HG/T 20570.5-1995 泵的系统特性计算和设备相对安装高度的确定 HG/T20570.5-1995 标准下载解压密码：www.bzxz.net

泵的系统特性计算
和设备相对安装高度的确定
HG/T20570.5-95
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
审核人：
宫经德
中国五环化学工程公司吴炳永
吴其英
化工部工艺系统设计技术中心站龚人伟
1范围
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。1.0.2
离心泵的系统特性计算也适用于转子泵和旋涡泵。101
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）儿种情况。
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1.5~2m/s（常温），或0.5~1.5m/s（70～110℃）；排出管内流速为1.5～3m/s。往复泵吸入管内流速为0.5~1.5m/s，排出管内流速为1~2m/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。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2.0.3.3
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20mm液柱/（m管）以内，当输送液体温度高于70℃或处于平衡状态时，应控制在6mm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。102
流量m/h
34~110
单位管长压力降
0.35~1.38
0.23~0.92
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。103
3*泵的系统特性计算
3.0.1泵的净正吸入压头（NPSH）计算3.0.1.1NPSHr、NPSHa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NPSH(NetPositiveSuctionHead），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头（或称为净正吸入压头必需值），标记为NPSHr（NPSHRequired）或NPSHR和有效的净正吸入压头（或称为净正吸入压头有效值），标记为NPSHa（NPSHAvail-able)或NPSHA。
（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（NPSHr）。NPSHr与泵的类型和结构设计有关，并随泵的转速和流量而变，NPSHr越小，泵抗气蚀能力越强。NPSHr般由泵制造厂测定提供。NPSHr的测定条件是按输送20C时的清水。若无泵制造厂提供的NPSHr或泵送流体不同于NPSHr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（NPSHa），NPSHa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NPSHa>NPSHr，而一般情况下至少要大0.3m，对于有些输送条件（如输送近似沸点的液体）则应NPSHa1.3NPSHr。
3.0.1.2NPSHr的计算和校正
（1）NPSHr的计算
应尽量采用泵制造厂给出的NPSHr，当无泵制造厂提供的NPSHr时，可按式(3.0.1-1)进行估算：
NPSHr=
式中NPSHr——泵需要的净正吸入压头，m；n——泵的转速，r/min；
Va—泵的设计流量，m/min；
(3.0.1--1)
一泵吸入比转速，（m\/min）·（m）·（r）。一般离心泵，不管比转速多大，吸入比转速均可用1200，则式（3.0.1一1）可简化NPSHr=7.86X10-5.n4/3.V2/3
特殊设计的泵，如高速泵及NPSHa不能取得很大时，叶轮要进行特殊设计，其S值实际可达到1500～1600，计算NPSHr时应予考虑。(2）NPSHr的校正
a.当泵输送的流体不同于20℃的清水时，NPSHr应按式（3.0.1一3)进行校正：NPSHr=@·NPSHre
?一相对于水的需要净正吸入压头的修正系数；NPSHrw-
(3.0.1-3)
一输送20℃清水时需要的净正吸入压头（即泵制造厂所提供的NPSHr),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，Φ值难以确定且又小于1，NPSHr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20C清水时需要的净正吸入压头小的情况下运行。图3.0.1一1为估算输送非粘性液态烃时泵的NPSHr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?值，从而求出输送非粘性液态烃时的NPSHr。当输送温度下烃的蒸汽压低于100kPa时，值等于1。
图3.0.1-1
输送温度下烃的相对密度
送温度下烃的蒸气
气压（MPa）
输送非粘性烃类时泵的NPSHr修正图1.0
3.0.1.3NPSHa的计算及有关参数的选择（1）离心泵的NPSHa计算
离心泵的NPSHa可按式（3.0.1-4)进行计算：NPSHa
(AP +AP-)K?
NPSHa-——泵有效的净正吸入压头，m；Pi—泵吸入侧容器最低正常工作压力，kPa;P一泵进口条件下液体饱和蒸汽压，kPa；(3.0.1-4)
H,一一从吸入液面到泵基础顶面的垂直距离，灌注时H，取“十”，吸上时H取“一”m；
AP，一一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），kPa；
△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），kPa；
—一泵进口条件下液体的相对密度；K一泵流量安全系数，为泵的设计流量与正常流量之比。（2）往复泵的NPSHa计算
往复泵的NPSHα，可按式(3.0.1-5)进行计算P-PHbzxz.net
(AP,·K+AP.)K?
(3.0.1-5)
H1nc-—往复泵吸入管线加速度损失（其计算见式3.0.1-6).m；Kace-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）泵吸入（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①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，H1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。106
表3.0.1-1中往复泵脉冲损失系数。往复泵脉冲损失系数（Kace）
单作用
表3.0.11
双作用
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
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·Va.R·C
往复泵吸入管道加速度损失，m液柱；泵吸入管道直线长度，m；
Va-泵的设计流量，m/h；
C—泵型系数（见表3.0.1—2)
Di一一泵吸入管道内径，mm；
一液体校正系数（见表3.0.1一3）：(3.0.1-6)
一往复泵往复次数，min-1。在不知道泵的往复次数时，蒸汽直接驱动的往复泵，R取20min-1电动机或汽轮驱动的往复泵，R取350min-1(b）
泵排出管道上未安装缓冲罐时，加速度损失按式（3.0.1一7)计算：Ha-36L·Va·R.C
往复泵排出管道加速度损失，m液柱；Lz——泵排出管道直线长度，m；Dz-泵排出管道内径，mm。
其余符号意义同式（3.0.1--6）。(3.0.1-7)
往复泵泵型系数（C）
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
表3.0.1-2
蒸汽直接驱动
的往复泵
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）
流体名称
大部分烃类
胺、水、乙二醇
表3.0.1—3
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(c）
（3.0.1一6)和式（3.0.1一7）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（3.0.17)计算值的10%，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）NPSHa计算注意事项
a.确定吸入损失时应注意：
(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；
（c）对在正常操作中几台并联运转的关键泵，应估计到台泵突然损坏时的有效净正吸入压头，此值通常是减小；108
（d）当吸入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0.6m液柱：
（e）当吸入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0.6m液柱，推荐作法是按控制单位压力降0.23~0.46kPa/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3.0.1一2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.NPSHa，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。L
底部切线
立式容器底部出口管
底部切线
卧式容器出口管
立管项部
卧式容器的立管出口
立式容器侧向出口管
底部切线
塔底出口管或封头排放管
管口以上0.15m~0.3m
地下卧式容器
容器直行
满疏回流容器
图3.0.1-2泵吸人侧容器内液面参考标高（密闭容器）3.0.1.4NPSHa的安全裕量
从3.0.1.3中NPSHα计算结果减去安全裕量，即为泵系统的最终有效净正吸入压头。
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，NPSHa的安全裕量取0.6～1.0m，但对不同类型和不同用途的离心泵，NPSHa的安全裕量也不同，见表3.0.1-4。泵NPSHa的安全裕量
泵的类型和用途
锅炉给水泵及锅炉给水循环泵、卧式冷凝器热冷凝液泵
减压塔釜液泵
立式和卧式表面冷凝器热冷凝液泵常温常压冷却水泵
吸入压力<70kPa（表）的泵
多级泵和双吸叶轮泵
自动启动泵
吸收塔签液泵和送液温度在15.5～205℃之间的CO汽提塔等类似的泵其它用途的泵，如将容器架高提高NPSHa的泵
用于输送平衡液体和在蒸汽分压下的液体的泵
用于输送非平衡液体的泵
注①：
说明(注*)
表3.0.1-
安全裕量
在计算NPSHa时，不应包括吸上式冷却水泵吸入管口以上的浸没液柱头。
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