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泵的系统特性计算和设备相对安装高度的确定【HGT[]】

2017-10-13 32页 doc 115KB 70阅读

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泵的系统特性计算和设备相对安装高度的确定【HGT[]】泵的系统特性计算和设备相对安装高度的确定【HGT[]】 泵的系统特性计算 和设备相对安装高度的确定 HG/T 20570.5—95 1 范 围 1.0.1 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。 1.0.2 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 2.0.1 泵的管路系统的基本类型 2.0.1.1 泵的管路系统分为吸入管路和排出管路。吸人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、...
泵的系统特性计算和设备相对安装高度的确定【HGT[]】
泵的系统特性计算和设备相对安装高度的确定【HGT[]】 泵的系统特性计算 和设备相对安装高度的确定 HG/T 20570.5—95 1 范 围 1.0.1 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,介绍保证泵的系统正常运行措施和确定设备的相对安装高度的方法。 1.0.2 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 2.0.1 泵的管路系统的基本类型 2.0.1.1 泵的管路系统分为吸入管路和排出管路。吸人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。 2.0.1.2 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。 2.0.1.3 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。 2.0.1.4 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。 2.0.2 泵的管路系统流速、管径选择 2.0.2.1 水和物性与水近似的液体 离心泵吸入管内流速为1.5,2m,s(常温),或0.5,1.5m,s(70,110?);排出管内流速为1.5,3m,s。往复泵吸入管内流速为0.5,1.5m,s,排出管内流速为1,2m,s。 2.0.2.2 管路的管径是由流速及相应的允许压力降来确定。 2.0.3 泵的管路系统的压力降计算 2.0.3.1 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。 2.0.3.2 管道压力降、设备进出口压力降、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来进行计算。 2.0.3.3 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。 2.0.4 泵的管路系统的压力降控制 2.0.4.1 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。 2.0.4.2 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。 2.0.4.3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 0.35~1.38 34~110 0.23~0.92 >110 0.12~0.46 2.0.4.4 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人管和排出管的流速及允许压力降。 3泵的系统特性计算 3.0.1 泵的净正吸入压头(NPSH)计算 3.0.1.1 NPSHr、NPSHa定义及其关系 (1)泵人口处(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NPSHr(Net Posi一tive sution Head),也称作泵的气蚀余量。泵的净正吸人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NPSHr(NPSH Requied)或NPSHHR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NPSHa(”NPSH AVail一able)或NPSHA。 (2)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,该最小值称为泵需要的净正吸入压头(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3.0.0.1.2中的公式进行计算或校正。 (3)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人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。 (4)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。 3.0.1.2 NPSHr的计算和校正 (1) 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(3.0.1—1)进行估算: 43,,n,Vd,,NPSHr= (3.0.1—1) ,,S,, 式中 NPSHr——泵需要的净正吸人压头,m; n——泵的转速,r,min; 3Vd——泵的设计流量,m,min; 3S——泵吸入比转速, (m/min)?(m)?(r)。 一般离心泵,不管比转速多大,吸入比转速均可用1200,则式(3.0.1一1)可简化为: 一,5432/3NPSHr,7.8610?n?V (3.0.1一2) , 特殊设计的泵,如高速泵及NPSHr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。 (2)NPSHr的校正 a.当泵输送的流体不同于20?的清水时,NPSHr应按式(3.0.1一3)进行校正: NPSHr,φ?NPSHrw (3(0(1一3) 式中 φ一相对于水的需要净正吸入压头的修正系数; NPSHrw一输送20?清水时需要的净正吸入压头(即泵制造厂所提供的 NPSHr),m。 b.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,值难以确定且又小, 于:,NPSHr可以不校正,把它作为外加的安全因素。 c.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人压头小的情况下运行。图3(0(1一1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汽压查得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汽压低于100kPa时,值等于1。 , 输送温度下烃的相对密度 图3(0(1一给输送非粘性烃类时泵的NPSHr修正图 3.0.1.3 NPSHa的计算及有关参数的选择 (1)离心泵的NPSHa计算 离心泵的NPSHa可按式(3.0.1一4)进行计算: 2,,P,P,P,,PKve111NPSHa, (3.0.1一4) ,H,19.81,9.81, 式中 NPSHa——泵有效的净正吸入压头,m; P——泵吸入侧容器最低正常工作压力,kPa; 1 Pv——泵进口条件下液体饱和蒸汽压,kPa; H——从吸入液面到泵基础顶面的垂直距离,灌注时H取“十”,吸上时11 ?H,取“一”,m; 1 ?P——从吸入容器出口至泵吸人口之间的正常流量下管道摩擦压力降1 (包括管件、阀门等),kPa; ?P——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e1 降),kPa; ——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。 (2)往复泵的NPSHa计算 往复泵的NPSHa,可按式(3(0(1一5)进行计算 22,,,,,PPPKPK,,1v1acce1,,,HHNPSHa, (3(0(1一5) 11acc9.81,9.81, 式中 H——往复泵吸入管线加速度损失(其计算见式3(0(1一6),m; 1acc K——往复泵脉冲损失系数。 acc 其余符号意义同式(3(0(1一4)。 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 (a)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3.0.1—1中往复泵脉冲损失系数。 ?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取从吸入液面到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。 往复泵脉冲损失系数(K) 表3.0.1—1 acc 缸 数 单 作 用 双 作 用 3 2 单缸 2 1.5 双缸 2 1.3 三缸 1.5 1.3 四缸 1.3 1.3 其它 (b)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,.,倍。 b.加速度损失 (a)泵吸入管道上未安装缓冲罐时,加速度损失按式(3(0(1一6)计算: L,V,R,Cd1H=36 (3.0.1一6) acc2D,Kl1 式中 Hc——往复泵吸入管道加速度损失,m液柱; ac L——泵吸入管道直线长度,m; 1 3V——泵的设计流量,m,h d C——泵型系数(见表3(0(1一2)、 D——泵吸入管道内径,mm; 1 K——液体校正系数(见表3(0(1一3); l -1R——往复泵往复次数,min。在不知道泵的往复次数时,蒸汽直接驱动的 一-11往复泵,R取20min;电动机或汽轮驱动的往复泵,R取350min。 (b)泵排出管道上未安装缓冲罐时,加速度损失按式(3(0(1一7)计 算: L,V,R,Cd2 (3.0.1一7) H,36acc22D,Kl2 式中 H——往复泵排出管道加速度损失,m液柱; 2acc L——泵排出管道直线长度,m; 2 D——泵排出管道内径,mm。 2 其余符号意义同式(3(0(1一6)。 往复泵泵型系数(C) 表3(0(1—2 单作用电动泵或双作用电动泵或蒸汽直接驱动 缸 数 汽轮机驱动泵 汽轮机驱动泵 的往复泵* 0.4 0.2 0.066 单 缸 0.2 0.115 0.066 双 缸 0.066 0.066 三 缸 0.5 0.04 四 缸 0.04 0.04 五 缸 0.028 0.028 七 缸 0.04 0.04 其 它 * 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。 液体校正系数(K ) 表3(0(1一3 l 流 体 名 称 校 正 系 数 2.5 热油 2.0 大部分烃类 1.5 胺、水、乙二醇 1.4 热水 (c)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(0(1一6)和式(3(0(1一7)计算,吸入(排出)容器至缓冲罐之间的加速度损失取按式(3(0(1一6)和式(3(0(1一7)计算值的10%,然后把两段管道的加速度损失相加,几、即为吸人(排出)管道的总加速度损失。 (3) NPSHa计算注意事项 a.确定吸入损失时应注意: (a)管径为内径; (b)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; (c)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; (d)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; (e)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(23,0(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(0(1一2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。 图3(0(1一2泵吸人侧客器内液面参考标高(密闭客器) 3.0.1.4 NPSHa 的安全裕量 从3.0.1.3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0.6,1.0m,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(0(1一4。 泵NPSHa的安全裕量 表3(0(1一4 序号 泵的类型和用途 说明(注*) 安全裕量 m 1 2.1 锅炉给水泵及锅炉给水循环??? 泵、卧式冷凝液泵 2 2.1 减压塔釜液泵 ???? ???? 3 0.3 立式和卧式表面冷凝器冷凝液??? 泵 ?? 4 0.6 常温常压冷却水泵 ??? ?? 5 0.6 吸入压力<70kPa(表)的泵 ???? 6 0.6 多级泵和双吸叶轮泵 ?? 7 0.6 自动启动泵 ?? 2.1 吸收塔釜液泵和送液温度在 8 15.5~205?之间的CO汽提塔?? 2 等类似的泵 9 0.6 其它用途的泵,如将容器架高提?? 高NPSHa的泵 10 0.3~1.2 用于输送平衡液体和蒸汽分压??? 下的液体的泵 11 0.6 用于输送平衡液体的泵 ??? *注?:在计算NPSHa时,不应包括吸上式冷却水泵吸入管以上的浸没液柱 头。 ?对立式和卧式冷却水泵应有足够的浸没深度。 ?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。 ?NPSHa计算不应包括汽提用蒸汽的裕量。 ?总的摩擦损失应限定在0(3m液柱以内。 ?圾入管内径应按单位压力降小于0(23kPa,m来确定。 ?这些泵应安装“T”型过滤器。 ?这些泵的吸入管应从容器分别引出。 ?双吸叶轮泵的配管必须避免液流分配的不均匀情况。 ?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。 ?减压塔釜液泵应尽量靠近减压塔布置。 ?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。 ?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。 3.0.2 泵的压差计算 3.0.2.1 泵吸入压力和最大吸入压力计算 (1)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。 a.正常流量下泵的吸入压力由式(3(0(2一1)计算: H9.81,,21accPPHPKP (3(0(2一1) ,,,,9.81,,,,,,,,ns111acce1K 式中 P——正常流量下泵的吸入压力,kPa; ns K——往复泵脉冲损失系数,见表3(0(1一1,离心泵K取1; accacc Hc一一往复泵吸入管道加速度损失,m液柱,对离心泵H取0。 1ac1acc 式中其余符号意义同前。 b.设计流量下泵的吸入压力由式(3(0(2一2)计算: 22(3(0(2一2) ,,P,P,9.81,,H,,P,K,,PK,9.81,,Hds111acce11acc式中 P——设计流量下泵的吸入压力,kPa。 ds 式中其余符号意义同前。 (2)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(0(2一3)所示。 P=P十9(81H? (3(0(2一3) ,s.max1.max1(max 式中 P——泵的最大吸入压力,kPa: s.max P——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1.max 力或设计爆破压力,kPa; H——从吸入侧容器可能出现最高液面到泵基础顶面的垂直距m; 1(max ——泵进口条件下液体的相对密度。 , 3.0.2.2 泵压差和泵排出压力计算 (1)泵压差计算 a.泵出口无控制阀的系统 设计流量下,泵最小压差按式(3(0(2一4)计算: 2?P =(P一P),9(81(H一H),,(?P,?P)十?P,?,Kp.min212112e1acc ?(H,H) (3(0(2一4) P,?K,9(81,e221acc2acc 式中 ?P——设计流量下泵最小压差,kPa; p.min H——泵出口必须达到的最高点距泵基顶面的垂直距离,m; 2 P——泵排出侧容器正常出现的最高压力,kPa; 2 ?P——泵出口管道(包括管件、阀门等)正常流量下总摩擦压力降,kPa; 2 ?P——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、e2 换热器、孔板、喷头、流量计、设备进出管口压力降等),kPa; H——往复泵排出管道加速度损失,m液柱,见式(3;0(1一7),对离2acc 心泵H取0。 2acc 式中其余符号意义同前。 ?P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p.min 下泵的压差(?P)。 b.泵出口有控制阀的系统 泵出口管道上有控制阀时,要系统情况,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 C允许压降下的计算流通系数(C)(正常)与所选控制阀本身流通系数()vcv C(正常)vc之比为0(5,1,控制阀公称直径须小于或等于管道公称直径,只CV 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(0(2一5)计算控制阀流通系数(C)(设vc计),并以此初步确定控制阀尺寸和流通系数()。 Cv , (3.0.2一5) C,V,,设计10vcdv,Pn 式中 C(设计)——设计流量时控制阀允许压降下的计算流通系数; vc ——控制阀压降经验数据,一般取70kPa; ,Pn 3V——通过控制阀的设计流量,m/h 。 dv 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(0(2一6)计算: 2Vdv,, (3(0(2一6) ,P,100,v.minCV 式中 一一设计流量下控制阀必须的最小压降,kPa; ,PVv.min C——选定的控制阀的流通系数。 v 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: ?P,?P十(P一P)十9(81(H一H)十 ,p.minp.min2121 2,(?P十?P)?十?P十?P,十9(81(H十H) ,,K12e1e21acc2acccca (3(0(2一7) 式中符号意义同前。 ?P经取整(小数点后及个位数四舍五入)后加30kPa,并且当式(3(0(2p.min 一10) 和式(3(0(2一11)成立时,即为泵在设计流量下的压差(?P)。 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: 22,P,,P,K,1[,P,,PK,,P,,P],,,,,vv.mine1e2acce1e2 (3.0.2—8) 1,,,,,,9.81,,1,H,H,,P,,PK1acc2accp.min式中 ——正常流量下控制阀允许压降,kPa; ,Pv ?P——泵设计流量下的压差,kPa; ?P—?P——泵压差的圆整值,kPa。 p.min 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(C)(正常)按式vc (3(0(2一9)计算: , (3(0(2一9) C,V(正常)10vcnv,Pv 式中 C(正常)——正常流量时控制阀允许压降下的计算流通系数; vc V——通过控制阀的正常流量,m3,„ nv 式中其余符号意义同前。 选定的控制阀必须满足: C正常()vc (3(0(2一10) ,0.5~1Cv ,Pv >0.25 (3.0.2一11) 2,P,K,,P2acce2 (2)泵压头(扬程)计算 ,PH, (3.0.2一12) 9.81, 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。 (3)泵排出压力计算 正常流量下 (3(0(2一13) p,P,,Pndns P——正常流量下泵的排出压力,kPa。 nd 式中其余符号意义同前。 设计流量下 P=P+?P (3.0.2一14) ddds 式中 P——设计流量下泵的排出压力,kPa。 dd 式中其余符号意义同前。 3.0.3 泵的最大关闭压力计算 3.0.3.1 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,待泵制造厂资料至(后,取泵的零流量扬程加P算出实际关闭压力。在估算时对一般离心泵,s.max 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(0(3一1)计算: P=P,1(2?P (3.0.3一1) c.maxs.max 式中 P——泵的最大关闭压力,kPa。 c.max 式中其余符号意义同前。 3.0.3.2 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”寸,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。 3.0.4 泵的允许吸上真空高度和泵的安装高度 3.0.4.1 泵的允许吸上真空高度 泵不发生气蚀,其人口处允许的最低绝对压川表示为真空度),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度进行校正。泵在工作条件下的允许吸上真空高度按式(3?0?4一1)计算。 ,,PP1,,,,aV (3.0.4—1) ,,,,,10,,0.24,HH,,,,SSW,,,9.819.81,,,,,, 允许吸上真空高度与泵需要的净正吸入压头的关系,如式(3.0(4一2)。 2P,P,aV (3(0(4一2) H,,,NPSHrS9.812g, 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; H——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; SW P——泵安装地区大气压力,kPa; a ——工作温度下输送液体的相对密度; , μ——泵进口液体平均流速,m,s g——重力加速度,9(81m,,; 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。 3.0.4.2 泵的安装高度 (1)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(0(4一3)计算: 22P,P,P,K,,PK,,Vacce111H,,,9.81,,H,NPSHr (3.0.4—3) gacc9.819.81,, 式中 H——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g 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。 当泵吸人容器为敞口时,式(3(0(4一3)可简化如式(3(0(4一4)。 2,22 (3.0.4—4) H,H,[,(,P,K,,P)K,9.81,,H]gS1acce11acc2g 式中符号意义同前。 (2)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(0(4一3)计算H,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g 注时应使H?H,吸上时应使H,H。泵的安装高度采用泵可能最大使用流量(流gg 量增大,NPSHr增大,导致H,发生变化)来计算外,还应包括吸入管道压力降g 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 4.0.1 泵系统特性计算接收专业条件和提交专业条件 4.0.1.1 需接收专业条件为: (1)化工工艺专业提供的泵工艺数据表和设备压力降; (2)换热器专业提供的换热器压力降; (3)工业炉专业提供的炉子压力降; (4)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; (5)设备布置专业提供的设备布置图、设备标高等。 4.0.1.2 泵计算后提出的专业条件见行业《工艺系统专业提交文件内容的规定HG 20558.2一93)中的“泵数据汇总表编制说明”。 4.0.2 泵计算表及说明 为计算简便,将本规定第3章中泵的进出口条件、压差、NPSHa等的计算 (,中的表7(0(1。每台泵的系统特性计算可按计算表中顺序化,见7(0 逐项进行,计算表中有关项目的说明见第3章“泵的系统特性计算”中的有关说明和注意事项。 4.0.3 泵系统特性计算举例 4.0.3.1 离心泵 33某装置解吸塔给料泵,正常流量为32.6m,h,设计流量为37.49m,h,流量安全系数1.15,输送流体温度50?,相对密度0.99,粘度0.8mPa.s,饱和蒸汽压力为59.8kPa(50?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4.0(3一1,试 进行泵的系统计算,并填写泵计算表。 图4.0.3一1 装置流程简图 解:(1)泵进出口管道压降计算 按《管道压力降计算》(HG,T 20570(7一95)第: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:泵人口管道直管长度DNI50段L一15m,DN125段L一3m;阀门、管件当量长度DN150段Le=10m,DN125段Le,31m。 泵排出管道直管长度DNI25段L一2m,DNI50段L一34m;阀门管件当量长度DN150段Le=134m,DN125段Le=76m。 则正常流量下泵吸入管道和排出管道的压降分别为: ?P,(15,10)×2(06,(3,31)×5(23 1 =229.32mm液柱,2.23kPa ?P2=(2十76)×5(23十(34十134)×2(06 =754.02mm液柱=7.32kPa 泵进出管道其它压降 ?Pe1,0 ?Pe2=20十50=70kPa (2)NPSHa计算 2P,P(,P,,P)KVe111NPSH,,H,a19.81,9.81, 2101,59.8(0,2.23),1.15,,(100.8,100.3), 9.81,0.999.81,0.99 ,4.44m液柱 NPSHa的安全裕量取0.6m,则最终的NPSHa为4.44一0.6,3.84m液柱。 (3)泵吸入条件计算 正常流量下泵的吸入压力 P=P十9(81H?一(?P十?P?) ,ns11e11K2acc 2=101十9(81×0.5×0(99一(0十2(23×1) 一103(63kPa 设计流量下泵的吸入压力 22P,P,9.81H,,(,P,,P,K)K,1111dseacc 22 ,101,9.81,0.5,0.99,(0,2.23,1),1.15,102.91kPa 泵的最大吸收系数 P = P + 9. 81H . ,a.max1.max1.max = 101+9. 81 ×(105. 8- 100. 3) X 0. 99 = 1 54. 42kPa (4) 泵排出条件计算 初选控制阀 ,(),10C设计VVCdV,Pn 0.99,10,37.49,44.5870 选择气动单座控制阀,DN65,C =50 V V2dv,,P,100()v.minCv 37.492,100,0.99() 50 ,55.66kPa 泵最小压差 ,P,,P,(P,P),9.81(H,H),,.min.min2121pv 22[(,P,,P)K,,P,,P]K1212accee ,55.66,(588.4,101),9.81,(126.8,100.5) 22,0.99,[(2.23,7.32),1,0,70],1.15,903.69 经圆整得?P=930kPa 正常流量下控制允许压降 2,P,,P,(,P,,P),(K,1)[(,P,,P)min.min12Vvp 2,K,,P,,P]12accee 22,55.66,(930,903.69),(1.15,1),{(2.23,7.32),1,0,70] ,107.63kPa 控制阀正常流量下计算流通系数 , C(正常),10Vvcnv,Pv =10×32.6 0.99/107.63 =31.27 流通系数比 C(正常),C=31.27,50=0.625,0(5 vcvc 可变压降比 ,P107.66v,0(25 ,,1.3922,P,K,,Pe27.32,1,70acc2 以上说明选定的控制阀合适,经圆整的?P即为泵的压差。 泵压头(扬程) ,930P,,H=95(76m液柱 ,9.819.81,0.99 正常流量下泵的排出压力 P=P十?P=103.63十930=1033.63kPa ndns 设计流量下泵的排出压力 P=P十?P=102.91十930,1032.91kPa ddns 泵的最大关闭压力 P=P十1.2?P c.maxs.max =154.42+1.2×930,1270.42kPa (5)用泵计算表计算 按泵计算表中逐项填写计算,见7(0(2中的表7(0(2。 4.0.3.2 往复泵 某装置将3%啄的氢氧化钠溶液用泵送至工作压力为3000kPa的洗涤塔中, 33泵的正常流量为1.5m,h设计流量为1.65m,h,流量安全系数为1.10。溶液为常温,蒸汽压为2. 33kPa,相对密度1(03,粘度1(45mPa.s,吸入侧容器压力为101kPa,流程简图如图4(0(3一2,已初选2DB一3,37型往复泵,试进行泵的系统计算,问此泵是否合适,并填写泵计算表。 图4(0(3一2装置流程简图 解:(1)泵进出口管道压降计算 按《管道压力降计算》(HG,T 20570(7一95)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。 3正常流量1.50m,h下单位管长压降DN32管为19.79mm液柱,m。 已知:泵入口管道直管长度L=11.5m,阀门、管件当量长度L=27.29m。 e 泵排出管道直管长度L=32.52m,阀门、管件当量长度L=51.11m。 e正常流量下泵吸入管道和排出管道的压降分别为: ?P=(11(5,27(29)×19.79 1 ,767(85mm液柱=7. 76kPa ?P=(32(5十51(11)×l9(79 2 = 1654. 54mm液柱=16.72kPa 泵进出管道其它压降: ?P=0 1 ?P=0 2 (2)NPSHa计算 -12DB一3,37型泵为单吸双柱往复泵,脉冲系数K=2,往复次数R=62minacc 泵型系数C=0(2,液体校正系数K=1(4,吸入管直道长度L=11.5m管道上无L 缓冲装置。 22,(,,,,)PPPKPK1v1acce!,,,, NPSHaHH11acc9.81,9.81, ,,,LVRC1d,36H1acc2,DK1L 而 11.5,1.65,62,0.2,36231,1.4 =6.30m液柱 ,,,LVRC2d,36H2acc2,DK2L 32.52,1.65,62,0.2,36231,1.4 =17.82液柱 则 22101,2.33(7.76,2,0)1.1NPSHa,,(100.7,100.2),,6.30 9.81,1.039.81,1.03,0.25m液柱 NPSHa值大小,应提高碱液槽标高,或加大吸入管径改变配管,减少弯头, 降低管系压力降,以满足泵的NPJHr的要求。 (3)泵吸入条件计算 正常流量下泵的吸入压力 H9.81,,21accPPHPPK ,,9.81,,(,,,,),,ns11e11accK 9.81,1.03,6.302,101,9.81,0.5,1.03,(0,7.76,2), 1.1,17.14 设计流量下泵的吸入压力 22P,P,9.81H,,(,P,,P,K)K,9.81,H,,11111dseaccacc 22,101,9.81,0.5,1.03,(0,7.76,2),1.1,9.81,1.03,6.3 ,4.81KPa 泵的最大吸入压力 Ps.max=P1.max+9.81H1.max ,, =101+9.81×(102.4-100.2) ×1.03 =123.23 (4)泵排出条件计算 泵最小压差 2+[(?P+?P) Pmin=(P-P)+9.81(H-H),Kp.212112acc 2+?P+ ?P]k+ 9.81×(H+H) ,e1e21acc2acc =(3000-101)+9.81×(14.8-0.5) ×1.03+[(7.76+16.72) 22×2+0] ×1.1+9.81×1.03×(6.30+17.82) =3405.69kPa 经圆整得泵的压差:?P=3440kPa 泵的压头(扬程) ,P3440H,,,340.45m液柱 ,9.819.81,1.03 正常流量下泵的排出压力 P=P十?P=17.14十3440,3457.14kPa ndns 设计流量下泵的排出压力 P=P+?P= 4.84+3440,3444.84kPa ddds 往复泵无最大关闭压力。 (5)用泵计算表计算 按泵计算表中逐项填写计算,见7(0(3中的表7(0(3。 由计算得知所选往复泵压头(扬程)、流量满足要求,但NPSHa大小,应作进一步调整。 5保证泵工艺系统正常运行措施 5.0.1 泵的选择 根据工艺液体输送流量、装置对泵的压头(扬程)要求、装置有效气蚀余量、流体热力学性质,装置系统的管路布置,以及工艺工作条件等进行综合分析比较,是泵工艺系统正常运行的前提。 5.0.2 防气蚀措施 一旦泵选定之后,为保证泵在不发生气蚀的条件下运转,可采取以下措施: 5.0.2.1 合理安装。根据装置具体情况,在经济性范围内,尽量将泵安装得低一些。若是吸上操作,应使吸上高度小一些,若是灌注操作,应使灌注头高一些。 5.0.2.2 管路配置 (1)在可能的情况下减少吸入管道的管件数量,加大吸入管径,以减小吸入管道系统压降。 (2)对长时间连续操作的返回管道,避免接至泵人口,应接至泵吸入容器。 5.0.2.3 在能满足工艺要求的前提下,降低泵的转速操作,改变泵的吸入性能,以减小泵需要的气蚀余量。 5.0.2.4 泵的选型及泵结构的改进,能改善泵的吸入性能,减小泵需要的气蚀余量。 5.0.3 防断液措施 为避免泵在运行中出现断液现象,吸入侧容器的设计原则是使液体平稳、均匀流动,流速不宜太大,在容器结构上避免漩涡的形成和吸入堵塞等,为此要求如下: .0.3.1 吸入容器的结构形式和泵吸入管道的配置应使各并联布置的泵能5 充分地吸入液体,同时独立的吸入管之间的距离要求大于2(5,3倍的底阀最大直径; 5.0.3.2 在容器底部安设防涡器,防漩涡的形成; 5.0.3.3 吸入容器的进液管、回流管、废液收集管应远离吸入管口,避免气泡在没有来得及消失就被泵吸入,需要时可在容器内加隔板(如塔釜); 5.0.3.4 吸入容器应使泵的吸入管口有一定的浸没深度,深度值为管径的1(5,2倍,吸入管口离容器底的高度为管径的0(7,1.0倍; 5.0.3.5 作为缓冲用工艺容器,要提供适当的停留时间; 5.0.3.6 含有杂质多而脏的液体,须在吸入管进口设一层滤网。 5.0.4 提高往复泵容积效率注意事项 5.0.4.1 对于高温液体(如锅炉给水泵),为防止气蚀,除特殊场合外,要求液体在120?以下;当温度超过120C时,一般需要将泵的转速降至额定转速的70稀以下。 5.0.4.2 对于易挥发性液体,因蒸汽压高,必须提高吸入侧容器标高和减小吸入阻力。如果是高温液体,应考虑冷却或降低泵的转速。 5.0.4.3 对于高粘度液体,因吸入阻力大,当吸人压头不足时,采用密闭水箱, 0也可用惰性气体或用离心泵加压。一般粘度在7E(恩氏粘度)以下,作普通液 00体考虑;粘度高于7E时,必须降低泵的转速;粘度达到65E时,泵的转速应降到额定值的60%。 5.0.4.4 尽可能减小余隙容积,以避免留在余隙内的液体膨胀而影响容积效率。 5.0.4.5 液体中含有少量颗粒杂质时,会损坏填料和柱塞,产生泄漏,还会损坏阀芯和阀座面,要求颗粒大小在100μm以内,密封填料要用合适介质冲洗。 5.0.4.6 吸入配管总长度小于30m为宜。为减小吸入阻力,配管应尽可能粗、短、短、直。 6设备相对安装高度的确定 6.0.1 设备的安装高度在技术上要满足两项基本要求: 6.0.1.1 管路配置合理,方便生产操作。 6.0.1.2 系统水力学要求 设备的最终安装高度是协调上述两项要求及其它要求的结果。本章仅包括由系统水力学要求确定toTR备相对安装高度(即确定设备间最低相对安装高度)。 6.0.2 由系统水力学要求确定的设备相对安装高度 6.0.2.1 泵吸入管路系统 见3(0(4(2中说明。 6.0.2.2 借重力流动的管路系统 当液体完全以静压头为动力从一个设备流入另一个设备叱设备之间的相对高度应使其净压差等于管道系统的摩擦压力降与控制阀压力降(,踝有控制阀时)之和;,如果起点设备内的液体处于平衡状态(即设备内的绝对压力等于液体的蒸汽压),则设备之间的相对高度应使其净压差大于管道系统的摩擦压力降与控制阀压力降(如果有控制阀时)之和。 6.0.2.3 没有泵的压力管路系统 当液体从一个设备经控制阀流入另一设备,并且设备间压差足够时,不必提高排出液体设备的标高来防止控制阀前的液体汽化,这种情况常用于设备距控制阀很远或管道通过管廊的场合。 但以下两种情况例外: (1)当管路上有流量计,同时液体物料处于平衡状态或物料中溶有气体,此时应将流量计安装在控制阀上游,并按需要提高上游设备的标高以使流量计在单相流区域条件下操作。 (2)平衡液体从一设备经一段距离流至冷却器时,该设备的安装高度必须保证管道内液体在任何部位都不会发生气化,但换热器设计成可接受气-液混合物则例外。 6.0.2.4 热虹吸管路系统 液体借重力从一台储罐经管路流入一台再沸器(换热器)时,部分液体会发生气化蒸发,并以气。液混合物的形式借液体与气。液混合物之间的密度差作为动力流回罐内,这种管路称作热虹吸管路。 塔(汽包)相对于再沸器(换热器)的安装高度应使作为推动力的有效静 压差足以克服系统中总的压降。系统中总的压降包括降液管和再沸器(换热器)上升管摩擦压降、再沸器(换热器)设备压降、塔(汽包)设备管口压降、再沸器(换热器)上升管静压降等。 6.0.2.5 负压管路系统 当液体物流从一真空设备借重力流入一常压设备(或排入大气),以及液体物流从一设备借重力流入另一比其工作压力要高的设备时,两设备间的相对安装高度应使作为推动力的有效静压差足以克服管路系统的压降与两设备之间的工作压力差值之和。并且管道要有U形液封,以保证真空设备的真空度或两设备间的压力不相串,液封液柱高度根据两设备问的工作压差和液体比重进行计算。 7泵计算表和泵计算表举例 7.0.1 泵计算表见表7.0.1注。 7.0.2 泵计算表使用举例:离心泵见表7.0.2。 7.0.3 泵计算表使用举例:往复泵见表7.0.3。 注:表中圈码是按填表中的计算程序排列的。 8符号说明 C——泵型系数; Cv——控制阀的流通系数; Cvc(正常)——正常流量时控制阀允许压降下的计算流通系数; Cvc(设计)——设计流量时控制阀允许压降下的计算流通系数; D1——泵吸入管道内径,mm; D2——泵排出管道内径,mm; g——重力加速度,9.81m,s2; H——泵设计流量下的压头(扬程),m液柱; H1——从吸入液面到泵基础顶面的垂直距离,m; H2——泵出口必须达到的最高点距泵基顶面的垂直距离,m; H1acc——往复泵吸入管道加速度损失, m液柱; H2acc——往复泵排出管道加速度损失,m液柱; 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; Hg——泵的几何安装高度, m; 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,m液柱; K——泵流量安全系数,为泵的设计流量与正常流量之比。 Kacc——往复泵脉冲损失系数; Kl——液体校正系数; L1——泵吸入管直线长度, m; L2——泵排出管直线长度m; n——泵的转速,r/min; NPSHa——泵有效的净正吸入压头,m; NPSHr——泵需要的净正吸入压头,m; NPSHrw——输送20?清水时需要的净正吸入压头,m; P1——泵吸入侧容器最低正常工作压力,kPa; P1.max——泵吸入侧容器可能出现的最高压力,kPa; P2——泵排出侧容器正常出现的最高压力,kPa; Pa——泵安装地区大气压力,kPa; Pc.max——泵的最大关闭压力,kPa; Pdd——设计流量下泵的排出压力,kPa; Pds——设计流量下泵的吸入压力,kPa; Pnd——正常流量下泵的排出压力,kPa; Pns——正常流量下泵的吸入压力,kPa; Pn.max——泵的最大吸入压力,kPa; Pv——泵进口条件下液体饱和蒸汽压,kPa ?P——泵设计流量下的压差,kPa; ?P1——从吸入容器出口至泵吸人口之间的正常流量下管道摩擦压力降, kPa; ?P2——泵出口管道正常流量下总摩擦压力降,kPa; ?Pe1——正常流量下泵吸入管道上设备压力降之和,kPa; ?Pe2——正常流量下泵排出管道上设备压力降之和,kPa; ?Pn——控制阀压降经验数据,kPa; ?Pp.min——设计流量下泵最小压差,kPa; ?P一?Pp.min——泵压差的圆整值,kPa; ?Pv——正常流量下控制阀允许压降,kPa; ?Pv.min——设计流量下控制阀必须的最小压降,kPa ; R——往复泵往复次数,min-1; S——泵吸入比转速; μ——泵进口液体平均流速,m,s; Vn——泵的正常流量,m3,h; Vnv——通过控制阀的正常流量,m3,h; Vd——泵的设计流量,m3,h,m3,min; 。 Vdv——通过控制阀的设计流量,m3,h ψ——相对于水的需要净正吸入压头的修正系数; γ——泵进口条件下液体的相对密度; 压力——本规定除注明外,均为绝对压力。
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