HG20570-95化工装置工艺系统工程规定
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HG20570
95
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中华人民共和国行业标准HG国际通用设计体制和方法H G / T 2 0 5 7 0 一9 5工 艺 系统 工程 设 计 技 术 规 定1 9 9 6 一0 5 一0 2 发布1 9 9 6 一0 9 一0 1 实施中华人民共和国化学工业部发布中华人民共和国行业标准工艺系统工程设计技术规定HG/ T 2 0 5 7 0 一9 5主 编 单 位 :化 工 部 工 艺 系 统 设 计 技 术 中 心 站批 准 部 门 :化学工业部实 施 日 期 :一 九九六年九 月一 日化 口 部 口 二 尾 是 建 设 标 准 编 辑 中 A 绍1 9 9 6北京 泵的系统特性计算和设备相对安装高度的确定HG/ T 2 0 5 7 0 . 5 一9 5编 制 单 位 :中 国 五 环 化 学 工 程 公 司批 准 部 门 :化 学 工 业 部实 施日 期:一九九六 年九月一日编制人中国五环化学工程公司宫经德吴其英审核人中国五环化学工程公司吴炳永化工部工艺系统设计技术中心站龚人伟1 范围1 1 0 . 1 本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 . z 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。 吸入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 -2 m / s ( 常温) ， 或0 . 5 -1 . 5 m / s ( 7 0 -1 1 0 0C ) ; 排出管内流速为 1 . 5 - 3 m/ s 。 往复泵吸入管内流速为 。5 - 1 . 5 m/ s ， 排出管内流速为 1 -2 m/ 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 2 0 m m液柱/ ( m管) 以内， 当输送液体温度高于 7 0 或处于平衡状态时， 应控制在 6 mm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。甲I m/h110一 *1iRfcft* kPa/m0. 35-1. 380. 230. 920. 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入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( NP S H) 计算 3 . 0 . 1 . 1 NP S Hr , NP S Ha定义及其关系 ( 1 ) 泵入口 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N P S H( N e t P o s i -t i v e S u c t i o n H e a d ) ， 也称作泵的 气蚀余量。 泵的 净正吸 入压头分为需要的净正吸入压知 或称为净正吸人压头必需值) ， 标记为N P S Hr ( N P S H R e q u i r e d ) 或N P S H R和有效的净正吸 入压 头( 或称为净正吸人压头有效值) ， 标记为N P S Ha ( N P S H A v a i l -a b l e ) 或 NP S HA, ( 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( N P S Hr ) , N P S H : 与泵的类型和结构设计有关， 并随泵的转速和流量而变， NP S Hr 越小， 泵抗气蚀能力越强。N P S F I r 一般由泵制造厂测定提供。NP S Hr 的测定条件是按输送 2 0 时的清水。若无泵制造厂提供的NP S Hr 或泵送流体不同于NP S Hr 的测定条件， 可按本规定 3 . 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入压头称为泵系统有效的净正吸入压头( NP S Ha ) , NP S Ha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NP S Ha NP S Hr ， 而一般情况下至少要大0 . 3 m， 对于有些输送条件( 如输送近似沸点的液体) 则应 NP S Ha )1 . 3 NPS Hr , 3 . 0 . 1 . 2 N P S Hr 的计算和校正 ( 1 ) NP S Hr 的计算 应尽量采用泵制造厂给出的 N P S Hr ， 当无泵制造厂提供的NP S Hr 时， 可按式( 3 . 0 . 1 一 1 ) 进行估算:N P S H r 一 n N V d ) 4( ) 3 J( 3 . 0 . 1一1 )式中NP S Hr 泵需要的净正吸人压头， m; n - 泵的 转速， r / m i n ; V d 泵的设计流量， m 3 / m i n ; 1 0 4 s 一 一 泵吸入比转速， ( m 丫m i n ) ( m) 一般离心泵， 不管比转速多大， 吸入比转速均可用( r )1 2 0 0 ， 则式( 3 . 0 . 1 一1 ) 可简化NP S Hr =7 . 8 6 X 1 0 - - 5 n 4 / 3 V 2 3( 3 . 0 . 1 一 2 ) 特殊设计的泵， 如高速泵及 NP S Ha不能取得很大时， 叶轮要进行特殊设计， 其S值实际可达到 1 5 0 0 -1 6 0 0 ， 计算 NP S Hr 时应予考虑。 ( 2 ) NP S Hr 的校正 a . 当泵 输送的流体不同于2 0 C 的清水时， N P S H : 应按式( 3 . 0 . 1 -3 ) 进行校正:NPS Hr =gyp. NP S Hr z u( 3 . 0. 1 一3)式中华相对于水的需要净正吸入压头的修正系数;NP S Hr z u 输送 2 0 C清水时需要的净正吸入压头( 即泵制造厂所提供的NPSH r ) , 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， T 值难以确定且又小于1 , N P S H: 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 2 0 C 清水时需要的净正吸入压头小的情况下运行。图 3 . 0 . 1 -1 为估算输送非粘性液态烃时泵的N P S H 二 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卯 值， 从而求出输送非粘性液态烃时的NP S Hr 。 当输送温度下烃的蒸汽压低于 1 0 0 k P a时， 沪 值等于1 。，0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 .0 输送温度下烃的相对密度图3 . 0 . 1 一1 输送非粘性烃类时泵的N P S H r 修正图”|时|d，叶|叱031.仪众仪仅3 . 0 . 1 . 3 N P S H a 的计算及有关参数的选择 ( 1 ) 离心泵的 N P S Ha计算离心泵的NP S Ha可按式( 3 . 0 . 1 一4 ) 进行计算:N P S H a 戒一 者 冷 士 H ,( zA P, +P , ) K9 . 81 Y( 3 . 0 . 1一4) N P S H a 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， k P a ; P , 泵进 口条件下液体饱和蒸汽压， k P a ; H工 从吸入液面到泵基础顶面的垂直距离， 灌注时 H, 取“ +” ， 吸上 时万 ， 取 “ 一 ” , m (D ; A P , 从吸入容 器出口 至泵吸入口 之间的正常流量下管道摩擦压力降 ( 包括管件、 阀门等) , k P a ; zi 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 降) , k P a ; Y 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 NP S Ha 计算往复泵的NP S Ha ， 可按式( 3 . 0 . 1 一5 ) 进行计算N PSH a=尸1 一尸9 . 8 1 Y士H ,( 尸 1 K; - +A P e , ) K2 9 . 8 1 7H , a , , ( 3 . 0 . 1 一 5 )中中式式 Hi - 往复泵吸 入管线加 速度损 失( 其计算见式3 . 0 . 1 一6 ) , m; K - 往复泵脉冲损失系 数。 其余符号意义同式( 3 . 0 . 1 -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 ) 泵吸人 ( 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 从理论上讲 H， 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. H、 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H: 及H， 同理。 1 0 6表3 . 0 . 1 一1 中 往复泵脉冲损失系数。 往复泵脉冲损失系数( K . , )表 3 . 0 . 1 一1缸数单作用双作用单缸双缸三缸四缸其它 3 2 21 . 51 . 3 21 . 51 . 31 . 3l . 3 ( 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 1 . 2 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,VaR C月 1。 = 吕 b一 气 二 不 一; 一 L ,) ;.八 I( 3 . 0 . 1 一 6 )式 中 HI . - 往复泵吸入管道加速度损失， m液柱; L , 泵吸 入管道直线长 度， m; V d 泵的设计流量， M / h ; C 泵型系数( 见表3 . 0 . 1 一 2 ) ; D, 泵吸入管道内径， M M; K , 液体校正系 数( 见表3 . 0 . 1 一3 ) ; R 往复泵往复次数， m i n - 。 在不知 道泵的往 复次数时， 蒸汽直 接驱动的 往复泵， R取 2 0 m i n - ; 电动机或汽轮驱动的往复泵， R取 3 5 0 mi n - o( b ) 泵排出管i v上夫安装缓冲罐时 ， 加凉度报失按式( 3 . 0 . 1 一7 ) 计算 : _L,V,R C月 ， 。 r = 3 b 下 二 二 es石es 2 少 ;.n ,( 3 . 0 .1 一 7 )式中 H2 -往复泵排出管道加速度损失， m液柱; L g 泵排出管道直线长度, m; D z 泵排出 管道内 径， m m e其余符号意义同式( 3 . 0 . 1 -6 ) ,往 复 泵 泵 型 系 数 (C )表 3 . 0 . 1 一2缸数单作用电动泵或汽轮机驱动泵双作用电动泵或汽轮机驱动泵蒸汽直接驱动 的往复泵单缸0 . 40 . 20 . 0 6 6双缸0 . 2l 0 . 1 1 50 . 0 6 6三缸0 . 0 6 60 . 0 6 6四缸0 . 50 . 0 4五缸0 . 0 40 . 0 4七缸0 . 0 2 80 . 0 2 8其它0 . 0 40 . 0 4 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流体名称校正系数热油2 . 5大部分烃类2 . 0胺、 水、 乙二醇1 . 5热水1 . 4 ( 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 -6 ) 和式( 3 . 0 . 1 -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 - 7 ) 计算值的1 0 %， 然后把两段管道的加速度损失相加，即为吸入( 排出) 管道的总加速度损失。 ( 3 ) N P S Ha 计算注意事项 a . 确定吸人损失时应注意; ( 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 ; ( 。 ) 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; 1 0 8 ( d ) 当吸人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 . 6 m液柱; ( e ) 当吸人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。 . 6 m液柱， 推荐作法是按控制单位压 力降。 . 2 3 - 0 . 4 6 k P a / 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 -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 NP S Ha ， 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。日 、 R 7LT底 部 切 线一 ，立式容器底部出口管立式容器侧向出口管幢 三 一 !底 部 切 线卧式容器出口管即 L卧式容器的立管出口地 面7 健白 L管口以上 0 . 1 一 m- _ i地下卧式容器 图3 . 0 . 1 一 2 泵吸人 侧容 器内 液面参考标高( 密闭容器)3 . 0 . 1 . 4 NP S Ha的安全裕量 从 3 . 0 . 1 . 3 中NP S Ha 计算结果减去安全裕量， 即为泵系统的最终有效净止吸人 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， N P S Ha 的 安全裕量取。 . 6 -1 . 0 m ， 但对不同 类型和不同 用途的离心泵， NP S Ha 的安全裕量也不同， 见表 3 . 0 . 1 一4 ,泵N P S H a 的安全裕I表3 . 0 . 1 一4序号泵的类型和用途说明( 注 )安全裕量 t 】 11锅炉给水泵及锅炉给水循环泵、 卧式冷凝器热冷凝液泵2 . 12减压塔釜液泵2 , 13立式和卧式表面冷凝器热冷凝液泵0 . 34常温常压冷却水泵0 . 65吸人压力7 0 k P a ( 表) 的泵0 . 6石多级泵和双吸叶轮泵0 . 67自动启动泵0 . 6S吸收塔釜液泵和送液温度在1 5 . 5 -2 0 5 之间的C O : 汽提塔等类似的泵2 . 19其它用途的泵， 如将容器架高提高NP S Ha的泵0 . 61 0用于输送平衡液体和在蒸汽分压下的液体的泵0 . 3 1 . 21 1用于 输送非平衡液体的 泵0 . 6 注: 在计算 NP S Ha时， 不应包括吸上式冷却水泵吸入管口以上的浸没液柱头。1 1 0 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 NPS Ha计算不应包括汽提用燕汽的裕量 总的摩擦损失应限定在 。 . 3 m液柱以内 吸入管内径应按单位压力降小于 。 . 2 3 k P a / 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人压力计算 ( 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人压力。 a . 正常流量下泵的吸入压力由 式( 3 . 0 . 2 - 1 ) 计算:P - =p ， 士9 . 8 1 Y H 一( ,A P , K暴+ZA P , , ) 一9 . 8 1 7 HI . , K( 3 . 0 . 2一 1 )式 中 P . s 正常流量下泵的吸入压力， k P a ; K, + 往复泵脉冲损失系数， 见表 3 . 0 . 1 一1 ， 离心泵K, + 取 1 ;H, u往复泵吸人管道加速度损失， m液柱， 对离心泵 Hl 。 取 。 。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 -2 ) 计算: P a s =P i 士9 . 8 1 Y H: 一( ,A P , Ka + + P e , ) K“ 一9 . 8 1 7 HI . -( 3 . 0 . 2 一 2 )式 中P a , 设计流量下泵的吸人压力， k P a o1 1 1 式中其余符号意义同前。 ( 2 ) 泵最大吸入压力计算 泵的最大吸人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 -3 ) 所不。 P-=P , p ,. . +9 . 8 1 H, . . . . Y ( 3 . 0 . 2 一3 )式中 P . . m A . 泵的最 大吸 入压力， k P a ; P l . m A .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 力或设计爆破压力， k P a ; H, . . . . 从吸人侧容器可能出现最高液面到泵基础顶面的垂直距离， m; Y 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 ) 汁算: ,I P p . - = ( P 2 一P , ) +9 . 8 1 ( 1- 1 2 一H, ) Y + ( G P , +4 P 2 ) K; + +O P e , +L P e 2 I K + 9 . 8 1 7( H, -+H2 a + ) ( 3 . 0 . 2 一4 )式中 O P p . - 设计流量下泵最小压差， k P a ; H2 泵出口必须达到的最高点距泵基顶面的垂直距离， m; P 2 泵排出侧容器正常出现的最高压力， k P a ; IA P 2 - 一 泵出口管道( 包括管件、 阀门等) 正常流量下总摩擦压力降， k P a ; I P e 2 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、 换热器、 孔板、 喷头、 流量计、 设备进出管 口压力降等) , k P a ; H2 . - 往复泵排出管道加速度损失， m液柱， 见式( 3 . 0 . 1 一7 ) ， 对离心泵 H2 a : 取 0 . 式中 其余符号意义同 前 ,A P p , m in 经取整( i 1 、 数点后及个位数四舍五入) 后加3 0 k P a 即为泵 设计流 量下泵的压差( 尸 ) 。 1 1 2 b . 泵出口 有 控制阀的系 统 泵出口 管道上有控制阀时， 要分析系统情况， 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2 5 务以上( 正常工作条侧下) ， 并且控制阀正常流量下允许压降值要大于 7 0 k P a ， 正常流量时控制阀允许压降Y-. I_ -、 二， 。 、 ， 丫、 、 。 、 * * . 、+ 。*、 二， 。、 、。_ 1， C ,正常) 、/ ti J I T Yf- O I L l tfl P , yk k k l - / 1 1 L . fi t ) 7 17 1 k 7 z r4 l 1 N H 5 l M O M r , Y iX k k - ) . G G L一一 一 n一 A ) 、 砂 ,0 . 5 -1 ， 控制阀 公称直径须小于或等于管道公称直径， 只 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 -5 ) 计算控制阀 流通系数( C - )设计) ， 并以此初步确定控制阀尺寸和流通系数( C , ) ,C ,(设 计 )一 1OV d,摄( 3 . 0 . 2一5 )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; D P 控制阀压降 经验数 据， 一般取7 0 k P a ; V & 通过控制阀的设计流量， m3 / h , 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:A P ,.一 。一 1 0 07 ( 鲁 ) 2( 3 . 0 . 2一6)式中 A P , . m in 设计流量下控制阀必须的最小压降， k P a ; C , 选定的 控制阀的 流通系数。 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: zi p , . m i =1A P , . ,i+ ( P 2 一P, ) +9 . 8 1 ( H2 一H, ) Y +I ( IA P , +IA P 2 ) K.2 , , +乙 P e l +乙 P 。 : KZ +9 . 8 1 Y X ( H1 -+142 . 1 , ) ( 3 . 0 . 2 一7 ) 式中符号意义同前。 ZA P p , m i n 经取整( i f 、 数点后及个位数四舍五入) 后加 3 0 k P a ， 并且当式( 3 . 0 . 2 -1 0 )和式( 3 . 0 . 2 -1 1 ) 成立时， 即为泵在设计流量下的压差( A P ) . 11 3 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: d P , 二 。 P , . + K 2 一 1 ) ( d P , + d P 2 ) K L + A P 0 . 2 5( 3 . 0 . 2- 1 1)( 2 ) 泵压头( 扬程) 计算 O尸9 . 8 1 7( 3 . 0. 2 一 1 2 ) 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尸闭=尸. +d尸( 3 . 0. 2 一 1 3)式中 P d 正常流量下泵的排出压力， k P a e 式中其余符号意义同前。 设计流量下 P a d =Pd . + I P ( 3 . 0 . 2 一1 4 )式中 P d d 设计流量下泵的排出压力， k P a . 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P I 图A版阶段必须估算此值， 待泵制造厂资 料到后， 取泵的零流量扬程加 P . . m a . 算出实际关闭压力。在估算时对一般离心泵， 在整压时按压力升高2 0 %计算， 离心泵的最大关闭压力按式( 3 . 0 . 3 -1 ) 计算: P -a . =Pa . . , x +1 . 2 AP ( 3 . 0 . 3 一1 )式中 P , m e . 泵的最大关闭压力， k P a o 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。因此往复泵运转时， 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， 其入 口处允许的最低绝对压力( 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 l O m水柱以 2 0 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高度进行校正。 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。 11 5 尸._ _ 、尸。、 ，I. = L H s w t ( -一l u) 一 七尸 下;一 0 . 2 4 ) .云 沙 .，。 己 I一I( 3 . 0 . 4 一 1 )允许吸上真空高度与泵需要的净正吸人压头的关系， 如式( 3 . 0 . 4 一2 ) 0H : 一 PP- P , + u 2 一 N P S H r a . 6 i i 9( 3 . 0 . 4一 2 )以上两式中 H, 泵在工作条件下的 允许吸 上真空 高度， m液柱; H,w 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; P , 泵安装地区大气压力， k P a ; Y 工作温度下输送液体的相对密度; u 泵进口液体平均流速， m / s ; 8 重力加速度， 9 . 8 1 m / s ; 1 0 试验条件下的大气压力， m水柱; 0 . 2 4 - 2 0 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 - 3 ) 计算:Ha =P, -P , ( O P , K; ,。 十 P e , ) KZ9 . 8 1 7 9 . 81 Y一9 . 8 1 Y一 H , , -NPS Hr( 3 . 0 . 4 一 3 )式中 H g - 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之 上， 即为吸上; 当其为负值时， 表示泵基础顶面在吸人液面之下， 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 - 3 ) 可简化如式( 3 . 0 . 4 -4 ) ,H 。一 H ,- 矗 - ( D P , K ;,+ ,IP e,)K Z+ 9 . 8 1 Y H i- I( 3. 0 . 4一4 ) 式中符号意义同前。 ( 2 ) . 泵安装高度的确定原则1 16 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N P S H a时进 行校核， 保证N P S H a 超过N P S H; 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N P S Hr ， 按式( 3 . 0 . 4 -3 ) 计算H e ， 定出实际安装高度 H， 再核算 NP S Hc, 。 在确定泵的实际安装高度时， 灌注时应使 H妻H e ， 吸上时应使 H0 . 5可变压降比 乙 尸，1 0 7 . 6 6，_ _ 、_一几 甲 石 - - - 下万 石 - 了 - 几 下 蔺 - = 二 - 二 叹 下 下 二 下 ， 气 - 二 二 今 1 . - Z Jur 2.八 认 十 Llr e 2 t . 6 L入 上 “ 十 了 u以上说明选定的控制阀合适， 经圆整的。 尸即为泵的压差。泵压头( 扬程)H 一 蒜 一 亏丽 9 3 09 . 8 1 X 0 . 9 9 一 9 5 . 7 6 m 液 柱正常流量下泵的排出压力 P. d =Ps +AP=1 0 3 . 6 3 +9 3 0 =1 0 3 3 . 6 3 k P a设计流量下泵的排出压力Pa d =Pd . +A P=1 0 2 . 9 1 +9 3 0 =1 0 3 2 . 9 1 k P a泵的最大关闭压力尸c . m a 二 =尸a . -+1 . 2 1 尸 = 1 5 4 . 4 2 + 1 . 2 X 9 3 0 = 1 2 7 0 . 4 2 k Pa ( 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 % 的氢氧化钠溶液用泵送至工作压力为3 0 o o k P a 的洗涤塔中， 泵的正常流量为 1 . 5 m3 / h ， 设计流量为 1 . 6 5 m3 / h , 流量安全系数为 1 . 1 0 。 溶液为常温， 蒸汽压为2 . 3 3 k P a ， 相对密度 1 . 0 3 ， 粘度 1 . 4 5 m P a s ， 吸入侧容器压力为 I O 1 k P a ， 流程简图如图4 . 0 . 3 -2 ， 已 初选2 D B - 3 / 3 7 型往复泵， 试进行泵的系 统计算， 间 此泵是否合适?并填写泵计算表。凡 1 0 2 . 4下乙二 二二 二 .图4 . 0 . 3 -2 装it流程简图 解: ( 1 ) 泵 进出口 管道压降计算 按 管道压力降计算 ( H G / T 2 0 5 7 0 . 7 -9 5 ) 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。 正常流量 1 . 5 0 m3 / h 下单位管长压降 D N3 2 管为 1 9 . 7 9 m m液柱/ m, 已知: 泵入口管道直管长度L=1 1 . 5 m, 阀门、 管件当量长度 L , =2 7 . 2 9 m, 泵排出管道直管长度L=3 2 . 5 2 m, 阀门、 管件当量长度 L , =5 1 . 1 1 m, 正常流量下泵吸入管道和排出管道的压降分别为: AP ,=( 1 1 . 5 +2 7 . 2 9 ) X1 9 . 7 9 =7 6 7 . 8 5 m m液柱=7 . 7 6 k P a IA P2=( 3 2 . 5 +5 1 . 1 1 ) X 1 9 . 7 9 =1 6 5 4 . 5 4 m m液柱=1 6 . 7 2 k P a 泵进出管道其它压降: 乙 尸e , =0 O P = 2 = 0 ( 2 ) N P S Ha 计算 2 D B-3 / 3 7 型泵为单吸双柱往复泵， 脉冲系数 K . . =2 ， 往复次数R=6 2 mi n - ,泵型系数C =O . 2 ， 液体校正系数 K, =1 . 4 ， 吸入管直道长度 L =1 1 . 5 m， 吸入管道上无缓冲装置。NPSHa=P, 一尸。_ _下 了 万 不 不 万十 月 1 沙 .6 1 1( zA p , Ke , , +zA P e , ) K29 . 8 1 7H l -一， ，_ _L,VR C阴 H ,- = -一 D-,2 K ,.1 1 . 5X1 . 6 5X6 2XO . 23 1 X 1 . 4=6 . 3 0 m液柱 _ _L , Va R C2 1夕 ， r 。 = J b es es es es 二 二 ; es es .二 ; re .es L / 2入 L= 3 6= 1 73 2 . 5 2X1 . 6 5X6 2 X0 . 2 3 1 X1 . 48 2 m 液柱二 .、 了 。二 ，1 01 一2 . 3 3h J L V C J 月 a今 互 丽及 万 不 万十 I O U . / 一I O U . Z )( 7 . 7 6 又2 +0 ) 1 . 1 9 . 8 1 X 1 . 0 36 . 3 0 二0 . 2 5 m液柱 N P S H a 值太小， 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NP S Hr 的要求。 ( 3 ) 泵吸 入条件计算 正常流量下泵的吸人压力P - =p ; 十9 . 8 1 H, Y - ( a p e ， 十Z I P , K; , 。 )9 . 8 1 7H, - K=1 0 1 +9 . 8 1 X0 . 5 X1 . 0 3 一( 0 +7 . 7 6 X 2 )=1 7 . 1 4 k P a9 . 8 1 X1 . 0 3 X6 . 3 0 1 . 1设计流量下泵的吸入压力 P a , =P , +9 . 8 1 H, Y - ( la p . , + l a p 工 K! , ) K 一9 . 8 1 7 Hj - =1 0 1 +9 . 8 1 X0 . 5 X1 . 0 3 一( 0 +7 . 7 6 X 2 ) X 1 . 1 一9 . 8 1 X 1 . 0 3 X6 . 3 二4 . 8 4 k P a泵的最大吸入压力 P , . m : 二 =P, . 二 、 +9 . 8 1 H, . ， 二 Y = 1 0 1十9 . 8 1X( 1 0 2 . 4 一 1 0 0 . 2 ) X 1 . 0 3 =1 2 3 . 2 3 k P a( 4 ) 泵排出条件计算泵最小压差 ,A P , . m , = ( P : 一P , ) +9 . 8 1 ( H: 一H, ) Y + ( A P , +O P Z ) K ; + +a P e , +a P e 2 K2 +9 . 8 1 7 X (H,.-+H2-) =( 3 0 0 0 一1 0 1 ) +9 . 8 1 X ( 1 4 . 8 一0 . 5 ) X 1 . 0 3 + ( 7 . 7 6 +1 6 . 7 2 ) X 2 2 +0 +0 X 1 . 1 2 +9 . 8 1 X 1 . 0 3 X ( 6 . 3 0 +1 7 . 8 2 ) = 3 4 0 5 . 6 9 k Pa 1 2 3经圆 整得泵的压差: A P = 3 4 4 0 k P a泵的压头( 扬程) 乙尸9 . 8 1 Y3 4 4 09 . 81 X 1 . 03一3 4 0 . 4 5 m液柱 正常流量下泵的排出压力 P d =P- +L P=1 7 . 1 4 +3 4 4 0 =3 4 5 7 . 1 4 k P a 设计流量下泵的排出压力 P a d =Pd , - - ,5 P=4 . 8 4 十3 4 4 0 =3 4 4 4 . 8 4 k P a 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 0 由计算得知所选往复泵压头( 扬程) 、 流量满足要求， 但N P S Ha 太小， 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， 避免接至泵入口， 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人堵塞等， 为此要求如下: 5 . 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人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 . 。 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 1 2 5 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1 2 0 以 下; 当 温度超过 1 2 0 时， 一般需要将泵的转速降至额定转速的7 0 %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， 当吸入压头不足时， 采用密闭水箱， 也可用惰性气体或用离心泵加压。一般粘度在 7 0 E( 恩氏粘度) 以下， 作普通液体考虑 ;粘度高于 7 0 E时， 必须降低泵的转速; 粘度达到 6 5 0 E时， 泵的转速应降到额定值的6 0 %。 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1 0 如m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3 0 m为宜。 为减小吸入阻力， 配管应尽可能粗、 短、直 。6 设备相对安装高度的确定6 ， 。 ， 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的设备相对安装高度( 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时， 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( 如果有控制阀时) 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一 液混合物则例外。 6 . 。 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， 并以气一 液混合物的形式借液体与气一 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。 1 2 7 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( 或排人大气) ， 以及液体物流从一设备借重力流人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间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 tt ,7 . 0 . 2 泵计算表使用举例: 离心泵见表 7 . 0 . z ,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。一 “ 状一 “ ) W-3,即日 邵 城 本 Il k一 ! 困 ， J日 四 酬 描H 热 rH # 中划联软燕联 I 、丁I战 户 !引 ! 侧 VI 甲 21 - 1蛆咚中睽 _ i岔， a . 举塑0 4健 0 誉 三 H I t t 9 M W ”鬓 鬓 矍 烹 I鬓 鬓 矍 烹 I鬓 鬓 矍 烹 I鬓 鬓 矍 烹 I 二非 J 司 日戈 1 山 咬心和柑而、 、 、.J， 韶时、闷 岛NJ 碑夕飞 飞 . 蕊 . 百乏 呀 . 又饭鞘疆 . !u一一一 一_ 1_ 名I I 1丈 书犷 妙 降! 只 材只 、云 二卜I日田I 田61霖遭 鑫 矍 番 雷 奋霎复 羹一 一 一 酬卜乙书瑞书乏嗜 aa . 祝; 一怎 11。l i d丈彭杖峪_一 :xN 一+I I曾( u共 II i斡既 4=铭只 。E ll 0握白辉碗一 贫吸 “Iill )Ix =, ? 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