离心泵选型介绍

离心泵选型介绍

刘飞

中石化南京工程有限公司 江苏 南京 210046

摘要：泵是把机械能转化为液体的动能或压力能的流体机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传递给液体，使液体能量增加。泵相当于人的心脏一样，工艺介质相当于血液，泵做功才使得化工生产成为一个连续的过程。

离心泵具有结构简单、体积小、质量轻、功能适应范围广、传输流量均匀、装置结构简单、制造容易、运行效率高、便于维修、运转和维护方便等特点。随着化工行业的飞速发展，离心泵的优势也日渐增多，据统计在化工和石化装置中，离心泵的使用量占泵的总量的70%-80%.关于离心泵选型在工作中也是重中之重。

关键词：离心泵；叶轮；流量；扬程；汽蚀余量。

1 引言

离心泵的选型是根据化工企业进行生产时对工艺装置需求而选取的，不仅要考虑所需要的流量和扬程，更要对介质做充分的了解，包括介质温度、粘度、密度、浓度、PH值、腐蚀性、毒性、磨蚀性等一系列问题，并结合专业知识对泵产品的型号以及功能做出正确选择，选择适用且经济的泵设备满足实际工况要求，提高工厂生产环节的工作效率，节能环保。

2 离心泵结构特点

离心泵的基本构造主要是由6个部分组成的，分别是：泵体，叶轮，密封圈，轴封，轴承座，泵轴等。

2.1 泵体由泵壳与泵盖组成，起到支撑固定作用，并与安装轴承的托架相连接，主要作用为存放叶轮、汇集流体、能量转化等。

2.2 叶轮是离心泵的核心部分，也是唯一的做功元件，离心泵的叶轮根据有无盖板可以划分为三类：

（1）闭式叶轮，叶轮前后位置都有盖板，通常用于输送清水及较干净的介质，由于采用闭式结构，效率较其他两种叶轮要高，所以通常泵选型优先采用闭式叶轮。

（2）半开式叶轮，叶轮后部有盖板，采用半封闭式结构，具有较强的通过能力，通常用于输送固体颗粒较小的介质。

（3）开式叶轮，无叶轮盖板，具有很强的通过能力，但是在三种叶轮中效率最低，通常用于固体颗粒较大的介质。

同时，叶轮上的内外表面要求光滑，以减少水流的摩擦损失，且防止离心泵由于工艺要求的改进而导致选型的变化，通常不选用此泵型的最大直径叶轮作为泵工作时的叶轮。

2.3 密封圈的作用是防止泵的内泄漏和外泄漏，镶嵌于叶轮前后盖板和泵壳上。

2.4 泵轴的作用是将轴器和电动机相连接，将电动机的转距传给叶轮，是传递机械能的主要部件。

2.5 轴承是套在泵轴上支撑泵轴的构件，通常有滚动轴承和滑动轴承两种：

2.5.1 滚动轴承是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。

2.5.2 滑动轴承是在滑动轴承表面能形成润滑膜将运动副表面分开，则滑动摩擦力可大大降低，由于运动副表面不直接接触，因此也避免了磨损。滑动轴承的承载能力大，回转精度高，润滑膜具有抗冲击作用，在重载荷离心泵中有广泛的应用。

2.6 轴封通常采用机械密封或填料函，用以防止轴与轴承之间的液体泄漏，或防止空气进入泵内。

2.6.1 填料密封结构简单、价格便宜、维修方便。但泄漏量大、功耗损失大。因此填料密封用于输送一般介质，如水等；一般不适用于石油及化工介质，特别是不能用在贵重、易爆和有毒介质中。

2.6.2 机械密封（也称端面密封）的密封效果好，泄漏量很小，寿命长，但价格贵，加工、安装、维修、保养比一般密封要求高。对化工介质，大多采用机械密封作为轴封，并配合相应的冲洗方案，它不易泄漏，广泛适用于输送石油及化工介质，可用于各种不同粘度、强腐蚀性和含颗粒的介质。

3 离心泵选型分类

3.1 按照介质类型可将离心泵分为清水泵、耐腐蚀泵及杂质泵等，对于泵进行选择时需注意考虑介质性质。当化工处理介质为贵重或输送毒性为极度或高度危害介质、强腐蚀性、放射性等不允许泄漏的物质时，可选用完全密封的泵型（如屏蔽泵、磁力泵等）或选取具有良好密封性、带有泄漏液收集和泄漏报警装置的双端面机械密封的离心泵；而处理强挥发性气体（如液化烃）时可选择低汽蚀余量泵等具有较大容纳范围的泵（如筒形泵）。

3.2 根据装置的布置、地形条件、水位条件和运转条件，可以选择液下泵、潜水泵、卧式泵、管道泵等。

3.3 根据流量大小可以选择单吸、双吸以及小流量离心泵。

3.4 根据扬程高低可选择单级泵、多级泵及高速离心泵等。

3.5 根据流量和扬程的综合因素可以选择大流量低扬程的轴流泵、大流量中扬程的混流泵、中流量高扬程的离心泵等。

具体泵型选择需根据介质特性、密度、温度、流量、扬程、装置的布置条件等综合考虑。

4 离心泵基本参数

离心泵的基本参数有6个，分别为：

流量（Q）、扬程（H）、功率 (N)、转速 (n)、效率 (η)、汽蚀余量 (NPSH)r，这些参数表示了离心泵工作性能的优劣。

4.1 流量（Q）

泵的流量是指泵在单位时间内所输送的液体量。正确的流量选择是首先确定工艺操作下的液体正常、最大及最小流量，选泵时一般以最大流量为基础，并考虑最小流量的操作要求。

4.2 扬程

扬程是指泵的有效压头。它是单位重量的液体通过泵后所获得的能量。

4.3 功率

泵的轴功率，指单位时间内从泵中输送出去的液体在泵中获得的有效能量，同时驱动机功率的选型应满足最大额定工况的轴功率要求。

4.4 转速

泵的转速是指泵轴每分钟的转数，一般与电机转速相对应，采用变频电机驱动时，泵转速变化时，其流量、扬程和轴功率都要随之发生变化。

4.5 泵汽蚀余量(NPSH)

4.5.1 汽蚀定义

汽蚀余量(NPSH)：泵吸入口处单位质量液体超出液体汽化压力的富余能量（以米液柱计）。

装置汽蚀余量（NPSHa）：由泵装置系统（以液体在额定流量和正常泵送温度下为准）确定的汽蚀余量，其大小由吸液管路的参数和管路中流量所确定，与泵结构无关。

泵汽蚀余量（NPSHr）：由泵本身决定的，通常由泵厂根据实验（20℃清水在额定流量下测定）确定的汽蚀余量（以米液柱计）。

4.5.2 汽蚀危害

若泵汽蚀余量（NPSHr）超过装置允许的汽蚀余量（NPSHa）时，被输送流体在叶轮处会发生汽化，产生大量气泡，气泡在叶轮中心向周边运动时，由于压力增加而急剧凝结，产生局部真空，周边液体以很高的流速冲向真空区域，当气泡的冷凝发生在叶片表面附近时，众多液滴高频撞击叶片，引起泵体振动，压力、流量下降，在冲击力和溶解氧的腐蚀作用下，叶轮表面出现斑痕和裂缝，所以必须保证泵汽蚀余量（NPSHr）在允许范围之内。

4.5.3 防止汽蚀方法：

（1）降低泵的安装高度或提高吸液面位置；

（2）减小吸入管路的阻力，如加大管径，减少管路附件、阀门、弯管等；

（3）降低泵送液体温度，以降低汽化压力；

（4）提高泵流道表面光洁度；

（5）加大泵进口直径，降低进口流速；

（6）降低泵转速；

（7）更换汽蚀余量低的泵型。

5 泵材质选择

由于泵输送介质的腐蚀性各不相同，普通清水离心泵在材质选择上没有特别的要求，一般情况下选用铸铁材质就可以满足要求。

化工离心泵对于材质的选择就复杂得多，介质的物理属性、化学特性、浓度和温度都是考虑的因素。

材质的选择包括过流部件所有材质的选择，如泵体、叶轮、轴套、主轴和密封件等。

6 结语

随着离心泵被广泛运用于工业装置中，其选型方案也更加多样化，化工离心泵的合理选型是一件十分重要的工作。如果选择不当，不仅满足不了生产要求，并且效率低，寿命短，造成极大的能源浪费和设备损失。所以化工离心泵的选型要求更高，需要考虑的因素更多，在掌握常用离心泵的构造特点的基础上，把化工离心泵及其他特殊泵的工作机理、输送性能等贯穿起来，加以全面考虑、分析比较诸多影响因素，从中找出关键问题，并根据主观、 客观条件和节约原则，尽可能做到选型的相对合理。

参考文献

[1] GB5656 离心泵技术条件Ⅱ类;2008年

[2] API610 石油、石化和天然气工业用离心泵;2021年

[3]全国化工设备设计技术中心站机泵技术委员会；工业泵选用手册 第二版； 2010年