API610标准-第十版解读.ppt
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1、2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,1,石油、重化学和天然气工业用离心泵,GB 3215-2007ISO 13709-2003ANSI/API 610-2004 第十版,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,2,总 则,范围 API 610标准是用于石油、重化学和天然气工业用离心泵(包括作为液力透平用逆转泵)的最低限度要求。API 610明确规定:屏蔽泵和磁力泵等无密封不适用。,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,3,关键的名词术语(1),1 隔离液 barrier fluid 引入到有压力的双重机械密封之间,把泵内的流程液体与环境完全
2、隔离开的液体。缓冲液的压力始终高于被密封流程液体的压力。Plan 53 一般隔离罐有外界氮气加压装置,隔离灌应配有手动柱塞泵补充隔离液,或者采用双罐结构。Plan 54 有公用压力系统,一般由一台泵、孔板和阀门结合维持压力。,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,4,关键的名词术语(2),2 缓冲液 buffer fluid 引入到无压的双重机械密封(串联)之间,用作一种润滑液或缓冲液的液体。缓冲液压力低于被密封流程液体的压力。Plan 52 缓冲罐压力应低于流程液体压力,也没有氮气系统。,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,5,关键的名词术语(3),3
3、最大允许工作压力 制造厂为该设备在规定的最大工作温度下工作时设计的最大连续压力。就是设计压力,工作压力要考虑到最高工作温度,所用的材料机械性能要降低。各种材料对温度影响不同,所以,同一种规格泵,由于材料不同,允许的工作压力是不同的。碳钢和铬钢影响要小些,不锈钢影响要大些。,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,6,关键的名词术语(4),如果给出的是常温状态下的最大允许工作压力,那么,在高温时应对这个压力进行修正,一般由制造厂提供,也可以参照法兰标准进行修正。工作温度下的最高工作压力可以参考相关标准 HG 20625-97钢制法兰压力-温度等级(美洲体系)。标准中引用的材料代号
4、按照HG 20624-97钢制法兰技术条件(美州体系)对照实际材料牌号。如果流程泵压力等级采用国际标准等级,工作温度下的最高工作压力确定可以采用HG 20604-97钢制法兰压力-温度等级(欧洲体系)。标准中引用的材料代号按照HG 20603-97钢制法兰技术条件(欧州体系)对照实际材料牌号。,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,7,关键的名词术语(5),4 最大吸入压力 泵在运转期间经受的最高吸入压力。泵一般也规定吸入压力值,泵的轴向平衡是要考虑吸入压力的影响,取吸入压力 一半作为泵平衡轴向力设计的依据。超过规定的吸入压力运行比超过规定最高压力运行更 容易出问题5 最大吐
5、出压力 最大吸入压力加上额定转速和规定的相对密度下的泵运转时产生的最大压差。以上两个压力是指具体某台运行泵可能出现的最苛刻条件,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,8,关键的名词术语(6),6 最小连续稳定流量 在不超出标准所强调的振动限定下泵能够工作的最小流量。最小流量稳定是经过测试得出的 泵在低于30%流量运行时一般很不稳定的 制造厂常采用30%额定流量作为最小连续稳定流量。,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,9,关键的名词术语(7),如果长期在小流量运行,为了设备运转可靠,需要有一个孔板旁通接入到进口贮液槽,回流量和运行的最小流量之和应大于30%
6、的额定流量。如果有可能突然快速关断的工位,一定应有旁通到进口贮液槽的回路,回路中应设置能利用泵出口压力升高而自动打开的阀门,旁通的流量应大于30%额定流量。,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,10,关键的名词术语(8),7 最小连续热限制流量 泵能够维持工作而其运行不致被抽送液体的温升所损害的最小流量。认为泵腔内温度升高不能影响泵的正常运行,温升一般是工艺流程规定。对于小流量,高扬程泵,输送低温、易汽化的介质时,应特别注意。,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,11,关键的名词术语(9),认为泵体没有散热,泵总的损失近全部加热泵体内液体。有平衡式:式中
7、,单位为SI制。根据温升要求算出一个效率值,在泵性能曲线的效率曲线上找到计算出的效率值,就可以查到对应的流量点,这个流量点就是最小连续热限制流量。计算和查到的连续热限制流量偏大,但较为保守。,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,12,关键的名词术语(10),最小连续热限制流量,最小连续稳定流量同时要求时,一般取两者较大值作为泵最小流量控制点。,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,13,关键的名词术语(11),8 汽蚀余量 NPSH 以基准面算起的泵吸入口总绝对吸入压力中减去该液体的汽化压力。个人认为:NPSH应该是各种汽蚀余量,如NPSHa,NPSHr,
8、NPSHc,NPSH3的总称,而没有具体物理意义。,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,14,关键的名词术语(12),9 有效汽蚀余量 NPSHa 由买方根据该泵装置(液体在额定流量和正常抽送温度下)确定的汽蚀余量。个人认为:上页汽蚀余量定义适合此定义。可以这样定义:泵进口基准面总能量高出汽化压力的那部分能量。NPSHa只和外部条件有关,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,15,关键的名词术语(13),NPSHa计算公式提高NPSHa措施 提高灌注头或封闭式罐中另加压力 增加进口管径,减少流速 对饱和液体,在进口管降温,2008-11-20,江苏大学流体
9、机械工程技术研究中心,16,关键的名词术语(14),10 必须汽蚀余量 NPSHr 通过买方进行试验来确定的导致扬程下跌3%(多级泵而言是首级扬程)的汽蚀余量 个人认为:试验得出NPSHr是科学的,但定义是不科学。理由:NPSHr是泵本身特性,与泵以外的环境无关,与是否试验无关。定义:液体从泵进口基准面到叶片进口背面最低压力处的能量损失。是个压力降概念。,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,17,关键的名词术语(15),NPSHr NPSHa物理意义,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,18,关键的名词术语(16),11 比转速 ns 对几何形状相似的泵
10、而言,是有关泵流量、扬程和转速之间关系的特征量。各国比转速换算表 中国 俄罗斯 美国 英国 日本 德国 1 1 14.16 12.89 2.12 1/3.65,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,19,关键的名词术语(17),叶片形状和比转速ns关系,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,20,关键的名词术语(18),相似定律:比转速ns相同的泵,认为符合相似条件。可以近似地认为两相似泵的容积效率、水力效率、机械效率相等,这时有以下各式成立,称为相似定律。,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,21,关键的名词术语(19),12 汽蚀比转
11、速C 对几何形状相似的泵而言,是一个联系流量、转速和NPSHr之间关系的特征量。各国汽蚀比转速换算表 中国 俄罗斯 美国 英国 日本 1 1 9.21 8.4 1.38,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,22,关键的名词术语(20),C值意义 泵几何相似是,C值是常数,值大小标志汽蚀性能好坏。汽蚀性能好的泵 C=1000-1600 兼顾效率汽蚀 C=800-1000 效率高的泵 C=600-800,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,23,泵的分类(1),API 610 标准将泵分成三大类共18种型式 悬臂式(6)OH Overhung Impelle
12、r 两端支撑(5)BB Impeller Between Bearings 立式悬吊(7)VS Vertical Suspended Shaft,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,24,泵的分类(2),OH1 卧式 地脚安装 独立轴承支撑 挠性联轴器 不能满足所有的要求 压力等级的要求 中心线支撑要求,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,25,泵的分类(3),OH2 卧式 中心线安装 独立轴承支撑 挠性联轴器 适合所有卧式泵,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,26,OH3 立式管道泵 独立轴承支撑 挠性联轴器 电机支座与泵成一体
13、可以设计成不拆电机 对中型好 轴承座不承受电机重力,泵的分类(4),2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,27,泵的分类(5),OH4 立式管道泵 无独立轴承支撑 刚性联轴器连接 不能满足所有的要求 6.1电机结构 转子刚性 5.10.1.1 液体润滑轴承,5.8.5 密封处的跳动要求,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,28,泵的分类(6),OH5 立式管道泵 电机共轴 不满足所有要求 6.1 电机结构 温度高时电机轴承和绕组温度 5.10.1.1 液体润滑导轴承,5.8.5 密封处跳动要求,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,29,
14、泵的分类(7),OH6 立式或卧式悬臂泵 高速齿轮箱 泵轴和齿轮箱共轴 电机和齿轮箱挠性连接 可以认为是专门为LMV/BMP高速泵增加的泵型式。但还是没有考虑无齿轮箱结构,电机支架在独立轴承座上的型式。,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,30,泵的分类(8),BB1 轴向剖分单级或两级双支撑,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,31,泵的分类(9),BB2 径向剖分的单级和两级两端支撑,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,32,泵的分类(10),BB3 轴向剖分两端支撑的多级泵 流道式多级泵,2008-11-20,江苏大学流体机械工
15、程技术研究中心,33,泵的分类(11),BB4 两端支撑 径向剖分 单泵壳 节段式 不能满足所有要求,5.3.10 压力密封 5.1.27 拆卸,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,34,泵的分类(12),BB5 两端支撑 径向剖分 双壳体(筒形),2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,35,泵的分类(13),VS1 立式悬吊 湿坑 单壳体 吐出管穿过立管 多级节段 空间导叶 通常所说的深井泵,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,36,泵的分类(14),VS2 立式悬吊 湿坑 单壳体 涡壳式 吐出管穿过立管,2008-11-20,江苏大
16、学流体机械工程技术研究中心,37,泵的分类(15),VS3 立式悬吊 湿坑 单壳体 轴流式 吐出管穿过立管,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,38,泵的分类(16),VS4 立式液下泵 悬吊式 单涡壳 长轴 多轴或多连接管,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,39,泵的分类(17),VS5 立式液下泵 悬吊式 单涡壳 有轴承支撑 悬臂轴 单轴,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,40,泵的分类(18),VS6 立式悬吊 双重泵壳 内泵壳为导流涡壳 外壳和内壳组成吸入流道,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,41,
17、泵的分类(19),VS7 立式悬吊 双层泵壳 内层涡壳式 内外层壳体组成吸入流道,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,42,基本设计(1),1 设计准则 设备及辅助设备应当设计和制造成使用寿命至少为20年(不包规定的易损件),连续运转寿命至少为3年。使用中或超负荷运行中,误操作或不正常维护会使设备不能达到这些准则要求。连续三年运转不能理解为易损件也是三年寿命。有人理解为:应提供三年的标准规定的备件。,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,43,基本设计(2),2 卖方机组责任 卖方应承担列入订单范围内的所有设备和所有辅助系统的机组责任。机组责任就是协调解决
18、设备与列入订单范围内所有辅助系统的技术问题的责任。包括:功率要求、转速、转向、总体布置、联轴器、动力学、润滑、密封系统、材料试验报告、仪表、管路、元器件的试验和技术要求的一致性。,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,44,基本设计(3),3 买方义务 买方应规操作工况、液体性质、现场条件和公用工程。买方应提供标准中数据表(附录N)中全部数据。易燃和危险的介质应当特别注明。,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,45,基本设计(4),4 扬程余量 泵的扬程可以提高5%。方法可以是更换一个较大直径的叶轮、不同的水力设计或有调速能力 只是为了防止水力性能上的微小
19、变化 不是为了扩大生产能力 不同的水力设计应当认为针对叶轮 调速能力应当认为是本来就有或本来就考虑 为以后以后提高性能而采取加装变频器、可 更换配对齿轮或采用汽轮机等方法。,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,46,基本设计(5),5 汽蚀余量要求 卖方应提供额定点NPSHr(65),不允许对输送水以外的介质(如烃类)进行修正 买方应该根据NPSHr来确定NPSHa,应考虑一个安全余量 在泵型和预定的条件下,卖方应该磋商一个安全余量的推荐值,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,47,基本设计(6),6 粘性流体的性能修正 输送粘性流体需要修正 可根据美国
20、水力学会标 准给出修正性能值 额定流量小,扬程高的泵粘度大时应特别注意,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,48,基本设计(7),7 稳定性能曲线 泵最好具有稳定的扬程-流量曲线 要求降低了,原来规定是必须有 并联泵仍然规定是必须有稳定性能曲线 孔板作为达到这一目的手段,必须说明,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,49,基本设计(8),8 运行区域 优先选用工作区:最佳效率点流量70-120%额定流量点:最佳效率点流量80-110%最佳效率点:额定流量点-正常流量点之间,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,50,基本设计(9),20
21、08-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,51,基本设计(10),9 压力泵壳a压力泵壳应设计成:承受最大允许工作压力和两倍标准规定管口载荷的最苛刻条件下,泵运转无泄漏、静止件和转动件无接触。经得住水压试验 两倍管口载荷是压力泵壳设计准则。管道设计只能考虑标准规定的管口载荷。甲方和设计院凭借自身的强势地位,提出泵必需承担2倍,甚至是3倍管口载荷,应该说是不合理的。,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,52,基本设计(11),b 泵壳材料规定 拉伸应力应不超出最低抗拉强度极限的0.25倍。对于铸件应有修正系数。提供材料的技术数据来源。泵壳设计准则是变形(应变)控制,
22、泵体强度很少做限制规定。材料来源应来自权威机构,如ASTM 铸件系数与检验型式、样本数量有关,一般之间,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,53,基本设计(12),c 泵壳最大允许工作压力 至少应当是最大吐出压力加上10%压差,而且不低于:轴向剖分的单级和两级(BB)和单层泵壳壳(VS)压力等级应与标准法兰一致。铸铁PN20-Class 125、钢PN20-Class 150。其他泵型,38时,按PN50-Class300,2008-11-20,江苏大学流体机械工程技术研究中心,54,基本设计(13),d 轴向剖分泵限制条件(应用径向剖分)抽送液体温度超过200(有热冲击
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