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中 国 石 化 集 团 兰 州 设 计 院 标 准 SLDI 233A17-98 SLDI 233A17-98 0 新 编 制 全部 修改 标记 简 要 说 明 修改 页码 编制 校核 审核 审定 日期 1999 - 05 - 21 发布 1999 - 06 - 01 实施 中国石化集团兰州设计院 泵的系统特性计算泵的系统特性计算 和设备相对安装高度的确定和设备相对安装高度的确定 目 次 1 范 围 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 1 1.1 本规定适用于离心泵和往复泵的管路系统 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 1 1.2 离心泵的系统特性计算也适用于转子泵和旋涡泵 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 1 2 泵的管路系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 1 2.1 泵的管路系统的基本类型 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 1 2.2 泵的管路系统流速、管径选择 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 1 2.3 泵的管路系统的压力降计算 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 1 2.4 泵的管路系统的压力降控制 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 1 3 泵的系统特性计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 1 3.1 泵的净正吸入压头NPSH计算 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 6 3.2 泵的压差计算 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 8 3.3 泵的最大关闭压力计算 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 8 3.4 泵的允许吸上真空高度及泵的安装高度 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 8 4 泵系统特性计算举例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 9 4.1 泵系统特性计算接收专业条件和提交专业条件 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 9 4.2 泵计算表及说明 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 9 4.3 泵系统特性计算举例 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 9 5 保证泵工艺系统正常运行措施⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 13 5.1 泵的选择 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 13 5.2 防气蚀措施 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 13 5.3 防断液措施 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 13 5.4 提高往复泵容积效率注意事项 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 14 6 设备相对安装高度的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 14 6.1 设备的安装高度在技术上要满足两项基本要求 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 14 6.2 由系统水力学要求确定的设备相对安装高度 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 14 7 泵计算表和泵计算表举例⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 14 7.1 泵计算表 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 14 7.2 离心泵计算表使用举例 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 15 7.3 往复泵计算表使用举例 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 15 8 符号说明 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 19 工程设计标准 中国石化集团兰州设计院 SLDI 233A17-98 实施日期1999. 06. 01 第 1 页 共 20 页 1 泵的系统特性计算和设 备相对安装高度的确定 1 范围 1.1 本规定适用于离心泵和往复泵的管路系统，提出了泵的系统特性计算和泵计算表，介绍保证泵的 工艺系统正常运行措施和确定设备的相对安装高度的方法。 1.2 离心泵的系统特性计算也适用于转子泵和旋涡泵。 2 泵的管路系统 2.1 泵的管路系统的基本类型 2.1.1 泵的管路系统分为吸入管路和排出管路。吸入管路和排出管路包括管径和流量不变管路、变径 而流量不变管路、分支管路不同管段的管径和流量不同几种情况。 2.1.2 吸入管路分为吸上和灌注两种。管路上附件主要包括换热器、过滤器、阀门、管件、缓冲罐对 往复泵等。 2.1.3 排出管路附件主要包括换热器、炉子、分离器、控制阀、流量计、限流孔板、喷头、管件、缓 冲罐对往复泵等。 2.1.4 任一台泵的管路系统是以上吸入管路和排出管路各种情况的任一组合。 2.2 泵的管路系统流速、管径选择 2.2.1 水和物性与水近似的液体 离心泵吸入管内流速为 1.52m/s常温，或 0.51.5m/s70110℃；排出管内流速为 1.53m/s。往 复泵吸入管内流速为 0.51.5m/s，排出管内流速为 1～2m/s。 2.2.2 管路的管径是由流速及相应的允许压力降来确定。 2.3 泵的管路系统的压力降计算 2.3.1 泵的管路系统的压力降包括管道包含管件压力降、设备进出口压力降、控制阀压力降、设备 压力降、流量计压力降、孔板压力降等。 2.3.2 管道压力降、设备进口压力降、控制阀压力降、流量计孔板型压力降、限流孔板压力降由工 艺系统专业按要求进行计算。 2.3.3 设备压力降、流量计非孔板型压力降由化工工艺、自控等有关专业提出。 2.4 泵的管路系统的压力降控制 2.4.1 泵吸入管和排出管的单位管长压力降一般由计算而定，有的系统由于经济原因及操作要求，可 作限定。 2.4.2 泵吸入管路压力降一般控制在 20mm 液柱/m 管以内， 当输送液体温度高于 70℃或处于平衡状 态时，应控制在 6mm 液柱/m 管以内。 2.4.3 泵排出管路压力降随流量不同而控制范围不同，见下表。 流 量 m3/h 单位管长压力降 kPa/m ＜34 34110 ＞110 0.351.38 0.230.92 0.120.46 2.4.4 表中所提及的数据均为一般情况下的控制范围，在实际使用过程中应注意到流体性质、操作工 况、安装位置及泵的类型，并根据安全和经济的原则来确定泵的吸入管和排出管的流速及允许压力降。 3 泵的系统特性计算 3.1 泵的净正吸入压头NPSH计算 3.1.1 NPSHr、NPSHa 定义及其关系 a 泵入口处压力最低点单位质量液体所具有的能量静压能和动能与输送液体在工作温度下的 饱和蒸汽压头之差称为泵的净正吸入压头 NPSHNet Positive Suction Head， 也称作泵的气蚀余量。 泵的 净正吸入压头分为需要的净正吸入压头或称为净正吸入压头必需值，标记为 NPSHrNPSH Required 或 NPSHR 和有效的净正吸入压头或称为净正吸入压头有效值，标记为 NPSHaNPSH Available或 NPSHA。 b 为保证泵正常运转而不发生气蚀，净正吸入压头必须大于某一指定最小值，该最小值称为泵需 SLDI 233A17-98 2 要的净正吸入压力NPSHr。NPSHr 与泵的类型和结构设计有关，并随泵的转速和流量而变，NPSHr 越小，泵抗气蚀能力越强。NPSHr 一般由泵制造厂测定提供。NPSHr 的测定条件是按输送 20℃时的 清水。若无泵制造厂提供的 NPSHr 或泵送流体不同于 NPSHr 的测定条件，可按本规定 3.1.2 中的公式 进行计算或校正。 c 在给定了装置的设备、管道配置之后，泵吸入系统给予泵的净正吸入压头称为泵系统有效的净 正吸入压头NPSHa，NPSHa 只与装置系统有关而与泵本身特性无关。 d 为保证泵能正常运转而不发生气蚀，必须使 NPSHa＞NPSHr，而一般情况下至少要大 0.3m， 对于有些输送条件如输送近似沸点的液体则应 NPSHa≥1.3NPSHr。 3.1.2 NPSHr 的计算和校正 a NPSHr 的计算 应尽量采用泵制造厂给出的 NPSHr，当无泵制造厂提供的 NPSHr 时，可按式3.1-1进行估算 NPSHr nV S d 4 3 3.1-1 式中NPSHr 泵需要的净正吸入压头，m； n 泵的转速，r/min； Vd 泵的设计流量，m3/min； S 泵吸入比转速，m3/minmr。 一般离心泵，不管比转速多大，吸入比转速均可用 1200，则式3.1-1可简化为 NPSHrnVd − 78410 54 32 3 . // 3.1-2 特殊设计的泵，如高速度及 NPSHa 不能取得很大时，叶轮要进行特殊设计，其 S 值实际可达到 1500～1600，计算 NPSHr 时应予考虑。 b NPSHr 的校正 1 当泵输送的流体不同于 20℃的清水时，NPSHr 应按式3.1-3进行校正 NPSHrNPSHϕγω 式中ϕ 相对于水的需要净正吸入压头的修正系数； NPSHrw 输送 20℃清水时需要的净正吸入压头即泵制造厂所提供的 NPSHr，m。 2 输送牛顿型流体中的油、药液等粘性和腐蚀性液体、非牛顿型流体的固体颗粒均匀分布于液体 中的泥浆， 以及分布不均匀但其流动可近似看作是牛顿型流体和非牛顿型流体的简单组合而成的两相流 纸浆等，与输送清水相比，具有明显地不易引起气蚀的趋势，但其热力学性质还没完全掌握，ϕ值难以 确定且又小于 1，NPSHr 可以不校正，把它作为外加的安全因素。 3 输送热水或非粘性液态烃粘度比水小时， 泵可以在比输送 20℃清水时需要的净正吸入压头小 的情况下运行。 图 3.1-1 为估算输送非粘性液态烃时泵的 NPSHr 修正图， 根据输送温度下液态烃的相对 密度与饱和蒸气压查得ϕ值，从而求出输送非粘性液态烃时的 NPSHr。当输送温度下烃的蒸气压低于 100kPa 时，ϕ值等于 1。 3.1.3 NPSHa 的计算及有关参数的选择 3.1.3.1 离心泵的 NPSHa 计算 输送温度下烃的相对密度 图 3.1-1 输送非粘性烃类时泵的 NPSHr 修正图图 3.1-1 输送非粘性烃类时泵的 NPSHr 修正图 SLDI 233A17-98 3 离心泵的 NPSHa 可按式3.1-4进行计算 NPSHa PP H PPK ve − − 1 1 11 2 981981. .γγ ∆∆ 3.1-4 式中 NPSHa 泵有效的净正吸入压头，m； P1 泵吸入侧容器最低正常工作压力，kPa； Pv 泵进口条件下液体饱和蒸气压，kPa； H1 从吸入液面到泵基础顶面的垂直距离，灌注时 H1取“” ，吸上时 H1取“－” ，m 注； ΔP1 从吸入容器出口至泵吸入口之间的正常流量下管道摩擦压力降包括管件、阀门等， kPa； ΔPe1 正常流量下泵吸入管道上设备压力降之和包括设备管口压力降，kPa； γ 泵进口条件下液体的相对密度； K 泵流量安全系数，为泵的设计流量与正常流量之比。 3.1.3.2 往复泵的 NPSHa 计算 往复泵的 NPSHa，可按式3.1-5进行计算 NPSHa PP H PKPK H vacce acc − − − 1 1 1 2 1 2 1 981981. .γγ ∆∆ 3.1-5 式中 H1acc 往复泵吸入管线加速度损失其计算见式 3.1-6，m 液柱； Kacc 往复泵脉冲损失系数。 其余符号意义同式3.1-4。 由于往复泵是周期性地间歇吸液排液，进液排液流速也随之有周期性地变化，从而使摩擦损失 发生变化并产生加速度损失。 a 摩擦损失变化 1 泵吸入排出管道上未安装缓冲罐或其它缓冲装置亦称脉冲衰减器或空气罐时，管道摩擦损 失应按恒定流动情况计算，所用流量为泵的设计流量乘以表 3.1-1 中往复泵脉冲损失系数。 表 3.1-1 往复泵脉冲损失系数Kacc 缸 数 单 作 用 双 作 用 单缸 双缸 三缸 四缸 其它 3 2 2 1.5 1.3 2 1.5 1.3 1.3 1.3 2 泵吸入排出管道上安装有缓冲罐时，不管泵的型式如何，脉冲损失系数均取 1.2，即计算摩擦 损失时，采用的流量取泵的设计流量的 1.2 倍。 b 加速度损失 1 泵吸入管道上未安装缓冲罐时，加速度损失按式3.1-6计算； H LVRC DK acc d l 1 1 1 2 36 3.1-6 式中 H1acc 往复泵吸入管道加速度损失，m 液柱； L1 泵吸入管道直线长度，m； Vd 泵的设计流量，m3/h； C 泵型系数见表 3.1-2； D1 泵吸入管道内径，mm； Kl 液体校正系数见表 3.1-3； 注 从理论上讲 H1的含义应为从吸入液面到泵轴叶轮中心的垂直距离， 但工程设计中通常在进行泵的系统特性计算时， 还不知道泵的几何尺寸，为工程计算方便，在进行泵的系统特性计算时，H1取从吸入液面的泵基础顶面的垂直距离，本 规定中后面所涉及的 H2及 Hg同理。 SLDI 233A17-98 4 R 往复泵往复次数，min-1。在不知道泵的往复次数时，蒸汽直接驱动的往复泵，R 取 20min-1； 电动机或汽轮驱动的往复泵，R 取 350min-1。 2 泵排出管道上未安装缓冲罐时，加速度损失按式3.1-7计算 H LVRC DK acc d l 2 2 2 2 36 3.1-7 式中 H2acc 往复泵排出管道加速度损失，m 液柱； L2 泵排出管道直线长度，m； D2 泵排出管道内径，mm。 其余符号意义同式3.1-6。 表 3.1-2 往复泵泵型系数C 缸 数 单作用电动泵或汽轮机驱动泵双作用电动泵或汽轮机驱动泵蒸汽直接驱动的往复泵 注 单 缸 0.4 0.2 0.066 双 缸 0.2 0.115 0.066 三 缸 0.066 0.066 四 缸 0.05 0.04 五 缸 0.04 0.04 七 缸 0.028 0.028 其 它 0.04 0.04 注如果蒸汽驱动的泵是靠曲柄和飞轮驱动，可使用电动泵或汽轮机驱动泵的“C”值。 表 3.1-3 液体校正系数（K1） 流 体 名 称 校 正 系 数 热油 2.5 大部分烃类 2.0 胺、水、乙二醇 1.5 热水 1.4 3 吸入排出管道上安装有缓冲罐时，泵至缓冲罐之间的加速度损失按式3.1-6和式3.1-7计算， 吸入排出容器至缓冲罐之间的加速度损失取按式3.1-6和式3.1-7计算值的 10％，然后把两段管道的 加速度损失相加，即为吸入排出管道的总加速度损失。 3.1.3.3 NPSHa 计算注意事项 a 确定吸入损失时应注意 1 管径为内径； 2 流量为泵的设计流量，若用正常流量计算，则各项损失要乘以流量安全系数的平方； 3 对在正常操作中几台并联运转的关键泵，应估计到一台泵突然损坏时的有效净正吸入压头，此 值通常是减小； 4 当吸入侧容器标高由需要的净正吸入压头确定时， 吸入管道的总摩擦损失不应超过 0.6m 液柱； 5 当吸入侧容器标高不是由需要的净正吸入压头确定时，吸入管道的总摩擦损失可超过 0.6m 液 柱，推荐作法是按控制单位压力降 0.230.46kPa/m 来确定吸入管道和进泵管道的管径。 b 吸入侧容器的工作压力为正常出现的最低工作压力。 c 吸入侧容器的液面标高“L”应取正常出现的最低情况，当化工工艺专业未提供时，可参见图 3.1-2 所示。 d 泵入口液体的饱和蒸汽压应取正常出现的最高工作温度下的值。 e 往复泵加速度损失计算式适用于无弹性较短的吸入管。 总之，计算泵的 NPSHa，应选择正常出现的最不利条件下的数据进行计算，以保证泵不发生气蚀 而可靠地运行。 SLDI 233A17-98 5 3.1.4 NPSHa 的安全裕量 从 3.1-3 中 NPSHa 计算结果减去安全裕量，即为泵系统的最终有效净正吸入压头。 往复泵不计安全裕量，它已包括在摩擦损失和加速度损失计算中。 对一般离心泵，NPSHa 的安全裕量取 0.61.0m，但对不同类型和不同用途的离心泵，NPSHa 的安 全裕量也不同，见表 3.1-4. 表 3.1-4 泵NPSHa的安全裕量 序号 泵的类型和用途 说 明 注 安全裕量 m 1 锅炉给水泵及锅炉给水循环泵、卧式冷凝器热冷凝液泵 7,9,13 2.1 2 减压塔釜液泵 4,6,7,9,10,11,12,13 2.1 3 立式和卧式表面冷凝器热冷凝液泵 5,7,8,9,13 0.3 4 常温常压冷却水泵 1,2,5,9,13 0.6 5 吸入压力＜70kPa表的泵 5,7,9,13 0.6 6 多级泵和双吸叶轮泵 9,13 0.6 7 自动启动泵 9,13 0.6 8 吸收塔釜液泵和送液温度在 15.5205℃之间的 CO2汽提塔等类似的泵 9,13 2.1 9 其它用途的泵，如将容器架高提高 NPSHa 的泵 9,13 0.6 10 用于输送平衡液体和在蒸汽分压下的液体的泵 5,9,13 0.31.2 11 用于输送非平衡液体的泵 3,9,13 0.6 注1 在计算 NPSHa 时，不应包括吸上式冷却水泵吸入管口以上的浸没液柱头。 2 对立式和卧式冷却水泵应有足够的浸没深度。 3 如果液体溶解有气体，则假定液体处在它的平衡压力和温度下，即容器压力等于蒸汽压力。 4 NPSHa 计算不应包括汽提用蒸汽的裕量。 5 总的摩擦损失应限定在 0.3m 液柱以内。 6 吸入管内径应按单位压力降小于 0.23kPa/m 来确定。 图 3.1-2 泵吸入侧容器内液面参考标高密闭容图 3.1-2 泵吸入侧容器内液面参考标高密闭容 地下卧式容器 满流回流容器 管口以上 0.15m∼0.3m SLDI 233A17-98 6 7 这些泵应安装“T”型过滤器。 8 这些泵的吸入管应从容器分别引出。 9 双吸叶轮泵的配管必须避免液流分配的不均匀情况。 10 对减压分离塔，其底部抽出管用一根或是用两根要根据管道布置确定。 11 减压塔釜液泵尽量靠近减压塔布置。 12 减压塔釜液泵的备用泵一般不应作为其它泵的公用的备用泵，在无法避免时，减压塔釜液泵的备用泵布 置必须尽量靠近减压塔釜液泵，其位置由减压塔釜液泵确定，以不影响作为减压塔釜液泵备用泵的功能 为准。 13 一般卧式冷却水泵的吸入管摩擦损失可用异径管公式计算。 3.2 泵的压差计算 3.2.1 泵吸入压力和最大吸入压力计算 a 泵吸入压力计算 泵的吸入压力按流量不同可分为正常流量下的吸入压力和设计流量下的吸入压力。 1 正常流量下泵的吸入压力由式3.2-1计算 PPHPKP H K nsacce acc −− 111 2 1 1 9 81 9 81 . . γ γ ∆∆ 3.2-1 式中 Pns 正常流量下泵的吸入压力，kPa； Kacc 往复泵脉冲损失系数，见表 3.1-1，离心泵 Kacc取 1; H1acc 往复泵吸入管道加速度损失，m 液柱，对离心泵 H1acc取 0。 式中其余符号意义同前。 2 设计流量下泵的吸入压力由式3.2-2计算 PPHPKPKH dsacceacc −− 111 2 1 2 1 9 819 81..γγ∆∆ 3.2-2 式中 Pds 设计流量下泵的吸入压力，kPa。 式中其余符号意义同前。 b 泵最大吸入压力计算 泵的最大吸入压力是指泵吸入处可能出现的最高压力， 为泵吸入侧容器由于不正常情况可能出现的 最高压力及产生的最高液位的净压力之和，如式3.2-3所示。 PPH s.m axm axm ax . 1.1. 9 81γ 3.2-3 式中 Ps.max 泵的最大吸入压力，kPa； P1.max 泵吸入侧容器可能出现的最高压力， 若有安全阀或爆破片， 取整定压力或设计爆破压力， kPa； H1.max 从吸入侧容器可能出现最高液面到泵基础顶面的垂直距离，m； γ 泵进口条件下液体的相对密度。 3.2.2 泵压差和泵排出压力计算 a 泵压差计算 1 泵出口无控制阀的系统 设计流量下，泵最小压差按式3.2-4计算 ][81. 9 21 2 211212min.eeaccp PPKPPHHPPP∆∆∆∆−−∆γ KHH accacc 2 12 9 81.γ 3.2-4 式中 ΔPp.min 设计流量下泵最小压差，kPa； H2 泵出口必须达到的最高点距泵基顶面的垂直距离，m； P2 泵排出侧容器正常出现的最高压力，kPa； ΔP2 泵出口管道包括管件、阀门等正常流量下总摩擦压力降，kPa； ΔPe2 正常流量下泵排出管道上设备压力降之和包括工业炉、过滤器、换热器、孔板、喷 头、流量计、设备进出管口压力降等，kPa； H2acc 往复泵排出管道加速度损失，m 液柱，见式3.1-7，对离心泵 H2acc取 0。 式中其余符号意义同前。 ΔPp.min经取整小数点后及个位数四舍五入后加 30kPa 即为泵设计流量下泵的压差ΔP。 SLDI 233A17-98 7 2 泵出口有控制阀的系统 泵出口管道上有控制阀时，要分析系统情况，确定控制阀压降。一般控制阀允许压降要占整个管道 系统可变压降不包括控制阀压降的 25％以上正常工作条件下，并且控制阀正常流量下允许压降值要 大于 70kPa，正常流量时控制阀允许压降下的计算流通系数Cvc正常与所选控制阀本身流通系数Cv 之比 C C VC V 为 0.51， 控制阀公称直径须小于或等于管道公称直径， 只有这样才能保证控制阀良好 运行，否则要重新选择控制阀或改变管道设计包括改变管径、管道上附件及管道配置。 由上述压降经验数据，按式3.2-5计算控制阀流通系数Cvc设计，并以此初步确定控制阀尺寸和 流通系数Cv。 Cvc设计10Vdv γ ∆Pn 3.2-5 式中 Cvc设计 设计流量时控制阀允许压降下的计算流通系数； ΔPn 控制阀压降经验数据，一般取 70kPa； Vdv 通过控制阀的设计流量，m3/h。 式中其余符号意义同前。 要使控制阀具有良好调节性能， 系统应满足控制阀压降要求， 在设计流量下控制阀必须的最小压降 按式3.2-6计算 ∆P V C v dv v .min 100 2 γ 3.2-6 式中 ΔPv.min 设计流量下控制阀必须的最小压降，kPa； Cv 选定的控制阀的流通系数。 式中其余符号意义同前。 泵在设计流量下必须的最小压差有控制阀时按下式计算 ∆∆PPPPHH pv.m i n.m i n .−− 2121 9 81γ [].∆∆∆∆PPKPPKHH acceeaccacc12 2 12 2 12 9 81γ 3.2-7 式中符号意义同前。 ΔPp.min经取整小数点后及个位数四舍五入后加 30kPa，并且当式3.2-10和式3.2-11成立时，即 为泵在设计流量下的压差ΔP。 当按上述确定了泵的压差后， 在正常流量下由于系统管路的可变压降比设计流量下低， 则此时控制 阀允许压降要比其在设计流量下必须的最小压降要大。 正常流量下控制阀允许压降按下式计算 ∆∆∆∆∆PPKPPKP vvacce − .m i n [] 2 12 2 2 1 9 811 1 12 ./ .m i n γ−−KHHPP accaccp ∆∆ 3.2-8 式中 ΔPv 正常流量下控制阀允许压降，kPa； ΔP 泵设计流量下的压差，kPa； ΔP－ΔPp.min 泵压差的圆整值，kPa。 式中其余符号意义同前。 正常流量下控制阀允许压降条件下的计算流通系数Cvc正常按式3.2-9计算 Cvc正常10Vnv γ ∆Pv 3.2-9 式中 Cvc正常 正常流量时控制阀允许压降下的计算流通系数； Vnv 通过控制阀的正常流量，m3/h； 式中其余符号意义同前。 选定的控制阀必须满足 正常 SLDI 233A17-98 8 v C Cvc 0.5∼1 3.2-10 25. 0 2 2 2 ∆∆ ∆ eacc v PKP P 3.2-11 b 泵压头扬程计算 H P ∆ 9 81.γ 3.2-12 式中 H 泵设计流量下的压头扬程，m液柱。 式中其余符号意义同前。 c 泵排出压力计算 正常流量下 PndPnsΔP 3.2-13 式中 Pnd 正常流量下泵的排出压力，kPa。 式中其余符号意义同前。 设计流量下 PddPdsΔP 3.2-14 式中 Pdd 设计流量下泵的排出压力，kPa。 式中其余符号意义同前。 3.3 泵的最大关闭压力计算 3.3.1 离心泵 泵的最大关闭压力，是指离心泵在关闭出口阀门即流量为零时的泵出口表压力，此值可由泵制造 厂提供的零流量扬程来计算。由于管道的事故压力要根据泵的关闭压力来确定，故在PI图A版阶段必 须估算此值，待泵制造厂资料到后，取泵的零流量扬程加Ps.max算出实际关闭压力。在估算时对一般离 心泵，在蹩压时按压力升高20％计算，离心泵的最大关闭压力按式3.3-1计算 Pc.maxPs.max1.2ΔP 3.3-1 式中 Pc.max 泵的最大关闭压力，kPa。 式中其余符号意义同前。 3.3.2 往复泵 往复泵其流量与压头扬程无直接关系，只要往复泵驱动机功率、泵和管道的强度足够，理论上它 的压头扬程是没有限制的。因此往复泵运转时，不允许将其排出阀门关死，否则泵驱动机、泵或管道 会损坏，往复泵不存在最大关闭压力。 3.4 泵的允许吸上真空高度和泵的安装高度 3.4.1 泵的允许吸上真空高度 泵不发生气蚀，其入口处允许的最低绝对压力表示为真空度，以液柱高度表示，称为泵的允许吸 上真空高度。由泵制造厂在大气压为10m水柱以20℃清水进行气蚀试验测得。若输送介质或工作条件 与试验条件不同时，要对泵的允许吸上真空高度进行校正。泵在工作条件下的允许吸上真空高度按式 3.4-1计算。 γ 1 ]24. 0 81. 9 10 81. 9 [ v −−− PP HH a sws 3.4-1 允许吸上真空高度与泵需要的净正吸入压头的关系，如式3.4-2。 NPSHr g uPP H a s − − 281. 9 2 v γ 3.4-2 以上两式中 Hs 泵在工作条件下的允许吸上真空高度，m液柱； Hsw 泵在试验条件下的允许吸上真空高度由泵制造厂提供，m水柱； Pa 泵安装地区大气压力，kPa； 正常 SLDI 233A17-98 9 γ 工作温度下输送液体的相对密度； u 泵进口液体平均流速，m/s； g 重力加速度，9.81m/s2； 10 试验条件下的大气压力，m水柱； 0.24 20℃清水的饱和蒸汽压，m水柱。 式中其余符号意义同前。 3.4.2 泵的安装高度 a 泵的安装高度计算 泵的安装高度是指泵轴中心线与泵吸入液面的垂直距离， 实际计算时是指泵基础顶面与泵吸入液面 的垂直距离，按式3.4-3计算 NPSHrH KPKPPP H acc eacc g −− ∆∆ − − 1 2 1 2 1v1 81. 9 81. 9 81. 9 γ γγ 3.4-3 式中 Hg 泵的几何安装高度，m。当其为正值时，表示泵基础顶面在吸入液面之上，即为吸上； 当其为负值时，表示泵基础顶面在吸入液面之下，即为灌注。 式中其余符号意义同前。 当泵吸入容器为敞口时，式3.4-3可简化如式3.4-4。 [] HH u g PKPKH gsacceacc − 2 1 2 1 2 1 2 981.∆∆γ 3.4-4 式中符号意义同前。 b 泵安装高度的确定原则 泵的安装高度的确定原则是保证泵在指定条件下工作而不发生气蚀。 泵的安装高度一般是由化工工 艺专业在设备建议布置图中提出，工艺系统专业计算NPSHa时进行校核，保证NPSHa超过NPSHr一 定余量。 当化工工艺专业未提供泵的安装高度时， 工艺系统专业可由初步选定的泵的NPSHr， 按式3.4-3 计算Hg，定出实际安装高度H，再核算NPSHa。在确定泵的实际安装高度时，灌注时应使H≥Hg，吸 上时应使H≤Hg。泵的安装高度采用泵可能最大使用流量流量增大，NPSHr增大，导致Hg发生变化 来计算外， 还应包括吸入管道压力降在使用后的增长因素， 要根据不同情况对计算的安装高度加以适当 的余量。 4 泵系统特性计算举例 4.1 泵系统特性计算接受专业条件和提交专业条件 4.1.1 需接受专业条件为 a 化工工艺专业提供的泵工艺数据表和设备压力降； b 换热器专业提供的换热器压力降； c 工业炉专业提供的炉子压力降； d 管道材料专业提供的管道分类、压力等级、法兰面形式等有关规定和规范； e 设备布置专业提供的设备布置图、设备标高等。 4.1.2 泵计算后提出的专业条件见院标工艺系统专业提交文件内容的规定SLDI 233A0296中的 “泵数据汇总表编制说明” 。 4.2 泵计算表及说明 为计算简便，将本规定中泵的进出口条件、压差、NPSHa等的计算表格化，见7.1中的表7.1。每 台泵的系统特性计算可按计算表中顺序逐项进行，计算表中有关项目的说明见“泵的系统特性计算”中 的有关说明和注意事项。 4.3 泵系统特性计算举例 4.3.1 离心泵 某装置解吸塔给料泵，正常流量为32.6m3/h，设计流量为37.49m3/h，流量安全系数1.15，输送流 体温度50℃，相对密度0.99，粘度0.8mPas，饱和蒸汽压力为59.8kPa50℃时，吸入侧容器压力为 101kPa，排出侧容器压力为588.4kPa。泵排出管线上有孔板和换热器，正常流量下压降分别为20kPa 和50kPa，流程简图如图4.3-1，试进行泵的系统计算，并填写泵计算表。 SLDI 233A17-98 10 解a 泵进出口管道压降计算 按管道压力降计算SLDI 233A1398第1章“单相流不可压缩流体”中方法计算单位管长压 降和当量长度。 正常流量32.6m3/h下单位管长压降DN150管为2.06mm液柱/m，DN125管为5.23mm液柱/m。 已知泵入口管道直管长度DN150段L15m，DN125段L3m；阀门、管件当量长度DN150段 Le10m，DN125段Le31m。 泵排出管道直管长度DN125段L2m，DN150段L34m；阀门管件当量长度DN150段Le134m， DN125段Le76m。 则正常流量下泵吸入管道和排出管道的压降分别为 ΔP115102.063315.23 229.32mm液柱2.23kPa ΔP22765.23341342.06 754.02mm液柱7.32kPa 泵进出管道其它压降 ΔPe10 ΔPe2205070kPa b NPSHa计算 γγ81. 9 81. 9 2 1e1 1 v1 KPP H PP NPSHa ∆∆ − − − −− 10159 8 9 810 99 0 80 3 02 231 15 9 810 99 2 . .. .. .. .. 4.44m液柱 NPSHa的安全裕量取0.6m，则最终的NPSHa为4.44-0.63.84m液柱。 c 泵吸入条件计算 正常流量下泵的吸入压力 PPHPPK nseacc − 1111 2 9 81.γ∆∆ 1019.810.50.99-02.2312 103.63kPa 设计流量下泵的吸入压力 22 1e111 81. 9KKPPHPP accds ∆∆−γ 1019.810.50.99-02.23121.152 102.91kPa 泵的最大吸入压力
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