宋军舰
中石化南京工程有限公司 江苏省，南京市 210049
摘要：离心泵具有结构简单、输液无脉动，流量调节简单等优点，广泛应用于石油化工生产中。但石化行业的液体物料往往具有易气化、易燃易爆、腐蚀性等特点。所以离心泵的选型应结合石化行业的特点，根据行业标准选用相应的离心泵。否则，离心泵的选用容易造成能源的浪费，对石化企业的经济效益产生负面影响。因此，对石油化工企业离心泵的选型进行详细研究具有重要意义。
关键词：石油化工；离心泵；选型
1石油化工离心泵选型的输入条件
1.1工艺参数
工艺参数是离心泵选型的重要依据，应根据工艺过程的特点以及相关标准计算得出，并需考虑操作过程中可能出现的变化留有一定的裕量，以满足操作初期、末期或产品流程的改造调整。
(1)流量Q：工艺装置生产中，要求泵输送的介质量，一般指体积流量。工艺设计人员一般应给出泵送介质的最小、正常和最大流量。
(2)扬程H：工艺装置所需的扬程值，根据泵进出口侧液体的压力差等计算而得，因此也称计算扬程。
(3)进口压力Ps和出口压力Pd：指泵进出接管法兰处的压力，进出口压力的大小影响到壳体的耐压强度和轴封的选型。
(4)温度T：泵进口介质温度，一般应给出泵进口介质的正常、最高及最低输送温度。
(5)装置汽蚀余量NPSHA：装置的有效汽蚀余量。
(6)操作时间：确定操作周期及操作方式（连续操作和间歇操作两种）。
1.2输送介质的物理化学性能
离心泵输送介质的物理化学性能将直接影响泵的流量、扬程、功率、必须汽蚀余量、材料、密封、结构和使用性能等方面，是选型时必须要考虑的因素。需要考虑的介质特性通常包括：密度、粘度、汽化压力、气体含量、易燃、腐蚀性、磨蚀性、毒性、固体颗粒含量及颗粒大小、结晶性等。
1.3现场自然条件及公用工程条件
根据泵所在安装位置（室内或室外）确定环境温度、相对湿度、大气压力、大气腐蚀性、防爆区域及防爆等级、氮气等气源种类及压力、循环冷却水、电压等级。
2 离心泵类型和材料的选择
2.1离心泵类型
当根据泵的工艺参数和介质特性等输入条件，确定选用离心泵后，可以进一步细化离心泵的类型：
（1）根据介质特性决定选用哪种特性泵，如：油泵、耐腐蚀泵、高温泵、低温泵等。介质为剧毒、贵重或有放射性等不允许泄露物质时，应考虑选用无泄漏泵（如：屏蔽泵、磁力泵）或带有泄漏收集和泄漏报警装置的双端面机械密封（或干气密封）。如介质为液化烃等易挥发液体应选用低汽蚀余量泵，如：筒袋泵。
（2）根据现场安装条件选择卧式泵、立式泵（含液下泵管道泵）或自吸泵。
（3）根据流量大小选用单吸泵、双吸泵、或小流量离心泵。
（4）根据扬程高低选用单级泵、多级泵，或高速离心泵等。
（5）当采用单级离心泵时，为减少占地面积可选用立式管道泵。
（6）当被输送介质位于地面以下时，若可行应优先选用自吸式离心泵，其次是立式长轴液下泵。
2.2离心泵材料选择
材料选择应根据使用条件进行选择，主要应满足以下要求。
（1）耐腐蚀性，包括介质的化学腐蚀、电化学腐蚀（在泵的整个流道最好用相同的金属材料）及其他类型的腐蚀。
（2）固体颗粒的磨损性：介质中含有磨蚀性的固体颗粒时，应采用耐磨的材料；当泵内液体流速很高时，过流部件应选用耐冲刷抗汽蚀的高强度钢，如沉淀硬化不锈钢。
（3）机械性能，即要求材料具有足够的机械强度、塑性和冲击韧性，对高温下操作的泵则要求材料在高温下具有足够的抗蠕变能力，对低温下操作的泵则要求材料在低温下具有足够的冲击韧性。
（4）材料间的咬合性：对于有相对运动的零件，如轴与轴套，在选择材料时应使两零件材料的硬度有些差别，否则在装卸和运转中容易互相咬合或擦伤。
（5）同一零件上温差的大小：在工作时同一零件的温差较大时，宜采用塑性好的材料，以免运转中由于膨胀不同而产生裂纹或变形。
（6）加工性能，即要求材料有较好的铸造、焊接、机械加工和热处理性能。
（7）来源落实、价格合理。在一般情况下， 泵的选材可以有几个方案，买方可参考制造厂的经验以及过去类似操作条件下的使用经验，结合上述原则作出合理的选择。
（8）符合有关标准和规定。即无论是国产的还是进口的材料，其化学成分、机械性能、技术要求和检验方法均应符合有关标准的规定。
（9）石油化工离心泵壳体及零部件的材质可以按照AP I 610的材料规定执行。
3 离心泵型号的确定
泵的类型选定后就可以根据泵厂提供的样本及有关资料确定泵的型号。
3.1额定流量和扬程的确定
选泵时，要求额定流量不小于装置的最大流量或取正常流量的1.1～1.15倍。额定流量为泵容许的最大、连续输出量，即泵厂的保证值。额定扬程一般取装置所需扬程的1.05 ～1.1倍。对黏度＞20mm2/s或含固体颗粒的介质，需换算成输送清水时的额定流量和扬程，再进行以下工作。
3.2查系列型图谱
按额定流量和扬程查出初步选择的泵型号，可能有1种，也可能≥2种。优先选用额定流量点位于最佳效率点流量80%-120%范围内的泵型，且要求从额定流量点至关死点应具有连续上升、稳定的扬程—流量特性曲线，关死点扬程不应大于120％的额定点扬程。
3.3校核
按性能曲线校核泵的额定工作点是否落在泵的高效工作区内；校核泵的汽蚀余量NPSH富裕量，即有效汽蚀余量NPSHA与必需汽蚀余量NPSH3的差值应至少大于0.6m水柱高，或至少大于NPSHA的10%，取两者中较大值，当泵的进口侧的介质处于负压状态或操作温度高于100℃时，泵的有效汽蚀余量NPSHA应至少大于泵的必需汽蚀余量NPSH3加上1.3m水柱高，即NPSHA≥NPSH3+1.3（m）。当不满足汽蚀余量要求时，应采取有效措施加以实现。
当符合以上条件者有2种以上规格时，要选择综合指标高者为最终选定的泵型号。具体可比较以下参数：效率（泵效率高者为优）、重量（泵重量轻者为优）和价格（泵价格低者为优）。
4离心泵其他部件的选型
4.1轴承及其润滑方式的选型：
泵的轴承采用非强制润滑时，通常选用滚动轴承及适宜的冷却方式，确保稳定运行时轴承箱温度不超过82℃或环境温度加40℃，以低者为准；当采用强制润滑时，通常选用滑动轴承应确保润滑油温升≤30℃。泵采用强制润滑与否，可以参考API610中能量强度（及泵额定功率kW和额定转速r/min的乘积）的规定，当该乘积≥4×106kW·r/min时，应采用强制润滑。
4.2轴封的选型
轴封是防止泵轴与壳体处泄露而设置的密封装置。常用的轴封型式有：填料密封、机械密封和动力密封。
（1）填料密封:结构简单、价格便宜、维护方便，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；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）机械密封:（也称端面密封）密封效果好，泄漏量很小，寿命长，加工安装维护保养要求高；机械密封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、易燃易爆和含颗粒介质的场合。通常采用单端面、双端面机械密封及干气密封，配套的机封冲洗方案，详见API 682。
（3）动力密封:分为背叶片密封和副叶轮密封两类。泵工作时靠背叶片（或副叶轮）的离心力作用使轴封处的介质压力下降至常压或负压状态，使泵在使用过程中不泄漏。停车时离心力消失，靠背叶片（或副叶轮）的密封作用失效，这时靠停车密封装置起到密封作用。与背叶片（或副叶轮）配套的停车密封装置中较多采用填料密封。
动力密封性能可靠，价格便宜，维护方便，适用于输送含有固体颗粒较多的介质。缺点：功率损失较机械密封大，且其停车密封装置的寿命较短。
4.3联轴器的选型
离心泵用联轴器一般选用挠性联轴器，目的是传递功率，补偿泵轴与电机轴的相对位移，减低对联轴器安装的精确对中要求，缓和冲击，改变轴系的自振频率和避免发生危害性振动等。
石油化工离心泵一般采用干式无油挠性膜片联轴器，且服务系数不低于1.25。
4.4电动机选用原则
（1）泵选用的电动机应符合泵所在区域的防爆、防护、防腐等级的要求。
（2）所选用的电动机应采用高效节能电机，低压电机能效等级符合GB18613中的要求，高压电机能效等级符合GB30254-2013中要求。
（3）电动机的额定功率通常应满足下表的要求：
电动机额定功率kW 与泵额定轴功率的百分比％
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结论
近年来，我国石化行业仍在发展壮大。这说明离心泵的应用前景十分广阔。为了满足石油化工企业的需求，离心泵也需要不断优化和创新，既能满足工艺流程的需求，又具备节能低碳的功能。石化行业需要充分认识和掌握离心泵的选型技术，结合自身的行业特点，确保离心泵选型的正确性，为企业健康稳定的运行奠定基础。
参考文献：
[1]甘勇.石油化工离心泵的故障分析及维护探讨[J].商情，2019，(33)：242.
[2]韩建宇，高金吉，陈国华.化工离心泵的可靠性分析[J].石油化工设备，2019，(2)：78-81.
[3]缪立彬，马丽雅.石油化工离心泵的故障分析及维护研究[J].中国石油和化工标准与质量，2019，(14)：239.
[4]张丰亮，宁满帅，于波.石油化工离心泵的故障及维护技术研究[J].装备维修技术，2019，(4)：84+192.
[5]傅树霞，孙铁，伊辉芹，等.石油化工厂离心泵转子动平衡技术的研究与应用[J].化工机械，2019，41(1)：110-113.