水泵制造標準api610中文版解讀

新用戶94762Llc 2022-10-24 發(fā)布于遼寧

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一、API610是國際著名離心泵標準

目前，世界上權威的泵標準化組織有三個：即美國標準協(xié)會ANSI（American National Standards Institute）所屬的B73標準；國際標準化組織ISO（International Standards Organization）所屬的TC-115標準；美國石油學會API（American Petrochemical Institute）所屬的610標準。在三大著名標準中，由于API610是專門為石油、化工行業(yè)編制的離心泵標準，而且是全面總結煉廠和化工廠中的泵設計或泵制造引發(fā)的事故和教訓而制訂出來的，所以許多專都認為API610標準是鮮血和智慧的結晶，因而在石油、化工和天然氣工業(yè)用離心泵方面具權威性。API610標準對泵的設計和制造質量要求非常嚴，所以按API標準生產的泵價格也高，因為質量成本增加了。

二、API610標準簡介

第八版API610標準于1995年8月出版。該標準中詳細規(guī)定了范圍、術語、關聯(lián)標準等總則；壓力泵殼、作用在管口上的力、轉子、軸封、軸承、材料等基本設計；驅動機、聯(lián)軸器、底座和儀表等副機和附件；檢查、試驗和發(fā)貨；各種特定型泵和賣方資料等章節(jié)。

第八版與第七版比較有6點不同：

（1）在章節(jié)上由原來的5章增為6章，即多出了“特定型泵”1章；

（2）在名稱上也有變更，由原來的“般煉廠用離心泵”改為“石油、重化學和天然氣工業(yè)用離心泵；

（3）在度量衡單位方面，第八版的主單位采用SI國際單位制，以US美制單位為輔助單位，在（）內給出了參考換算值；

（4）第八版給出了各國適用的標準比較表；

（5）第八版還給出了各國的材料標準比較表；；

（6）第八版在動力學、軸振動，特別是機封方面增加了新內容；

第八版涵蓋了6種懸臂式泵的基本形式，即：OH1-底腳安裝式泵；OH2-中心線安裝式泵；OH3-獨立軸承座立式管道泵；OH4-剛性聯(lián)軸器傳動立式管道泵；OH5-共軸傳動立式管道泵和OH6-與高速齒輪箱成整體的立式泵。前兩種是臥式離心泵，后四種是立式離心泵。還涵蓋了5種兩端支承式泵的基本形式，都是多離心泵。此外，該標準還涵蓋了7種立式懸吊式離心泵的形式。

API610第八版在“前言”中介紹了該標準的編寫宗旨：目的是提供份采購規(guī)范，以便利石油、化學和天然氣工業(yè)用離心泵的制造和采購。該標準的內容主要是制定機械方面問題的低限度要求。該標準要求買方（用戶）提出定的細節(jié)說明和特點，以保證泵的質量。該標準推薦用改進、刪除和擴大內容等做法來增補本標準，而不贊成改寫或把本標準的章節(jié)并入別的本標準中去。該標準在出版之際聲明：因使用本標準而引起的任何損失或損壞，因本標準可能與有些法律相抵觸之事，API聲明不承擔任何義務或責任。

三、API610對高速泵的要求

由于美國勝達因泵公司的努力，高速泵以“OH6”的基本泵型被收入了API610第八版。在這里重點介紹API610對高速泵的獨特要求，些通用的要求諸如原材料、驅動方式、管路和工藝等就不介紹了。

1、API610對高速泵驅動方式的要求

API610把高速泵定義為整體式齒輪箱驅動泵，它要求有個與泵成為體的增速齒輪箱。葉輪直接裝在齒輪箱的輸出軸上。在泵和齒輪箱之間沒有聯(lián)軸器；但是，齒輪箱與驅動機是撓性聯(lián)軸器聯(lián)接。泵可以是立式的或臥式的。

2、API610對高速泵葉輪形式的要求

API610規(guī)定高速泵的葉輪可以是開式、半開式或全封閉式的。葉輪應制成整體的鑄件或焊接件。焊合的葉輪需要買方的專門批準。由于高速泵常常在低比轉速的條件下使用，采用開式葉輪效率好，因為減少了葉輪的輪盤摩擦損失。

3、API610對高速泵動力學方面的要求

API610要求高速泵要做橫向臨界轉速分析，以便保證在整個預期的工作轉速范圍內振動振幅處于可接受的水平。該標準認為：高速泵在開發(fā)過程中通常都經過充分的研究，其典型的轉子動力學分析是有效的和適用的。只有對于獨特的、新型的、或危險條件下工作的泵才應當規(guī)定作橫向分析。

臨界轉速是對應于轉子橫向自振頻率（固有頻率）的轉速。所謂干臨界轉速是指：按照轉子僅支承在軸承上和軸承具有無限大剛度這樣的假設計算得出的轉子自振頻率。所謂濕臨界轉速是指：計及工作條件下的泵送液體在轉子各處運轉間隙內所起的附加支承作用和阻尼作用，并計及軸承內的柔度和阻尼作用這些因素后計算得出的轉子自振頻率。對于傳統(tǒng)的剛性轉子，API610要求其階臨界轉速要高出泵大允許連續(xù)轉速個安全百分數：設計僅作濕運轉的轉子要高出20%；設計成能夠干運轉的轉子要高出30%。

4、API610對高速泵軸承的要求

API610第八版要求滾動軸承的適用條件是：其dm·n值不超過50萬mm·r/min；在額定條件下連續(xù)運轉至少應為25000h；在大徑向和軸向負荷下和額定轉速下至少應為16000h；泵的能量強度（額定功率kW和額定轉速r/min的乘積）不超過4百萬。如果超過了上述條件，即dm·n值大于50萬mm·r/min，運轉壽命少于25000h或16000h，能量強度大于4百萬時，則應選用流體動壓徑向軸承和推力軸承，而且要求流體動壓徑向軸承為整體式。與API610第七版相比，第八版對軸承的要求有了更高更嚴的規(guī)定。第七版時滾動軸承的dm·n值是30萬mm·r/min，能量強度是2百萬。在壽命方面沒有變化，都是25000h或16000h的指標。

5、API610對高速泵旋轉零部件動平衡的要求

API610對動平衡問題有下列要求：

a、當零部件的工作轉速≥ 3800r/min時，應進行動平衡。

b、動平衡用心軸的重量不應超過被平衡零部件的重量。

c、當被平衡零部件的外徑與其寬度之比為6或更大時，允許只在個平面上作動平衡。否則，均應在兩個平面上作動平衡。

d、3800r/min以下的轉子，按ISO標準1940的G2.5平衡質量等進行平衡。超過3800r/min的轉子，按ISO標準1940的G1.0平衡質量等進行平衡。

e、.轉子（轉動部件）平衡時，不包括軸套類和機械密封的旋轉件，但任何空缺的單鍵槽都應補滿半個鍵。

f、具有較高撓性的轉子（其撓性系數L4/D2≤ 1.9X109mm2）用于超過3800r/min時，要達到和保持G1.0的平衡水平，要求對設計、制造和維護給予特別的關注。這里L是軸承的跨距，D是葉輪處的軸直徑。

6、API610對機械密封的主要結構要求

a、機械密封應具有集裝式結構，以便于試驗和安裝。

b、標準的單端面機械密封應是個內部平衡型的密封。

c、標準的無壓式雙重機械密封（以前稱為串聯(lián)式機封）也應是平衡型密封，應能承受275kPa緩沖液的壓力。

d、標準的有壓式雙重機械密封（以前稱為雙端面機封）也應是平衡型密封。這種密封要設計得能承受反向壓差而不致打開密封面。

e、規(guī)定的密封接口和泵上的接口應當用耐久的標記符號標識在零部件上和圖紙上。

f、機械密封是否需要冷卻（或加熱）沖洗，應該由買方、賣方和機封制造廠三方共同商定。

g、機械密封輔助裝置見API610附錄D，有各種方案可供選擇。

7、API610對泵試驗和泵性能的要求

a、買方有權參加賣方的泵試驗，檢查試驗的項目要事先約定。賣方應提供完整的資料和現(xiàn)場觀察的方便。

b、賣方應進行至少4個點（高速泵不能在關死點試驗）的揚程、流量、功率和振動的試驗數據。這4個點是小連續(xù)穩(wěn)定流量點、小流量與額定流量的中間點、額定流量點和大允許流量點（至少為120%的高效率點）。

c、應當把揚程下降3%看作是泵性能斷裂的標志。應當對上述4個點都做汽蝕試驗。額定點的NPSHr不應超過合同規(guī)定值。在這里，簡單介紹下泵的汽蝕、汽蝕余量（NPSH）、有效汽蝕余量（裝置汽蝕余量NPSHa）和必需汽蝕余量（NPSHr）。離心泵要在定轉速、流量、溫度和吸入水頭壓力下運轉，在這些條件的項或幾項發(fā)生變化時，泵內（通常是葉輪入口）會出現(xiàn)液體的壓力等于或低于該液體汽化壓力的情況，這時泵送液體發(fā)生汽化，泵性能變壞甚至打不出液體，并伴隨振動增加，這種現(xiàn)象叫做泵發(fā)生了汽蝕。所謂汽蝕余量是指從基面算起的泵吸入口的總絕對吸入水頭（以米計），減去該液體的汽化壓力（絕對壓力，以米計）所富裕的量。對于立式泵，基面是指泵入口中心線；對于臥式泵，基面是指泵軸中心線。所謂有效汽蝕余量（裝置汽蝕余量 NPSHa），是由買方（用戶）根據該泵裝置（以液體在額定流量和正常泵送溫度下為準）確定的汽蝕余量（以米計）。所謂必需汽蝕余量（NPSHr）是由賣方根據用水試驗確定的汽蝕余量（以米計）。必需汽蝕余量在吸入法蘭處測定并修正（換算）到基準面。額定流量和其它流量點的必需汽蝕余量（NPSHr）等于因泵內汽蝕而造成揚程下降3%的那個汽蝕余量（NPSH）。

泵的性能允差應符合下表規(guī)定：

注：效率不是額定值，不規(guī)定允差，體現(xiàn)在功率允差中了。

8、API610對泵小流量的規(guī)定

1、小連續(xù)穩(wěn)定流量：在不超過規(guī)定的振動限度下，泵能夠工作的小流量。如果用戶沒有特別說明，則泵小流量均為此定義的情況。

2、小連續(xù)熱限制流量：泵能夠維持工作而其運行不致被泵送液體的溫升所損害的小流量。

3、按泵試驗的振動數據確定小流量：

a、流量與振動的關系曲線

API610標準要求每臺泵要試驗出如下圖所示的流量與振動的關系曲線。

b、泵振動隨流量的變化規(guī)律

API610認為：離心泵的振動隨流量而變，通常在佳效率點流量附近其值小，并且隨著流量的增大或減少而增加。從佳效率點流量起振動隨流量的變化取決于泵的能量密度（比能）、比轉速及汽蝕比轉速。通常，振動的變化隨能量密度的增加、比轉速越高和汽蝕比轉速越高而增加。

c、泵流量工作區(qū)的劃分

API610根據上述振動隨流量變化的特征，將離心泵的工作流量范圍分成兩個區(qū)，個稱為“優(yōu)先工作區(qū)”，在此區(qū)內泵表現(xiàn)出低振動。另個稱為“允許工作區(qū)”，此區(qū)以這樣的流量點來界定，即在此區(qū)內的流量下泵的振動達到較高值，但仍然是“可以接受的”水平。上圖即示出了這概念。還應指出：除振動之外的其它幾個因素，例如溫升隨著流量減少而增大，或必需汽蝕余量NPSHr隨著流量增大而增大，這兩個因素可能會使得“允許工作區(qū)”變得更窄。

d、劃分流量工作區(qū)的振動基準值

對于立式高速泵，API610標準把優(yōu)先工作區(qū)各流量點的振動基準值定為未濾波振動速度均方根值（RMS）Vu<3.0mm/s，把超出泵的優(yōu)先工作區(qū)之外，但在允許工作區(qū)內的各流量點的允許振動的增加量為30%，即在優(yōu)先區(qū)振動基準值基礎上增加30%，Vu=3.9mm/s。

著名勝達因泵數據單和使用說明書上的允許振動值與API610的規(guī)定值有所區(qū)別，勝達因泵出廠試驗未濾波振動速度允許≤7.6mm/s，現(xiàn)場使用允許振動速度大到11mm/s，超過11mm/s時則應檢修。實際運轉的情況證明，勝達因泵的規(guī)定是安全可靠的。

四、中國泵標準簡介

1、國標的般情況

中國的《GB3215-82煉廠、化工及石油化工流程用離心泵通用技術條件》，是專門針對我國石油、化工行業(yè)的離心泵標準。該標準在試驗檢測方面引用了兩項國標：《GB3214-91水泵流量的測定方法》和《GB3216離心泵、混流泵、軸流泵和旋渦泵試驗方法》。為便于與API610標準比較，這里僅介紹些與高速泵有關的要求。