最新石油化工流程泵.docx

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最新石油化工流程泵

石油化工流程泵

全文摘录

石油、化工离心泵常用标准的分析与比较

本文对石油、化工离心泵中常用的API610、ISO5199、ANSIB73.1M/B73.2M等标准，作了说明和比较，并对实际生产中如何选用以上标准作了建议。

离心泵具有性能范围广泛、流量均匀、结构简单、运转可靠和维修方便等诸多优点，因此离心泵在工业生产中应用最为广泛。

据统计，在石油、化工装置中，离心泵的使用量占泵总量的70-80%。

除了在高压小流量时用往复泵，需要计量时用计量泵，液体含气时用漩涡泵或容积泵（往复泵或转子泵）以及输送粘性介质用转子泵外，其余场合大多选用离心泵。

因此了解和掌握离心泵的常用标准，并根据不同装置，不用工况来选用标准，使离心泵满足长周期、安全运转和节能要求，就显得非常必要。

1.标准说明

在石油、化工领域，使用最多的离心泵国际标准是API610、ISO5199和ANSIB73.1M/B73.2M等，国内标准是GB3215和GB/T5656。

以下分别介绍这些标准：

1.1API610

API，是美国石油协会（AmericanPetroleumInstitute）的简称。

出版API610标准的目的是为了提供一份规范，以便于离心泵的制造和采购。

API610（第七版）是针对石油炼厂用离心泵提出的，其标准名为《一般炼厂用离心泵》（CentrifugalPumpsforGeneralRefineryServices）。

但实际上，使用API610标准，是为适用这一需要，1995年颁布的API610（第八版）改名为《石油、重化学和天然气工业用离心泵》（CentrifugalPumpsforPetroleum,HeavyChemical,andGasIndustryServices），并在内容上较上一版有较大的变动。

API610对节能问题备受关注。

API610要求制造厂和使用厂在设备的制造、选用和运行等所用环节中积极寻求创新的节能方法。

如果这种节能方法能提高效率并降低使用期的总费用而不致牺牲安全或可靠性，则应鼓励采用。

另外选择设备时的评定标准应以设备在使用寿命期内的总费用为准，而不是以设备的采购费用为准。

目前在石油和化工领域，API610是使用最为频繁的离心泵用国际标准。

国际标准化组织也采纳了API610标准，付之于标准号ISO/CD13709。

1.2ISO5199

ISO是国际标准化组织的简称。

ISO5199，TechnicalSpecificationforCentrifugalPumps,ClassII（离心泵技术规范II级），主要依据是德国的DIN标准。

其外形尺寸、性能符合ISO2858标准；底座符合ISO3661；机械密封或软填料用的空腔尺寸符合ISO3069；性能试验B级符合ISO3555，C级符合ISO2548。

中国的GB5656，德国的DINISO5199，法国的NFISO5199等效采用ISO5199；英国的BS6836等同采用ISO5199.

中国GB5662，德国的DIN24256，英国的BS5257，法国的NFE44121，等效或等同采用ISO2858。

1.3ASMEB73.1M/B73.2M

ASME是美国机械工程师协会（TheAmericanSocietyofMechanicalEngineers）的简称。

ASMEB73.1M-1991SpecificationforHorizontalEndSuctionCentrifugalPumpsforChemicalProcess（卧式轴向吸入化工离心泵）和ASMEB73.2M-1991SpecificationforVerticalIn-lineCentrifugalPumpsforChemicalProcess（立式管道化工离心泵）是美国国家标准，由泵制造厂和化工生产厂共同编制，符合这两个标准的泵，称为ANSI泵。

其余的ASME化工泵标准有：

ASMEB73.3M-1996SpecificationforThermoplasticandThermosetPolymerMaterialHorizontalEndSuctionCentrifugalPumpsforChemicalProcess（卧式轴向吸入热塑性塑料、热固性树脂化工离心泵）。

ASMEB73.5M-1955SpecificationforSeallessHorizontalEndSuctionCentrifugalPumpsforChemicalProcess（卧式轴向吸入无泄漏化工离心泵）。

1.4GB3215

中国国家标准GB3215-89《炼厂、化工及石油化工流程离心泵通用技术条件》基本参照API610第六版编制而成。

1.5GB/T5656

中国国家标准GB5656/T-94《单级、单吸化工离心泵技术条件》参照ISO5199编制而成。

其相关标准如GB5662《轴向吸入离心泵（16Bar）标注、性能和尺寸》参照ISO2858、GB5661《轴向吸入离心泵机械密封和软填料用的空腔尺寸》参照ISO3069，GB5660《轴向吸入离心泵底座和安装尺寸》参照ISO3661。

水力性能试验按照GB3216《离心泵、混流泵、轴流泵和旋涡泵试验方法》的C级或B级进行（参照ISO2548、ISO3555）。

2标准比较

2.1ISO泵和ANSI泵

ISO5199（包括等同或参照标准的国家标准，如我国的GB/T5656、ANSIB73.1M/B73.2M标准对中、轻负载的石油、化工用离心泵、驱动机及辅助设备在设计、制造、检验、试验及交货状态等方面提出了基本要求。

这两类标准的范围和要求基本相同，其适用参数范围大致如下：

1）额定排出压力≦1.96MPa（G）；

2）介质温度＜260℃；

3）驱动机效率≦110KW；

4）最大转速＜3600r/min；

5）额定扬程≦120m；

6）最高吸入压力≦0.5MPa（G）；

7）最大叶轮直径≦333m

符合ISO5199（包括等同或参照该标准的国家标准）的化工离心泵称为ISO泵；符合ANSIB73.1M/B73.2M标准的化工离心泵称为ANSI泵。

其中：

1）ISO5199（包括等同或参照该标准的国家标准）适用于卧式悬臂式离心泵，即表1中得OH1和OH2；

2）ASMEB73.1M标准仅适用于底脚安装的卧式悬臂式离心泵，即表1中得OH1；

3）ASMEB73.2M标准适用于立式管道离心泵，即表1中OH3、OH4、OH5。

ISO泵或ANSI泵在材料、设计、制造和试验等方面的要求比API泵要低一些，因此可靠性相对要差一些，当然价格也便宜许多。

这类泵满足一般化工用途的要求，常用于对易燃、危险等要求不太高的场合。

美国DURCO公司的MARKIⅡ系列，GOULDS公司的3196系列，瑞士苏尔寿公司和大连耐酸泵厂的CZ系统，日本荏原公司的IFW、IFS系列以及我国的IH系列（含改进系列）等均属此类泵。

2.2API610

API610对石油工业、重化学工业和天然气工业用离心泵（包括用作为水力回收水轮机而作逆运转的泵）提出了最低限度的要求；符合API610标准的离心泵常称为API泵。

API泵连续运转周期至少为3年，可靠性很高。

API泵的适用范围很广，其涉及的泵型有三大类泵，即悬臂式（Overhung）、两端支撑式（BetweenBearings）和立式悬吊式（VerticalSuspended）。

如表1，其中OH1、OH4、OH5只有当买方指定和制造厂业已证明对此种泵富有经验时才可以提供。

表1离心泵类型

型式

具体类型

悬臂式

扰性联轴器传动

卧式：

底脚安装式OH1，中心线安装OH2；

立式：

管道泵（独立轴承架）OH3；

刚性联轴器传动

立式：

管道泵OH4

共轴式传动

立式：

管道泵OH5，与高速齿轮箱成一体的泵OH6

两端支撑式

单级和两级

轴向中开式BB1，径向剖分式BB2；

多级

轴向中开式BB3，径向剖分式单壳体BB4，双壳体BB5

立式悬吊式

单层壳体

壳体上设排出中：

导流壳式VSI，涡壳式VS2，轴流式

独立排出管（液下泵式）：

有导轴承VS4，无导轴承VS5

双层壳体

导流壳式VS6，涡壳式VS7

美国INGERSOLL-RAND-PUMPS公司的SVCN7（单级卧式泵），GOULDS公司的3700（单级卧式泵）、3900（管道泵），瑞士苏尔寿公司和大连耐酸泵厂的ZA、ZE、ZF、ZU（单级卧式泵）、ETL（管道泵），日本荏原公司的UCW（单级卧式泵），沈阳水泵厂的SJA（单级卧式泵）等系列均属API悬臂式泵（OH2或OH3）。

以苏尔寿公司的ZA/ZE/ZF/ZU系列为例，其适用参数范围大致如下：

1）额定排出压力≦15MPa（G）；

2）介质温度-112~400℃；

3）额定扬程≦300m；

4）最大叶轮直径≦630mm；

对于不易燃、无危险的介质，API610规定：

当泵的进口压力＜0.5MPa（表压），出口压力＜1.9MPa（表压），泵送温度＜150℃，转速＜3600r/min，额定扬程＜120m，叶轮直径（悬臂泵）＜330mm时，允许不要求符合API610的整个标准。

但在使用寿命、材料、轴刚度、机械密封、轴承、辅助管路等方面应符合API610的有关要求，要求买方在询价单中应具体说明那些要求可以放宽。

2.3如何选用离心泵标准

石油、化工领域，如何根据装置和泵的工况来选用离心泵的标准，意义很大。

当离心泵的参数属于中、轻负荷，即吸入压力≦0.5MPa（G），排出压力≦1.96MPa（G），介质温度＜260℃，额定扬程≦120m，驱动机功率≤110Kw时，在以下情况下，选用API610泵较好。

1）离心泵输送的介质为特别易燃或危险时；

2）不设备泵，且对可靠性要求较高时；

3）要求泵的连续运转周期较长时。

除此，选用ISO5199泵或ANSI泵能减少设备的采购费用。

当离心泵超出中、轻负荷范围时，选用API610标准的离心泵，其性能和可靠性更能得到保证。

3标准栏目比较

为便于API610（仅指悬臂式泵）、GB/T5656（参照ISO5199）、ANSIB73.1M/B73.2M标准进行比较，将其相关栏目的内容以表格的形式列出，详见表2。

表2API610、ASME73.1M/73.2M、GB/T5656（参照ISO5199）离心泵标准比较：

项目

API610

ASME73.1/73.2M

GB/T5656

适用泵的类型

表1的OH2、OH3

表1的OH1、OH3、OH4、OH5

表1的OH1、OH2

使用寿命

20年

未提

连续运转周期

3年

未提

性能点

不规定具体型号的性能点，但要求性能曲线到关死点为止呈连续上升。

如果并联操作，扬程上升量至少为额定扬程的10%

对每一个型号，给出了最佳效率点的近似流量和扬程值

对每一个型号的泵给出了额定点的流量和扬程值

尺寸

对每一型泵的外形尺寸、底座尺寸提出了具体规定

后开门结构

应采用加长的联轴器，加长部分至少为125mm，以使得方便地拆卸联轴器、轴承、密封和转子，而不拆卸电机或者进出口管路

设计应允许从后部方便的拆卸转子，而不必拆卸电机或进出口管路

应当装设加长联轴器以使能够不必移动电机就可以拆卸轴承、转子

壳体

壳体腐蚀余度

3mm

法兰连接等级

至少为ANSI300LB

至少为ANSI150LB

至少为16bar

泵支撑

中心线

脚

脚或中心线

材料

铸件修补

可焊类钢铸件可以采用焊接的方式修补：

铸铁件可以在适用的ISO规范范围内用塞堵堵塞、锤击、烧熔和浸渍的方式进行修补

可以进行焊接修补，但禁止采用塞堵堵塞、锤击和浸渍的方式进行修补

对承压铸件的渗漏处或缺陷，可以焊接的方法进行修补，但禁止塞堵堵塞、锤击、涂漆和浸渍的方式进行修补

适用材料

铸铁、碳钢、合金钢

铸铁、球墨铸铁、碳钢、合金钢等

输送易燃或危险液体的材料

输送易燃或者危险液体的泵壳材料应为碳钢或合金钢

铸铁不能适用于输送危险液体

用于危险液体的材料在买方和制造厂之间达成协议，非塑性材料不应用于输送易燃液体

质量规范

材料、铸造、焊接质量应符合ASMEⅧ篇的要求；

未提

低温

当最低温度＜-30℃时应做V形坡口冲击试验

未提

外部载荷

当泵和承受API610表2-1A所允许的2倍的力和力矩时，不致出现损害泵或者密封的变形

泵及其底座应有足够的刚度，以保证受力后，泵和驱动机轴的对中（符合API610表3-3）

未提

底座

刚度

准则

API610表2-1A管口负荷

驱动力矩

测试

需要

不需要

集液盘

需要

未提

安装垫

需要，两个平面之间的平面高度差为0.15mm/m

未提

尺寸

提供标准尺寸，但没有和泵的具体型号联系

提供泵的尺寸，和泵的每一个型号相对应

提供标准尺寸，和泵的每一型号相对应

水平调节螺钉

需要

不需要

起吊用的吊耳

需要

不需要

轴承箱

轴承箱材料

钢

未提

润滑型式

油

轴封

不可以用唇型密封，需用不发生火花的迷宫密封

可用唇型密封

耐磨轴承类别

径向

ISO5733第3类，成对的单列轴承40度角

未提

推力

接触型（7000系列）

未提

轴承和轴、轴承座的配合

ISO-286

未提

轴承寿命

卧式泵

L10

额定工况下25000小时，且最低负荷下16000小时

叶轮直径6、8英寸，额定工况下17500小时；叶轮直径10、13、15英寸，最大负荷17500小时

最大负荷17500小时

立式泵

L10（借用电机轴承）

部分允许采用此方式

额定工况下26000小时，或最大负荷17500小时

L10泵自带轴承座

额定工况下25000小时，且最大负荷下16000小时

最大负荷下16000小时

耐磨环与运转间隙

叶轮运转间隙

叶轮直径自50-650时，其运转间隙范围是0.25~0.95mm；

对咬合趋势大得材料或介质温度大于260℃时，间隙应在以上基础上加0.125mm

未提

不同材料的叶轮有不同的运转间隙要求。

叶轮直径75~280mm时，铸铁、青铜叶轮0.35~0.6mm，不锈钢叶轮0.4~0.75mm

耐磨环

应当在泵体和叶轮上都设可更换的耐磨环

未提

在适当的地方均应安装可更换的耐磨环

防止咬死

摩擦副硬度差至少为50HB

未提

轴封

是否要求符合API682标准

要求

未提

是否要求集装式机械密封

是

未提

密封外径与密封室内最小间隙

要求

未提

密封腔、压盖、螺栓等均有尺寸

要求

未提

最小接管尺寸

0.5英寸

0.25英寸

未提

喉部截流衬套

必须装设

未提

如果需要，可以装置

大气侧要求装设不发火花的截流衬套

要求

不要求

转子

叶轮形式

闭式

开、半开或闭式

叶轮固定形式

键

螺纹或键

未明确，要求可靠

表面粗糙度

整根轴均应精磨，Ra≤1.0μm

0.05mm

轴径≤50mm，0.05mm；50~80mm0.08mm轴径＞80，0.10mm

轴的绕度

0.05mm（轴封处）

0.13mm（叶轮中心线）

0.05mm（轴封处）

最小干运转临界速度

120%的操作速度

联轴器

要求使用扰性联轴器

是

加长段

需要

制造要求

ANSI/AGMA90009级

未提

基本材料

钢

未提

是否需要拆卸螺栓

需要

未提

与轴配合

过渡配合，用N8公差

未提

所有泵均需测试

是

否

试验

水利性能允差

额定扬程

H≤150m

﹣2%~＋5%

H≤150m，＋5%

150＜H≤300m

﹣2%~＋3%

H大于150m，＋3%

H＞300m

﹣2%~＋2%

关死点扬程

H≤150m

±10%

未提

150＜H≤300m

±8%

H＞300m

±5%

最低效率

不规定

合同规定

B级-3%，C级-5%

额定功率

＋4%

未提

振动

振动极限

需要测量（全流量下）

需要测量（额定流量下）

振动频谱分析

需要

不需要

振动值

未滤波：

3mm/sRMS

未滤波：

4.5mm/sRMS

未滤波：

4.5mm/sRMS

经滤波：

3mm/sRMS

动平衡

叶轮

需要

不需要

联轴器

需要

不需要

质量要求

按照ISO-1990，G1.0级

未提

辅助管路

材料

经受流程介质的辅助管线和零部件，其耐腐蚀、耐磨等级应至少与泵体相同

未提

管路材料应能耐输送介质和环境条件引起的腐蚀

制造

负荷ANSIB31.3

未提

接头方式

易燃和危险介质应用焊接

未提

最小管子尺寸

0.5英寸，最好0.75英寸

排放管0.5英寸，其余0.25英寸

未提

最小压力等级

ANSI300LB级

未提

仪表

对尺寸、结构、材料等作出了规定

未提

法兰

符合ANSI标准

ISO2084、ISO2229

石油化工离心泵标准的选用

（二）

三、标准选用

1.中、轻载荷离心泵

中、轻载荷离心泵是指能全部满足以下条件的离心泵：

1）参数范围应同时满足

2）额定排出压力小于等于1.9MPa

3）泵送温度（介质温度）小于225摄氏度

4）额定转速（汽轮机驱动时+5%）小于等于3000r/min

5）额定扬程小于等于120m

6）最高吸入压力小于等于0.5MPa

7）悬臂泵的最大叶轮直径小于等于333mm

8）输送无爆炸危险性、和/或毒性中度、和/或毒性轻度的介质。

9）采用ISO2858和ISO5199-1986，或GB5662和GB/T5656，或ASMEB73.1M/B73.2M标准制造的轴向吸入化工离心泵。

中轻载荷离心泵一般采用SH/T3140标准，其在材料、设计、制造和试验等方面的要求比重载荷离心泵要低一些，因此可靠性相对要差一些，当然价格也便宜许多。

这类泵能满足一般化工用途的需要，常用于输送无爆炸危险性、毒性中度或轻度介质。

美国FLOWSERVE公司的MARKⅢ系列，ITT/GOULDS公司的3196系列，瑞士苏尔寿公司和大连苏尔寿泵及压缩机有限公司的CZ系列，日本荏原公司和嘉利特荏原泵业有限公司的IFW、IFS系列，以及我国的IH系列（含改进系列）等均属此类泵。

2.重载荷离心泵

重载荷离心泵是指符合以下任一条件的离心泵：

1）除另有规定外，用于爆炸危险性介质和/或毒性轻度介质的场合

2）用于无爆炸危险性、和/或毒性中度、和/或毒性轻度介质的场合，但操作条件超出下列任何限制：

a）额定排出压力大于1.9MPa

b）操作温度（介质温度）＞225摄氏度

c）额定转速＞3000r/min

d）额定扬程＞120m

e）最高吸入压力＞0.5MPa

f）悬臂泵的最大叶轮直径＞333mm

重载荷离心泵一般采用SH/T3139和API610标准。

重载荷离心泵可靠性很高，一般要求连续运转周期至少为3年（不包括易损件），其涉及的泵型涵盖了三大类泵，即悬臂式（Overhung）、两端支撑式（BetweenBearings）和立式悬吊式（VerticalSuspended）如表1，其中OH1/OH4/OH5只有当买方指定和制造厂业已证明对此种泵富有经验时才可以提供。

美国FLOWSERVE公司的SVCN7（单级卧式泵），ITT/GOULDS公司的3700（单级卧式泵）、3900（管道泵），瑞士苏尔寿公司和大连苏尔寿泵及压缩机有限公司的ZA/ZE/ZF/ZU（单级卧式泵）、ETL（管道泵），日本荏原公司和嘉利特荏原泵业有限公司的UCW（单级卧式泵），沈阳水泵厂的SJA（单级卧式泵）等系列均属API悬臂式泵（OH2或OH3），当然其版次不一定全是第8版的。

3.如何选用离心泵标准

不同标准的离心泵，其价格和可靠性有较大的差别。

除业主或专利商特别指定需采用重载荷离心泵的场合外，其余场合应根据装置特点和工况条件来选用离心泵的标准，做到即经济实用，又能满足装置和工况的要求，表2给出了石化行业离心泵标准的选用判据，供参考，

表2石化行业离心泵标准的选用判据

条件1超出以下参数范围的场合：

吸入压力≦0.5MPa（G），排出压力≦1.9Mpa（G），介质温度＜225℃，额定扬程≤120m，悬臂泵的最大叶轮直径≦333mm

条件2泵送爆炸危险性介质的场合

条件3泵送毒性极度或高度危害介质的场合

条件4不设备用泵，且对泵的可靠性要求较高的场合

条件5业主或专利商特别指定需采用重载荷离心泵的场合

判据1，符合条件1，或条件2，或条件3，或条件4，或条件5时，宜选用重载荷离心泵标准，即“SH/T3139+API610”。

判据2，除此，为降低设备采购费用，宜选用中、轻载荷离心泵标准，即“SH/T3140+ISO5199”，或“SH/T3140+GB/T5656”，或“SH/T3140+ASMEB73.1M/B73.2M”。

注：

SH/T3139和SH/T3140是石化行业的工程技术规定，主要引用国际标准API610和ISO5199，并结合中国石油化工行业的特点，对API610或ISO5199未明确的内容，以及某些有争议的条款补充或指定了一些新的规定。

参考文献：

1.API610（8th）CentrifugalPumpsforPetroleum,HeavyChemical,andGasIndustryServices,1995

2.API610（9th）CentrifugalPumpsforPetroleum,HeavyChemical,andGasIndustryServices,2003

3.ISO5199.TechnicalSpecificationforCentrifugalPumps.ClassⅡ,1986

4.ASMEB73.1M.SpecificationforHorizontalEndSuctionCentrifugalPumpsforChemicalProcess,1991

5.ASMEB73.2M.SpecificationforVerticalIn-lineCentrifugalPumpsforChemicalProcess,1991

6.GB3215.炼厂、化工及石油化工流程

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