《化工石油的儲(chǔ)存運(yùn)輸?shù)谋眠x型和計(jì)算手冊(cè)》

上海意嘉泵業(yè)制造有限公司是一家專業(yè)設(shè)計(jì)、開發(fā)、制造和銷售通用流體設(shè)備的股份制企業(yè)，公司堅(jiān)持“平等互利、共同發(fā)展”的經(jīng)營(yíng)方針，秉承“以質(zhì)量求生存、以誠(chéng)信占市場(chǎng)、以科技求效益、以品牌促發(fā)展”的經(jīng)營(yíng)理念來(lái)勉勵(lì)自己。產(chǎn)品嚴(yán)格按照ISO9001標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)，廣泛用應(yīng)于環(huán)保、給排水、建筑、石油、化工、醫(yī)藥、電力等領(lǐng)域，深得用戶的好評(píng)。產(chǎn)品涵蓋管道泵、計(jì)量泵、排污泵、潛水泵、螺桿泵、自吸泵、多級(jí)泵、磁力泵、離心泵、隔膜泵、化工泵、齒輪油泵、衛(wèi)生泵、真空泵、消防泵、深井泵等系列。上海意嘉泵業(yè)產(chǎn)品素以工藝精湛、性能穩(wěn)定可靠、質(zhì)量?jī)?yōu)良享譽(yù)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)，在石油、化工、電力、市政、水利、建筑、環(huán)保、冶金、食品、醫(yī)藥等行業(yè)樹立了良好的口碑和品牌知名度。

在石油及天然氣的儲(chǔ)運(yùn)工作中，離不開管道、儲(chǔ)罐、泵。管道是輸送工具，儲(chǔ)罐是儲(chǔ)存設(shè)備，而泵是連接管道和儲(chǔ)罐的輸送動(dòng)力。任何一個(gè)煉廠或油庫(kù)都離不開泵，作為一個(gè)化工設(shè)計(jì)工作者，在進(jìn)行設(shè)計(jì)工作的時(shí)候不可避免的會(huì)遇到泵的選型問(wèn)題，如何合理的對(duì)泵進(jìn)行選型是設(shè)計(jì)工作中的一個(gè)重要部分。本文將結(jié)合某項(xiàng)目中的實(shí)際數(shù)據(jù)闡述了泵選型的初步計(jì)算，從而滿足整體的工藝設(shè)計(jì)。
 
1 影響泵選型的基本參數(shù)

1.1  儲(chǔ)運(yùn)用泵的類型選擇
煉油廠、石油化工廠和油庫(kù)的液體原料、成品油和副產(chǎn)物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)中，物料的操作溫度一般都在100℃以下。輸轉(zhuǎn)物料用泵一般為間斷操作，一泵多用，備用泵少；一般要求泵的吸入口為水平方向。對(duì)于輸送易凝物料的泵要求有防凝措施。
1）裝卸用泵，一般要求流量大，揚(yáng)程低。對(duì)于沿海裝卸油輪用泵其流量可達(dá)1000至3000m³/h。一般選用單級(jí)離心泵，尤其是管道泵用的比較普遍。物料粘度較大時(shí)，例如燃料油或減壓塔底油。只要其效率粘度換算系數(shù)不小于0.7時(shí)，仍可選用離心泵，否則可選用螺桿泵或往復(fù)泵。
2）物料調(diào)合用泵，一般多用大流量低揚(yáng)程的單級(jí)離心泵或管道泵。
3）物料輸轉(zhuǎn)用泵，多用流量較大、揚(yáng)程適中的離心泵。廠區(qū)之間輸轉(zhuǎn)用泵常為揚(yáng)程較高的多級(jí)離心泵。
4）儲(chǔ)罐區(qū)抽送底油或清罐用泵一般用電動(dòng)往復(fù)泵或蒸汽往復(fù)泵。
5）化學(xué)藥劑如液堿、硫酸等一般用耐腐蝕離心泵。
6）潤(rùn)滑油多用離心泵或螺桿泵。
7）鐵路洗罐站抽吸底油、熱水采用水環(huán)式真空泵；油罐車上卸一般采用潛油泵。
在選擇合適的泵之前，首先要根據(jù)介質(zhì)的性質(zhì)和現(xiàn)場(chǎng)條件等因素確定需要的泵類型，以方便進(jìn)行下一步設(shè)計(jì)工作。

1.2 流量參數(shù)
泵的流量是指單位時(shí)間內(nèi)泵排出口所輸出的液體量。泵制造廠用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)繪制的流量—揚(yáng)程（Q—H）曲線，用以表示Q—H的變化關(guān)系。
在考慮流量因素時(shí)，應(yīng)綜合考慮業(yè)主的油品周轉(zhuǎn)量需求和管徑及經(jīng)濟(jì)流速等因素。如在設(shè)計(jì)裝車泵考慮流量因素時(shí)，應(yīng)根據(jù)裝車鶴位的裝車流量來(lái)選定泵的流量，使泵在額定的工作范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，以獲得最經(jīng)濟(jì)、最合理的使用效果；在技改項(xiàng)目中，往往管道已定不做改動(dòng)，需要更換泵，如在這種情況下想提高流量需綜合考慮在已有管徑下介質(zhì)能否達(dá)到經(jīng)濟(jì)流速。

1.3 流量參數(shù)
泵的揚(yáng)程是指單位重量液體通過(guò)泵所獲得的能量增值。泵樣本或銘牌上給出的泵揚(yáng)程是以水為基準(zhǔn)測(cè)試得出的。對(duì)離心泵來(lái)說(shuō)，在任何條件下，恒轉(zhuǎn)速下泵的揚(yáng)程與液體的密度無(wú)關(guān)。而壓力增值與密度有關(guān)。
泵的揚(yáng)程H可用能量平衡方程（伯努利方程）確定，方程如下： 

 
在選用泵的揚(yáng)程時(shí)，根據(jù)伯努利方程可計(jì)算出泵所需要的揚(yáng)程，結(jié)合泵廠家樣本可選擇合適的揚(yáng)程，從而滿足工藝管道的需求

1.4 汽蝕余量因素
在選擇泵時(shí)，要考慮汽蝕余量的因素。
1）汽蝕現(xiàn)象：泵第一級(jí)葉輪進(jìn)口處的壓力低于液體在該溫度下的飽和蒸汽壓時(shí)，液體開始?xì)饣瑫r(shí)還可能有溶解在液體內(nèi)的氣體從液體中逸出，形成大量小氣泡（空化）。當(dāng)這些小氣泡隨液體流到葉輪流道內(nèi)壓力高于臨界值的區(qū)域時(shí)，小氣泡就會(huì)重新凝結(jié)、潰滅。這時(shí)周圍的液體就以極高的速度向空化點(diǎn)沖來(lái)，液體質(zhì)點(diǎn)互相撞擊形成局部水力沖擊。這種水力沖擊速度很快，頻率達(dá)每秒鐘數(shù)千、甚至幾萬(wàn)次，使葉輪金屬表面很快因疲勞而剝蝕。這種氣化和凝結(jié)過(guò)程中產(chǎn)生對(duì)泵的沖蝕、振動(dòng)和使泵性能下降的現(xiàn)象，稱之為氣蝕現(xiàn)象。
2）氣蝕余量（NPSH）：又稱凈正吸入頭，指泵進(jìn)口處單位重量液體所具有的超過(guò)氣化壓力的富余能量，即泵進(jìn)口處的壓力（絕壓）減液體汽化壓力（絕壓）。
3）泵必需氣蝕余量（NPSH)r：是指泵進(jìn)口處所必需具有的超過(guò)液體氣化壓力的能量；是指泵工作時(shí)不產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象所必需具有的富余能量；是泵本身具有的一種特性，由泵制造廠通過(guò)試驗(yàn)測(cè)定。
影響（NPSH)r大小的主要因素是泵的結(jié)構(gòu)，如吸入室與葉輪進(jìn)口的幾何形狀，以及泵的轉(zhuǎn)速和流量等，而與吸入管道系統(tǒng)無(wú)關(guān)。所以（NPSH)r的大小，一定程度上是一臺(tái)泵本身抗氣蝕性能的標(biāo)志，也是離心泵的一個(gè)重要性能參數(shù)。
4）有效氣蝕余量（NPSH)a：是進(jìn)口側(cè)系統(tǒng)提供給泵進(jìn)口處超過(guò)液體氣化壓力的能量。它的大小與泵系統(tǒng)的操作條件有關(guān)，而與泵本身的結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)關(guān)，故也稱為泵系統(tǒng)的有效氣蝕余量。為了使泵能正常操作而不產(chǎn)生氣蝕，必需使（NPSH)a值大于(NPSH)r值。有效氣蝕余量（NPSH)a可用下式表示：

2.選型實(shí)例
2.1 泵類型的選擇
例如，原油、燃料油泵房中的油品為高粘度油品，運(yùn)動(dòng)粘度為500mPa.s，泵房中的已有泵全部為離心泵，在對(duì)工藝流程進(jìn)行改造時(shí)，需要增加4臺(tái)泵以滿足工藝需求，考慮到油品特性和雙螺桿泵具有自吸能力強(qiáng)、低噪音、無(wú)脈動(dòng)、對(duì)介質(zhì)無(wú)乳化剪切作用和高效率的特點(diǎn)，新增4臺(tái)泵全部為雙螺桿泵。

2.2 流量參數(shù)的計(jì)算
以某產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)項(xiàng)目乙醇汽油調(diào)和設(shè)施單元為例，對(duì)三個(gè)汽油裝車鶴位進(jìn)行改造，新增乙醇線，接入上述三個(gè)汽油裝車鶴位上，將乙醇與汽油按1:10的比例混合后進(jìn)行裝車。在確定新增泵的流量時(shí)，參考汽油裝車泵的流量為85m3/h，按照1:10的體積比混合，乙醇裝車泵的流量應(yīng)為8.5m3/h，在對(duì)照泵廠家樣本之后，最終選擇了額定流量為10 m3/h的離心泵，正常工作時(shí)開泵的流量為8.5m3/h。另外，在一些改造項(xiàng)目中，往往管道已定，在流速選擇中，要選擇合適的流量來(lái)盡量滿足推薦流速。表1為部分油品流體的推薦流速：

2.3. 揚(yáng)程的計(jì)算
若已知原油、燃料油泵房的原油和燃料油經(jīng)新增泵加壓后遠(yuǎn)輸至10km外的煉廠的罐區(qū)，外輸管徑為DN400，取原油、燃料油的粘度為500mm2/s，流量已定為500m3/h，取油品的密度約為900kg/m3，現(xiàn)求泵的揚(yáng)程?？芍猀=500m3/h≈0.139m3/s。所以：

因?yàn)殚L(zhǎng)輸至地方煉廠庫(kù)區(qū)還需要預(yù)留0.2~0.3MPa的壓力，可得P≈1.4MPa，揚(yáng)程H=1400000÷900÷9.8≈156m。從而滿足工藝需求。

2.4.汽蝕余量的計(jì)算
為避免發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，必須使有效氣蝕余量大于必需氣蝕余量，必需氣蝕余量為泵本身特性，只與泵結(jié)構(gòu)有關(guān)，所以在結(jié)合泵廠家樣本查得必需汽蝕余量之后，需對(duì)泵系統(tǒng)有效汽蝕余量進(jìn)行計(jì)算，若不符合有效氣蝕余量大于必需氣蝕余量，則無(wú)法滿足工藝需求。
以原油、燃料油泵房新增管輸螺桿泵為實(shí)例，穩(wěn)定原油的飽和蒸汽壓一般小于0.1MPa（小于當(dāng)?shù)卮髿鈮海?，?jīng)確認(rèn)，取0.07MPa。燃料油飽和蒸汽壓取0.045MPa。從罐區(qū)沿程摩阻至泵入口當(dāng)量長(zhǎng)度取300m，泵入口管徑為DN450，計(jì)算得沿程摩阻約為2m。原油泵房中新增一臺(tái)高壓螺桿泵，必需汽蝕余量為3.5m，根據(jù)有效汽蝕余量的計(jì)算公式:

可得有效汽蝕余量均大于必需氣蝕余量，所以不會(huì)發(fā)生氣蝕現(xiàn)象，滿足要求。

 
3.總結(jié)
本文對(duì)泵的選型需要考慮的因素和基礎(chǔ)參數(shù)計(jì)算進(jìn)行了分析，并較為系統(tǒng)的總結(jié)了泵的初步選型的步驟和方法。以實(shí)際項(xiàng)目的實(shí)例計(jì)算，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件和已知數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算，最終結(jié)合廠家樣本和業(yè)主需求選擇泵的型號(hào)和參數(shù)，并完全符合工藝需求。

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