通常有多余的蒸汽,當和電費做比較時,使用蒸汽機的額外成本是合理的。為滿足可靠性的要求,既需要使用一個主蒸汽驅動泵也需要一個備用電動機驅動泵。就放火泵而言,電池起動的柴油機需要與工廠的公用設施隔離。如果泵在設計狀態下運轉良好,有時證明使用比較昂貴的變速電動機也合算,因為可以大大地減少能量消耗。

         在選擇泵驅動裝置時,還應考慮其他因素。就蒸汽渦輪機而言,由于要求管道輸送,成本和安裝費都比較高。在工廠運行期間,蒸汽渦輪機需要較多維護,這對使用者來說很不方便。通常應考慮根據過去已證實的性能做出選擇,以及選擇與工廠現有設備相匹配的驅動裝置,以減少備用儲備。

      空氣驅動的膜片泵可用于相對小容量的情況下.它們尤其在有危害的區域有效,這些地方不適合采用電動機。其他的設備供給決定  由于技術和商業上的原因,購買方可以決定購買不同方式組合的泵和驅動裝置。

        可以分別購買泵和驅動裝置。如果泵或驅動裝置(但并非兩者)可以從當地購買,這樣分開來可能有利。這樣不但可以節省運費,并且可以使購買者滿足當地制造商對工程中本地產品含量的要求。在重要的大項目中,分開購買泵和驅動裝置能降低并能限制備用儲備。  

        購買者也必須考慮分開購買泵和驅動裝置相關的風險,與泵供應商為用戶提供的單一資源責任和所有部件安裝在底版上相比,這樣購買的設備安裝和校正問題(導致啟動延遲)更可能發生。

        如果決定將泵和驅動裝置分開來購買,泵生產廠家為組合安裝提供設備,或提供一個能將驅動裝置安裝于其上的底板。無論何種方式,都需要更多的工廠檢查以確認現場接口的尺寸。應該注意,泵生產廠家可能在購買一個大容量的電動機時,能取得比大多數公司和工程承包商更大的折扣。

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