石油化工離心泵的選型分析

唐宏志

（德希尼布化學工程（天津）有限公司上海分公司，上海 200235）

石油化工企業在運營過程中，離心泵在石油化工生產過程中的應用率是非常高的，離心泵的應用途徑通常是進行流體物質輸送作業，但是石油化工企業中的流體物質往往是具有一定的腐蝕性，因此就對離心泵選型提出了嚴格要求，選用離心泵時，應合理分析石油化工行業特征，以行業標準為參考，選擇相應的離心泵，否則，極易出現因為離心泵選型失誤而造成能源浪費問題，從而對石油化工企業經濟效益形成不良影響，由此可見，對石油化工離心泵選型進行詳細研究，對于石油化工企業的意義非常重大。

1 石油化工離心泵選型的標準

在進行石油化工離心泵的選擇過程中，首先要注意產品標準，產品標準決定了離心泵的材料以及不同的零部件，石油化工行業所采用的離心泵通常是重載荷離心泵，這種離心泵的使用壽命能達到20a左右，能夠連續運轉超過3a以上，重載荷離心泵在當前的石油化工行業中應用較為廣泛，其運行機制以及實際效果較為符合我國當前的石油化工行業的需求。重載和離心泵排出壓力通常保持在1.9MPa以上，轉速約為3 000r/min，輸出揚程為120m，運行溫度在225℃左右，懸臂泵葉輪直徑不得低于333mm，石油化工行業對離心泵的技術參數要求應當符合以上列舉的參數，才能夠保證石油化工生產的需要，并以此來滿足石油化工行業的制造，檢驗，交貨等一系列生產流程的正常進行。相對于傳統的API泵，重載和離心泵的設計結構相對復雜，但是可靠性大幅提高，能夠滿足石油生產過程中的大多數需求，且該設備的安全性較高。

2 石油化工離心泵選型技術特點

2.1 轉速要求

石油化工離心泵在轉速上應當屬于較為精密的機械設備，因此要滿足機械設備的精密度要求，只有在較高的精密度下，才能對泵效率進行有效的測量，通過對流量轉速控制來實現轉速差異的穩定性，通常的功能效果適用范圍在50%～120%，對于整體測量限值的不確定性，應保證其在最大范圍之內，總體功能效果應當穩定在90%左右。在進行儀器儀表的選擇過程中，要保證儀器儀表的差異性，通過對平均值進行計算，找到測量界面最佳的孔數以及位置。為保證測量的精度，在離心泵驗收過程中要進行實驗。只有較為精準的離心泵性能才能夠在特殊環境下保持正常運轉，并完成實驗過程，在不同對流液的選擇上，要符合足軸對稱的相關要求，因此在工業級別的離心泵產品中應當對這些技術參數加以保障。為避免離心泵的介質出現運動黏度過大的情況，實驗應當在較為清潔的水環境下進行，石油化工離心泵在選擇產品的過程中，如果過程出現差錯就會導致無法得出有效的測量限制，影響實際使用中的效果。

2.2 抗腐蝕性

為了實現離心泵能夠在運行過程中對于石油化工行業提供各類參考數據，因此對于離心泵運行過程中的各個因素，如溫度，振動以及電壓等方面都應當產生較為清晰的測量結果。在離心泵的材料選擇過程中，應當符合國家標準，石油化工產品在運輸過程中要注意傳輸介質的分類與應用。要針對不同的石油化工產品及強度以及腐蝕性等選擇傳輸介質，使得傳輸介質能夠更好地適應不同的石油化工產品。避免在運輸過程中影響傳輸效果，依據不同的石油化工產品進行分析和研究對不同的傳輸介質進行排列組合以及應用。如對硫酸的處理，硫酸在不同溫度下的濃度變化較為明顯，溫度越高，硫酸對于金屬介質的腐蝕性就越強，因此會導致離心泵的抗腐蝕性隨著流體的增多而大幅降低，因此為了保證離心泵的使用壽命，要對離心泵進行日常的維護和保養，防止離心泵出現泄漏情況。在提高密封性的措施中，應當選擇質量較好的油浸石棉填料，以保證機械密封性能，機械密封性能反映的石油化工離心泵在應用過程中的綜合質量，當密封部件出現摩擦時會產生氣化現象，降低密封效果，同時會影響材料的PV值，硫酸分子的活性決定著腐蝕性能的高低，而鹽酸通常具有較強的腐蝕性，金屬在與這些化學物質產生反應時，會形成一定的抗腐蝕性物質，而這些物質能夠對傳輸介質產生一定的保護效果。

2.3 工藝流程

工藝流程設計是石油化工離心泵的重要選擇依據，通常離心泵的重要基本參數會依據不同的流程需求而產生變化，在進行離心泵選擇過程中，考慮到正常磨損狀態，應當根據不同的轉速保證余量在一定范圍之內，石油化工離心泵在高速運轉的過程中能夠通過相關界面查看當前的運行狀態，并通過內部模塊計算當前的腐蝕性。腐蝕性決定著介質材料的選擇，介質本身具備較大的屬性差異，因此要注意介質的基本參數才能夠依據金屬材料屬性進行應用，同時對于非金屬材料與介質反應的作用應當加以重視。介質往往因為溫度的變化而產生一定的變化，因此對于冷卻系統的選擇應該有明確的依據，離心泵輔助系統的主軸密封過程應當發揮出離心泵的基本功能，要依據不同的故障原因選擇不同的密封處理方法。要嚴格控制密封后的壓力和溫度，通過對離心泵性能特點的細致分類，實現對石油化工行業發展的促進作用。開葉式離心泵主要針對具備細微顆粒物的流體類型，開葉式離心泵能夠避免流體運輸過程中產生的阻塞問題。而磁力離心泵主要針對具有毒性的流體的輸送過程，這種離心泵在使用過程中應該嚴格控制密封程度，強化密封措施，防止有毒有害的氣體泄漏造成安全事故。當離心泵在運轉過程中要觀察離心泵的曲線，當曲線平穩時離心泵的整體性能處在較高的水平，如出現較為明顯的駝峰曲線，應該注意這種狀態的持續運行會引發離心泵不穩定的運行狀態。如多扇葉離心泵的運轉過程就會出現較為明顯的駝峰曲線。在進行石油化工設備或裝置的安裝過程中，應當注意離心泵的入口壓力，要對壓力進行控制來實現小流量運轉，在離心泵運行過程中也會產生較為明顯的噪聲污染，這種噪聲會隨著離心泵內的溫度上升而出現較為明顯的升高。要實現石油化工離心泵較好的密封性能，應當建立合理的密封管路裝置和系統，避免各種流體在傳輸的過程中出現泄漏，加強離心泵的密封性能，避免發生安全事故。綜上所述，對于不同的流體應選擇不同類型的離心泵，離心泵在設計過程中本身已經針對不同的流體特性進行了優化，要依據石油化工離心泵的運行規律來輔助進行離心泵的選型。

2.4 離心泵的汽蝕余量計算

汽蝕余量是指離心泵在吸入口處，單位質量液體所具有的超過正常汽化壓力后的剩余能量，用字母（NPSH）表示。它是影響離心泵選型另一個關鍵參數指標，對選型成敗有決定性作用。一般在設計之初，就要事先根據實際工程需要及安裝條件，通過計算選擇合適的汽蝕余量，有利于保證離心泵的安全可靠性及工作使用壽命，汽蝕余量計算公式如下：

式（1）中：pAF為大氣壓壓頭；SG為石油與水的密度比值；SHF為吸口斷壓力損失數值；Z為吸高。

3 石油化工離心泵選型設計的案例分析

某化工企業工藝設計時進行離心泵選型時，采用CDF 技術進行流體運行效果模擬，其模擬成果如表1。

根據實驗數據可以獲取如圖1。

圖1 780離心泵流量及揚程趨勢曲線圖

780 型離心泵的數值模擬結果，在流量為 780m3/h，揚程為 30.57m，與化工生產離心泵設計參數基本吻合。因此在化工設計中選擇780型號的離心泵，以保證化工生產中石油供輸效果。

4 結語

近年來，我國石油化工行業仍然不斷發展壯大，這種情況預示著離心泵的應用前景是非常廣闊的，而為了滿足石油化工企業的需要，離心泵也在不斷優化和創新，因此具備了一定的節能功能，石油化工企業需要做的就是充分了解和掌握離心泵選型技術，并結合自身行業特點，保證離心泵選型的正確性，為企業健康穩定運營奠定基礎。