《化工石油的儲存運輸?shù)谋眠x型和計算手冊》

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上海意嘉泵業(yè)制造有限公司是一家專業(yè)設計、開發(fā)、制造和銷售通用流體設備的股份制企業(yè)，公司堅持“平等互利、共同發(fā)展”的經(jīng)營方針，秉承“以質(zhì)量求生存、以誠信占市場、以科技求效益、以品牌促發(fā)展”的經(jīng)營理念來勉勵自己。產(chǎn)品嚴格按照ISO9001標準進行生產(chǎn)，廣泛用應于環(huán)保、給排水、建筑、石油、化工、醫(yī)藥、電力等領域，深得用戶的好評。產(chǎn)品涵蓋管道泵、計量泵、排污泵、潛水泵、螺桿泵、自吸泵、多級泵、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)量優(yōu)良享譽國內(nèi)外市場，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運工作中，離不開管道、儲罐、泵。管道是輸送工具，儲罐是儲存設備，而泵是連接管道和儲罐的輸送動力。任何一個煉廠或油庫都離不開泵，作為一個化工設計工作者，在進行設計工作的時候不可避免的會遇到泵的選型問題，如何合理的對泵進行選型是設計工作中的一個重要部分。本文將結合某項目中的實際數(shù)據(jù)闡述了泵選型的初步計算，從而滿足整體的工藝設計。
 
1 影響泵選型的基本參數(shù)

1.1  儲運用泵的類型選擇
煉油廠、石油化工廠和油庫的液體原料、成品油和副產(chǎn)物料儲運系統(tǒng)中，物料的操作溫度一般都在100℃以下。輸轉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，揚程低。對于沿海裝卸油輪用泵其流量可達1000至3000m³/h。一般選用單級離心泵，尤其是管道泵用的比較普遍。物料粘度較大時，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，仍可選用離心泵，否則可選用螺桿泵或往復泵。
2）物料調(diào)合用泵，一般多用大流量低揚程的單級離心泵或管道泵。
3）物料輸轉用泵，多用流量較大、揚程適中的離心泵。廠區(qū)之間輸轉用泵常為揚程較高的多級離心泵。
4）儲罐區(qū)抽送底油或清罐用泵一般用電動往復泵或蒸汽往復泵。
5）化學藥劑如液堿、硫酸等一般用耐腐蝕離心泵。
6）潤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)場條件等因素確定需要的泵類型，以方便進行下一步設計工作。

1.2 流量參數(shù)
泵的流量是指單位時間內(nèi)泵排出口所輸出的液體量。泵制造廠用實測數(shù)據(jù)繪制的流量—揚程（Q—H）曲線，用以表示Q—H的變化關系。
在考慮流量因素時，應綜合考慮業(yè)主的油品周轉量需求和管徑及經(jīng)濟流速等因素。如在設計裝車泵考慮流量因素時，應根據(jù)裝車鶴位的裝車流量來選定泵的流量，使泵在額定的工作范圍內(nèi)運動，以獲得最經(jīng)濟、最合理的使用效果；在技改項目中，往往管道已定不做改動，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)能否達到經(jīng)濟流速。

1.3 流量參數(shù)
泵的揚程是指單位重量液體通過泵所獲得的能量增值。泵樣本或銘牌上給出的泵揚程是以水為基準測試得出的。對離心泵來說，在任何條件下，恒轉速下泵的揚程與液體的密度無關。而壓力增值與密度有關。
泵的揚程H可用能量平衡方程（伯努利方程）確定，方程如下： 

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

1.4 汽蝕余量因素
在選擇泵時，要考慮汽蝕余量的因素。
1）汽蝕現(xiàn)象：泵第一級葉輪進口處的壓力低于液體在該溫度下的飽和蒸汽壓時，液體開始氣化，同時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，小氣泡就會重新凝結、潰滅。這時周圍的液體就以極高的速度向空化點沖來，液體質(zhì)點互相撞擊形成局部水力沖擊。這種水力沖擊速度很快，頻率達每秒鐘數(shù)千、甚至幾萬次，使葉輪金屬表面很快因疲勞而剝蝕。這種氣化和凝結過程中產(chǎn)生對泵的沖蝕、振動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，指泵進口處單位重量液體所具有的超過氣化壓力的富余能量，即泵進口處的壓力（絕壓）減液體汽化壓力（絕壓）。
3）泵必需氣蝕余量（NPSH)r：是指泵進口處所必需具有的超過液體氣化壓力的能量；是指泵工作時不產(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，由泵制造廠通過試驗測定。
影響（NPSH)r大小的主要因素是泵的結構，如吸入室與葉輪進口的幾何形狀，以及泵的轉速和流量等，而與吸入管道系統(tǒng)無關。所以（NPSH)r的大小，一定程度上是一臺泵本身抗氣蝕性能的標志，也是離心泵的一個重要性能參數(shù)。
4）有效氣蝕余量（NPSH)a：是進口側系統(tǒng)提供給泵進口處超過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，而與泵本身的結構尺寸無關，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，運動粘度為500mPa.s，泵房中的已有泵全部為離心泵，在對工藝流程進行改造時，需要增加4臺泵以滿足工藝需求，考慮到油品特性和雙螺桿泵具有自吸能力強、低噪音、無脈動、對介質(zhì)無乳化剪切作用和高效率的特點，新增4臺泵全部為雙螺桿泵。

2.2 流量參數(shù)的計算
以某產(chǎn)品質(zhì)量升級項目乙醇汽油調(diào)和設施單元為例，對三個汽油裝車鶴位進行改造，新增乙醇線，接入上述三個汽油裝車鶴位上，將乙醇與汽油按1:10的比例混合后進行裝車。在確定新增泵的流量時，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為8.5m3/h，在對照泵廠家樣本之后，最終選擇了額定流量為10 m3/h的離心泵，正常工作時開泵的流量為8.5m3/h。另外，在一些改造項目中，往往管道已定，在流速選擇中，要選擇合適的流量來盡量滿足推薦流速。表1為部分油品流體的推薦流速：

 

2.3. 揚程的計算
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)求泵的揚程?？芍猀=500m3/h≈0.139m3/s。所以：

因為長輸至地方煉廠庫區(qū)還需要預留0.2~0.3MPa的壓力，可得P≈1.4MPa，揚程H=1400000÷900÷9.8≈156m。從而滿足工藝需求。

2.4.汽蝕余量的計算
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，只與泵結構有關，所以在結合泵廠家樣本查得必需汽蝕余量之后，需對泵系統(tǒng)有效汽蝕余量進行計算，若不符合有效氣蝕余量大于必需氣蝕余量，則無法滿足工藝需求。
以原油、燃料油泵房新增管輸螺桿泵為實例，穩(wěn)定原油的飽和蒸汽壓一般小于0.1MPa（小于當?shù)卮髿鈮海?，?jīng)確認，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量長度取300m，泵入口管徑為DN450，計算得沿程摩阻約為2m。原油泵房中新增一臺高壓螺桿泵，必需汽蝕余量為3.5m，根據(jù)有效汽蝕余量的計算公式:

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

 
3.總結
本文對泵的選型需要考慮的因素和基礎參數(shù)計算進行了分析，并較為系統(tǒng)的總結了泵的初步選型的步驟和方法。以實際項目的實例計算，對現(xiàn)場條件和已知數(shù)據(jù)進行分析和計算，最終結合廠家樣本和業(yè)主需求選擇泵的型號和參數(shù)，并完全符合工藝需求。

意嘉泵業(yè)其他產(chǎn)品：管道泵 多級離心泵 磁力泵 排污泵 化工泵 螺桿泵 多級泵 隔膜泵 自吸泵 油桶泵 齒輪油泵 計量泵 屏蔽泵 離心泵 潛水泵 深井泵 塑料泵 氟塑料泵 液下泵 漩渦泵 紙漿泵 玻璃鋼泵 轉子泵 管道離心泵 濃漿泵 消防泵 水泵控制柜 污水泵 成套給水設備 

 

 

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