一、水泵选型要点

第一节 选用原则  

水泵是一种面大量广通用型机械设备，它广泛应用于石油、化工、电力冶金、矿山、选船、轻工、农业、民用和国防各部门，国民经济中占有重要位。据79 年统计，我国泵产量达125.6万台。水泵电能消耗占全国电能消耗21%以上。大力降低泵有能源消耗，对节约能源具用十分重大意义。  

近年来，我们水泵行业设计研制了许多高效节能产品，如 QBY泵、 IHF泵、CQB泵、PF泵、FSB泵、2XZ泵、ZW泵等型号泵类产品，对降低泵能源消耗起了积极作用。目前国民经济各个领域中，选型 不合理，许多泵处于不合理运行状况，运行效率低，浪费了大量能源。还有泵选型不合理，根本不能使用，使用维修成本增加，经济效益低。由此可见，合理选泵对节约能源同样具有重要意义。

所谓合理选泵，就是要综合考虑水泵机组和泵站投资和运行费用等综合性技术经济指标，使之符合经济、安全、适用原则。具体来说，有以下几个方面：

必须满足使用流量和扬程要求，即要求泵运行工次点（装置特性曲线 与水泵性能曲线交点）经常保持高效区间运行，这样既省动力又不易损坏机件。  

所选择水泵既要体积小、重量轻、造价便宜，又要具有良好特性和较高效率。  

具有良好抗汽蚀性能，这样既能减小泵房开挖深度，又不使水泵发生汽蚀，运行平稳、寿命长。  

按所选水泵建泵站，工程投资少，运行费用低。

第二节 水泵选型步骤

一、列出基本数据：

1、介质特性：介质名称、比重、粘度、腐蚀性、毒性等。

2、介质中所含因体颗粒直径、含量多少。

3、介质温度：（℃）

4、所需要流量

一般工业用泵工艺流程中可以忽略管道系统中泄漏量，但必须考虑工艺变化时对流量影响。农业用泵是采用明渠输水，还必须考虑渗漏及蒸发量。

5、压力：吸水池压力，排水池压力，管道系统中压力降（扬程损失）。

6、管道系统数据（管径、长度、管道附件种类及数目，吸水池至压水池几何标高等）。需要话还应作出装置特性曲线。

7、设计布置管道时，应注意如下事项：

A、合理选择管道直径，管道直径大，相同流量下、液流速度小，阻力损失小，但价格高，管道直径小，会导致阻力损失急剧增大，使所选泵扬程增加，配带功率增加，成本和运行费用都增加。应从技术和经济角度综合考虑。

B、排出管及其管接头应考虑所能承受最大压力。

C、管道布置应尽可能布置成直管，尽量减小管道中附件和尽量缩小管道长度，必须转弯时候，弯头弯曲半径应该是管道直径3～5倍，角度尽可能大于90℃。

D、水泵排出侧必须装设阀门（球阀或截止阀等）和逆止阀。阀门用来调节泵工况点，逆止阀液体倒流时可防止泵反转，并使泵避免水锤打击。（当液体倒流时，会产生巨大反向压力，使泵损坏）

二、确定水泵流量扬程

流量确定

a、生产工艺中已给出最小、正常、最大流量，应按最大流量考虑。  

b、生产工艺中只给出正常流量，应考虑留有一定余量。

ns>；100大流量低其不意扬程泵，流量余量取5%，对ns<；50小流量高扬水泵，流量余量取10%，50≤ns≤100泵，流量余量也取5%，对质量低劣和运行条件恶劣泵，流量余量应取10%。  

c、基本数据只给重量流量，应换算成体积流量。

高温重质油泵用机械密封选用

对石化行业来说，高温重质油泵用机械密封选用一直是一大难题，例如催化裂化油浆泵、回炼油泵、常压塔底泵、初馏塔底泵、减压塔底泵、延迟焦化辐射进料泵等。  

高温重质油泵介质具有以下共同特点：

温度高：一般340～400℃；

介质粘度大：温度下一般运动粘度为（12～180）×10-6m/s；

介质有颗粒：如催化剂、焦炭、含有砂粒等其他杂质。

高温重油介质泵用机械密封。现各个企业都采用焊接金属波纹管机械密封。现使用情况较好有DBM型、XL-604/606/609型、YH-604/606/609型等。波纹管材料采用AM350、INCONEL718、哈氏B、C等不锈钢；耐腐蚀高温合金等，有波片采用双层结构，使其承压力从2MPa上升到5MPa，这些都有效解决了波纹管失弹问题。

针对波纹管内侧结焦和结炭以及含固体颗粒等情况，解决办法有关资料已做了相关说明，比如采用蒸汽吹扫、摩擦副采用“硬对硬”、采用外冲洗等等，这些一定程度上起到了较好作用，这里不再过多阐述。以前提出各种方法再实际应用中种种因素影响效果不够理想。更好提高机械密封使用寿命，节资降耗，针对各种情况，建议应把以下措施综合起来采用：

a）将金属波纹管设计成旋转型结构，旋转波纹管机械密封有自清洗离心作用，这可以减少波纹管外围沉积和内侧结焦。

b）对摩擦副组对材料，建议使用“硬对硬”结构，一般采用碳化钨对碳化钨（其中选YG6-YG6）和碳化钨对碳化硅。选用“硬对硬”结构，必须注意以下几个问题：

1）冷却系统要保障，禁止冷却水中断，端面升高，润滑膜闪蒸而降低密封端面润滑，加剧磨损；

2）机械密封安装过程中，要给密封端面浇一些润滑油（机油或黄油均可）。止起泵时。密封端面缺乏润滑而造成干摩擦；

3）采用清洁外冲洗是解决溶剂颗粒堆积比较有效方法之一，但这种方法浪费较大，各种泵介质、温度、压力（一般要求冲洗液压力比介质侧压力高0.07～0.12MPa）又各不相同，外冲洗系统结构就更繁杂，加之外冲洗设施投入以及维护费用消耗，会造成弊大于利，尤其是一些中小型企业。许多企业封油系统弃之不用，就没有设这套系统，针对这些情况，建议使用配用隔离介质多密封结构，如油浆泵、回炼油泵等，使用双端面机械密封，两组密封端面之间充满隔离介质（干净机油等），如图3所示。

这种结构可有效延长机械密封使用寿命，一般可达6000～8000h以上。另外，采用这种考虑以下两点：

①靠近叶轮一组密封端面材料选用“硬对硬”结构（如YG6-YG6）；而靠近机械密封压盖一组密封端面既可选用浸铜或锑碳——石墨对碳化钨或碳化硅；

②对高温油泵选用隔离介质，要具有热分解温度、自燃点、闪点高（一般260℃以上）、热氧化稳定性好、高温蒸发损失小特点。

泵管道设计图示

离心泵调节方式与能耗分析

离心泵与管路系统特性曲线图分析了离心泵流量调节几种主要方式：出口阀门调节、泵变速调节和泵串、并联调节。用特性曲线图分析了出口阀门调节和泵变速调节两种方式能耗损失，并进行了对比，指出离心泵用变速调节流量比用出口阀门调节流量可以更好节约能耗，且节能效率与流量变化大小有关。实际应用时应该注意变速调节范围，才能更好应用离心泵变速调节。

离心泵是广泛应用于化工工业系统一种通用流体机械。它具有性能适应范围广（包括流量、压头及对输送介质性质适应性）、体积小、结构简单、操作容易、操作费用低等诸多优点。通常，所选离心泵流量、压头可能会和管路中要求不一致，或生产任务、工艺要求发生变化，此时都要求对泵进行流量调节，实质是改变离心泵工作点。离心泵工作点是由泵特性曲线和管路系统特性曲线共同决定，，改变任何一个特性曲线都可以达到流量调节目。目前，离心泵流量调节方式主要有调节阀控制、变速控制以及泵并、串联调节等。各种调节方式原理不同，除有自己优缺点外，造成能量损耗一样，寻求最佳、能耗最小、最节能流量调节方式，必须全面了解离心泵流量调节方式与能耗之间关系。

1、水泵流量调节主要方式

1.1改变管路特性曲线

改变离心泵流量最简单方法就是利用泵出口阀门开度来控制，其实质是改变管路特性曲线位置来改变泵工作点。

1.2改变离心泵特性曲线

比例定律和切割定律，改变水泵转速、改变水泵结构（如切削叶轮外径法等）两种方法都能改变离心泵特性曲线，达到调节流量（同时改变压头）目。已经工作水泵，改变水泵结构方法不太方便，改变了水泵结构，降低了水泵通用性，尽管它某些时候调节流量经济方便[1]，生产中也很少采用。这里仅分析改变离心泵转速调节流量方法。从图1中分析，当改变水泵转速调节流量从Q1下降到Q2时，水泵转速（或电机转速）从n1下降到n2，转速为n2下泵特性曲线Q-H与管路特性曲线He=H0+G1Qe2（管路特曲线不变化）交于点A3Q2，H3，点A3为调速调节流量后新工作点。此调节方法调节效果明显、快捷、安全可靠，可以延长水泵使用寿命，节约电能，另外降低转速运行还能有效降低离心泵汽蚀余量NPSHr，使泵远离汽蚀区，减小离心泵发生汽蚀可能性[2]。缺点是改变泵转速需要有变频技术来改变原动机（通常是电动机）转速，原理复杂，投资较大，且流量调节范围小。

1.3泵串、并连调节方式

当单台离心泵不能满足输送任务时，可以采用离心泵并联或串联操作。用两台相同型号离心泵并联，压头变化不大，但加大了总输送流量，并联泵总效率与单台泵效率相同；离心泵串联时总压头增大，流量变化不大，串联泵总效率与单台泵效率相同。

2、不同调节方式下泵能耗分析

对不同调节方式下能耗分析时，文章仅针对目前广泛采用阀门调节和泵变转速调节两种调节方式加以分析。离心泵并、串联操作目提高压头或流量，化工领域运用不多，其能耗可以结合图2进行分析，方法基本相同。

2.1阀门调节流量时功耗

离心泵运行时，电动机输入泵轴功率N为：

N＝vQH／η

式中N——轴功率，w；

Q——水泵有效压头，m；

H——水泵实际流量，m3/s；

v——水泵流体比重，N/m3；

η——水泵效率。

当用阀门调节流量从Q1到Q2，工作点A2消耗轴功率为：

NA2＝vQ2H2／η

vQ2H3——实际有用功率，W；

vQ2H2－H3——阀门上损耗功率，W；

vQ2H21／η－1——离心泵损失功率，W。

2.2变速调节流量时功耗

进行变速分析时因要用到离心泵比例定律，其应用条件，以下分析均指离心泵变速范围±20%内，且离心泵本身效率变化不大[3]。用电动机变速调节流量到流量Q2时，工作点A3泵消耗轴功率为：

NA3＝vQ2H3／η

同样经变换可：

NA3＝vQ2H3＋vQ2H31／η－1（2）

式中vQ2H3——实际有用功率，W；

vQ2H31／η－1——离心泵损失功率，W。

3、结论

目前离心泵通用出口阀门调节和泵变转速调节两种主要流量调节方式，水泵变转速调节节约能耗比出口阀门调节大多，这点可以从两者功耗分析和功耗对比分析看出。离心泵流量与扬程关系图，可以更为直观反映出两种调节方式下能耗关系。水泵变速调节来减小流量还有利于降低离心泵发生汽蚀可能性。当流量减小越大时，变速调节节能效率也越大，即阀门调节损耗功率越大，，泵变速过大时又会造成泵效率降低，超出水泵比例定律范围，，实际应用时应该从多方面考虑，二者之间综合出最佳流量调节方法。

为何离心泵启动时要关闭出口阀？

因离心泵启动时，泵出口管路内还没水，还不存管路阻力和提升高度阻力，泵启动后，泵扬程很低，流量很大，此时泵电机（轴功率）输出很大（据泵性能曲线），很容易超载，就会使泵电机及线路损坏，启动时要关闭出口阀，才能使泵正常运行。