GB∕Z 32458-2015 输送粘性液体的离心泵 性能修正

中华人民共和国国家标准化指导性技术文件输送黏性液体的离心泵性能修正中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局I Ⅲ 1 1 24概述 3 36美国水力学会方法概要 57进一步理论说明 8其他注意事项 23附录A(资料性附录)运动黏度单位换算 27ⅢGB/Z32458—2015/ISO/TR17766:本指导性技术文件使用翻译法等同采用ISO/TR17766:2005《输送黏性液体的离心泵性能修 输送黏性液体的离心泵性能修正本指导性技术文件给出了所有普通离心泵(以下简称“泵”)输送黏性液体时性能修正的技术方法。本指导性技术文件适用于在正常工作范围内输送牛顿流体的、安装开式或2符号和缩略语本指导性技术文件中使用的符号和定义如下¹:A——用于计算修正必需汽蚀余量的吸入几何变量。B——用于黏度修正过程的参数，参数B用于规范泵的雷诺数和调整修正泵的比转数。BEP——最佳效率点(在规定转速下泵效率最高时的流量和扬程)。C,-RR——由于圆盘摩擦损失引起的效率修正系数。CH——扬程修正系数。CBEP-H——水时在泵最佳效率流量点的扬程修正系数。C。——流量修正系数。Hth——理论扬程(流动没有损失),m(ft)。Hvis——黏性扬程，当输送黏性液体时的单级扬程，m(ft)。叶轮的比转数被定义为具有几何相似尺寸的叶轮能排出1立方米每秒(m³/s),扬程为1米(公制单位)或1加仑(US)每分钟，扬程为1英尺(USCS单位)时每分钟的转速。这些单位应被用来计算比工2GB/Z32458—2015/ISO/TR1NPSHRwPPmPPvisPwQηp——输送液体相对于20℃(68F)水时的比重。美国水力学会(HI)已经提出一种通用的方法来预测用于输送黏度大于水的牛顿流体的回转动力泵的性能。这是一个基于世界范围内的试验数据的经验方法。美国水力学会(HI)的方法使泵的用户3GB/Z32458—2015/ISO/TR1和设计者能够基于介质为水时特定回转动力泵的性能估算出介质为其他已知黏度的液体时该泵的性以美国水力学会(HI)黏度修正法(VCM)为基础的计算过程已经在基于网络的HIVCMTM工具进水相对于黏性液体的水力性能。基于本指导性技术文件规定的方法，在泵的选型中使用HIVCMTM工存在偏差。第四，本指导性技术文件提供的经验方法是根据各种合理的修正程序统计比较后选择的。第6章。黏性液体试验获得充分的信息。美国水力学会(HI)从世界各地收集的试验数据中没有包括关于泵试指导性技术文件还给出了确定黏度对起动转矩和NPSHR影响的方法。关于黏度修正的前一版美国水力学会(HI)标准中的参考文献[24]是以1960年底前的数据为基正值增大。修正系数上发生的最显著变化是流量不超过25m³/h(100gpm)4比会改变。输送黏性液体时下降的性能可应用相对于水时的扬程、流量和效率的性能修正系数进行效率并分别应用修正系数CH、CQ和C,进行估算。这些系数在式(1)中被定义：图1中的a)和b)用简图表示出了扬程、效率和功率特性从输送水到高黏度液体当输送水时(BEP—W),如果将测量的数据C₄可直接在图1c)中读出。在BEP-W点和H-Q曲线原点(H=0;Q=0)之间的一条直线被称为导叶体或蜗壳的特性。参考文献[10]和[14]中的试验报告数据表明，对于黏性液体BEPs符合导叶体或蜗壳特性。美国水力学会(HI)从世界范围内收集的关于输送黏性液体试验数据的分析也证实了这种观a)可利用的有限数据分析表明，采用试验和损失分析方法预测的扬程修正计算的精确度大致相同。关于损失分析方法基本原理的进一步理论解释在本指导性技术文件的第7章中说明。使用这样的本指导性技术文件中第6章美国水力学会(HI)解释的方法是以试验数据为基础的。对于大多数5GB/Z32458—2015/ISO/T中给出的修正系数方法与以前美国水力学会(HI)的方法相似。这个新方法比已被世界各地广泛使用BEP单级的扬程HBEp-w=6m～130m(20ft～430ft)。可被应用于以上给出的试验数据范围之外的泵的性能，如第6章的概述以及6.5和6.6中的特殊说明及6.5和6.6提供的公式由于是以试验为基础而不是理论上的考虑，因此6.5和6.6中给出的限制范加引起的NPSHR增加才使用修正系数。关于NPSHR的增量估算见7.3。A用于计算修正必需汽蚀余量的6叶轮的比转数被定义为具有几何相似尺寸的叶轮能排出1注1:本定义中指的是泵的流量，而不是叶轮入口的流量。注2:根据我国的习惯，计算比转数时应乘系数3.65。Pvis5 注1:其他技术符号在美国水力学会标准中已被定义。注2:附录A给出了运动黏度SSU和cSt单位相互间的换算公式。注3:泵黏度修正由下文中的6.4、6.5和6.6程序所决定。7GB/Z32458—2015/ISO/TR1776否否是是是是否否否参数B≥40吗?否否计算P(6.5,步骤5)是8GB/Z32458—2015/ISO/T在6.6中阐述第三部分的程序，并归纳在图4中。是否是否否是图4根据给定扬程、流量和黏度条件选择泵的流程6.5已知泵输送水时的性能来确定泵在输送黏性液体时性能的说明下面的公式用于展开修正系数调整泵输送水时的流量、总扬程、效率和输入功率的性能特性以适应对应的黏性液体的性能。根据水时最佳效率点的流量(QBEP-w)计算参数B。 (2) (3)如果1.0<B<40,转到步骤2。如果B≥40,用6.5和6.6中的公式导出的修正系数是很不精确的，应该避免。而详细的损失分析9如果B≤1.0,设定Ch=1.0,Cq=1.0,然后跳至步骤4。步骤2用式(4)计算与水时在最佳效率点流量(QBEP-w)性能相一致的流量修正系数(CQ)(该系数也等于在BEP时的扬程修正系数[CBEP-H]),并据此修正输送水时的流量(Qw),以得到黏性流量(Qvis)。以下 (4) (5)步骤3yy12图5与参数B相对应的修正系数CQ和CH步骤4用式(7)或式(8)计算效率修正系数(C,)以及黏性泵的效率(yvg)的对应值。下面的公式对于流量对于1.0<B<40, (7)对于B≤1.0,从下面的式(8)估算效率修正系数(C,): (8)YYX——参数B;图6与参数B相对应的修正系数Cn步骤5步骤1步骤2Qvis=0.938×110.0×1.00=103.2HBEP-vis=0.938×77.0=72.2m步骤3对于流量(Qw)大于或小于水时在最佳效率点的流量(QBEP-w),计算扬程修正系数(Cn)和相应的黏性扬程值(Hvis)。Cn=1—(1-0.938)×(0.60)Hyis=0.958×87.3=83.6m步骤4算C,:C,=(5.52)-[0547×(5.520.步骤5率(Pyis)。图7单级泵性能曲线示例(公制单位)表1计算示例(公制单位)黏性液体的比重(s)泵轴转速(N)/(r/min)水时的流量(Qw或QnEP-w)/(m³/h)水时的效率(nw)流量修正系数(Co)扬程修正系数(CH或CBEP-H)表1(续)效率修正系数(C)黏性液体的流量(Qw.)/(m³/h)黏性液体的效率(ηvis)根据水时在最佳效率点下的性能，用式(3)计算参数B。如果泵是多级结构，用单级扬程计算参规定单位，QBEp-w的单位用gpm,Hw用ft,N用r/min,V₂用式(4)计算流量修正系数(Ca),修正水时流量与最佳效率点流量的比值(Qw/QBp-w)。Co=(2.71)-0.165×(lg5.50)Qvis=0.938×440×0.60=248gpm根据式(5),扬程的修正系数(CBEP-a)等于在QBEp-w上的(Cq)。对于流量(Qw)大于或小于水时在最佳效率点的流量(QBEP-w),计算扬程修正系数(Ch)和相应的黏性扬程值(Hy)。当流量为QBEP-w的60%时，用式(6)计算相应的扬程修正系数(Ch)和黏性扬程(Hvs):Cn=1-(1-0.938)×(0.60)0步骤4对于流量(Qw)大于、小于或等于水时在最佳效率点的流量(QBEP-w),计算效率修正系数(C,)和相应的黏性泵的效率值(nu)。根据步骤1计算得出的参数B=5.50(在1<B<40范围内),用式(7)计算C,。C,=(5.50)-[0.0547×(5.50.7vis=0.738×0.602=0.步骤51一表2计算示例(USCS单位)黏性液体的比重(s)泵轴转速(N)/(r/min)水时的单级扬程(Hw或HBEP-w)/ft水时泵的效率(ηw)流量修正系数(Cq)扬程修正系数(Cn或CBEP-H)效率修正系数(C,)单级修正扬程(Hwi或HBEP-vis)/ft修正效率(ηvis)6.6对给定扬程、流量和黏度条件下初步选择泵的说明给定黏性工况下泵的流量和扬程以及泵输送温度下液体的黏度和比重，可用下列公式近似求出泵相应的输送水时性能和估算黏性泵输入功率。根据黏性条件确定输送水时的性能，没有根据输送水时的性能确定黏性时性能准确，除非是做了迭代运算。用式(11)计算参数B,规定公制单位，Qvis用m³/h,Hvi:用m,Vvis用cSt:如果1.0<B<40,转到步骤2。如果B≥40,用6.5和6.6中的公式导出的修正系数是很不精确的，应该避免。而详细的损失分析方法可以保证。如果B≤1.0,设定CH=1.0,Cq=1.0,然后跳至步骤4。步骤2计算流量修正系数(CQ)和扬程修正系数(CH)。这两个修正系数在偏离水时最佳效率点流量(QBEP-w)的任一给定流量下都是相等的。参考式(4):步骤3步骤4步骤5如果1.0<B<40,C,=B-(0.0547×B⁰.如果B≤1.0,从下面的公式计算效率修正(C,)值。步骤6参考式(9):步骤1步骤2计算流量修正系数(Cq)和扬程修正系数(Cn)。这两个修正系数在偏离水时最佳效率点流量参考式(4):步骤3GB/Z32458—2015/IS步骤4步骤5用式(7)计算效率修正系数和近似的黏性泵效率或者参考图6确定。步骤6计算黏性液体近似的泵轴输入功率。规定单位，流量用m³/h,总扬程用m,轴输入功率用kW,用选择一台泵用来输送流量为440gpm,总扬程为230ft,在输送温度下的运动黏度为120cSt,比重为0.90的液体。步骤1步骤2计算流量修正系数(Cq)和扬程修正系数(Ca)。这两个修正系数在偏离水时最佳效率点流量C₀≈Cn≈(2.71)-0.165×(1g5.70步骤3步骤4选择一台水时性能流量为471gpm,总扬程为246ft的泵。对于水时性能最好选择在最佳效率点步骤5用式(7)计算效率修正系数和近似的黏性泵的效率或参考图6确定。7vis=0.729×0.680=0.496步骤6计算黏性液体近似的泵轴输入功率。规定单位，流量用gpm,总扬程用ft,轴输入功率用hp,用式7进一步理论说明7.1范围7h——水力效率；Pm——径向和轴向轴承以及轴封所有机械损失的总和。转动力泵理论，有效扬程(H)是叶轮的理论扬程(Ht)与水力损失(HL)的差值。根据参考文献[9]、当间隙相对较大的低比转数小型泵运行黏度约为100cSt以下时，其影响较大。这也许就是黏度适当率损失强烈影响输送黏性液体的泵的效率，圆盘摩擦损失主要发生在闭式叶装置上。这样的损失也随着雷诺数的减小或黏度的增加而增大，可参照标准文图9说明了黏度对效率的影响，圆盘摩擦损失(PRR)与有效功率P,的比值曲线是以黏度为横坐标，并把比转数n₃作为一个参数来绘制的。在特定的情况下，当黏度从10-⁶上升到3×10-³m²/s(1cSt~3000cSt)时，圆盘摩擦损失大约增长30倍。对于黏度为3000cSt的介质，比转数n。=10(Ns=500)时的圆盘摩擦功率比有效功率大将近10倍；n₃=45(Ns=2300)时的圆盘摩擦功率为P的50%。2n,=20(Ns=100图10绘制了只考虑圆盘摩擦损失对效率的影响，可导出系数C,-RR。这证明了由于受圆盘摩擦的口法兰和叶轮入口之间的水力损失。这些损失随着黏度而增加并影响NPSHR。影响NPSHR的其他因素是液体的热力学性质和产生的或溶解存在的气体，这些因素的相互作用将在7.3中被讨论。以分析考虑为基础估算黏性液体NPSHR的方法也将在7.3中被概述。YNPSHR作为衡量回转动力泵吸入性能的特征参数，表示在叶轮入口处单位重量液体具有超过汽黏度对NPSHR的影响实质上是一个雷诺数函数关系。然而，这种影响不能以单一的关系式来表该通用方法不宜用于未考虑液体性能热效应的烃类。参阅ANSI/HI1.3.4.1.16.324]。基于扬程下降3%准则，以下公式用于推导出修正系数以调整泵输送水时的NPSHR性能至相应规定单位，QBEp-w用m³/h,NPSHRBEp-w用m,N用r/min,用吸入口几何变量(A)的选择如下：对于侧面入口的泵(流道从吸入管进入叶轮转弯大约90°):A=0.5NPSHRvs=CNpsn×NPSHR在这个NPSHR修正方法中流量没有被修正，对于NPSHR,.修正值相对应的流量，用未修正的图11和图12举例说明了NPSHR修正方法的示例。 图11NPSHR与流量关系图的示例(公制单位)表3计算示例(公制单位)黏性液体的比重(s)泵轴转速(N)/(r/min)水时的流量(Qw)/(m³/h)最佳效率流量点对应的扬程修正系数(CH)NPSHR修正系数(CNpsH)图12NPSHR与流量关系图的示例(USCS单位)表4计算示例(USCS单位)黏性液体的比重(s)泵轴转速(N)/(r/min)水时的必需汽蚀余量(NPSHRw)/ft最佳效率流量点对应的扬程修正系数(CH)NPSHR修正系数(CNPsh)修正必需汽蚀余量(NPSHR,i)/ft第6章的修正公式是以试验数据为基础并且参数B的最大值约为35。用高于40的B值进行推GB/Z32458—2015/ISO/TR1在层流状态下(黏性输送时),在叶轮盖板和泵壳体之间的轴向间隙对圆盘摩擦损失和效率有强烈泵的内部组件，例如泵轴和相关的驱动机械，应该进行核查以确保它们足以满足泵产生的额外运动黏度单位换算为了方便起见