離心泵的性能試驗

付吉海， 張國釗， 劉金營

（1.中國人民解放軍95905部隊 機務大隊，遼寧 錦州 121018；2.上海寰球工程有限公司，上海 200032）

0 引言

離心泵是泵類設備中運用最多的泵型，雖然其結構比較簡單，但液體在泵中的運動十分復雜，至今都無法完全采用解析的方法確定泵在不同工況下的特性。因此，泵的試驗對于泵的設計、制造和使用都具有重要的意義。離心泵的性能試驗是衡量離心泵產品能否滿足設計和制造要求的一項最重要的檢驗。

1 試驗要求和試驗裝置

石化行業中較多采用的離心泵制造標準是美國石油協會的API610標準［1］，此標準要求泵的性能試驗至少要測量5個點的數據，正常情況下這5個點包括關死點、最小連續穩定流量點、最小與額定流量之間的中間點、額定流量點和最大允許流量點（至少為最佳效率點的120%）。此標準還要求額定流量的試驗點應在額定流量±5%公差范圍之內；試驗轉速應在泵額定轉速的3%以內。

試驗裝置如圖1所示，它是一種開式試驗裝置，由測功計、壓力表、流量計、真空計、測速儀等組成，并通過各個變送器把信號傳輸到控制室進行采集和讀取［2-3］。對于試驗裝置中各種儀器的選擇方法、試驗操作、測量不確定度的處理等可參考相關文獻。

圖1 臥式泵試驗裝置示意圖

表2 離心泵工廠性能試驗數值

2 計算公式

性能試驗用到的計算公式有：

式中：Q 為體積流量，m3/s；A 為面積，m2；U 為平均流速，m/s；H 為揚程，m；z為相對基準面的高度，m；p為壓力，Pa；ρ為密度，kg/m3；g 為重力加速度，m/s2；P 為軸功率，kW；η為效率；n為轉速，r/min。下角標中，1表示入口；2表示出口；T表示轉換的；sp表示規定的。

公式中所給的進出口是指泵進出口，由于測量點離泵進出口還有一段距離，若此段距離影響到測量精度，必須考慮此段的壓力損失。本試驗由于距離很小，此損失忽略不計。但壓力表的表位差還需要考慮。

表1 離心泵設計參數

3 試驗

離心泵的設計參數見表1所示。此試驗中采用的試驗電機功率為160 kW，試驗清水水溫16℃，水密度為1000 kg/m3，入口表位差為0，出口表位差0.6 m，重力加速度為9.8 m/s2，入口管徑0.1m，出口管徑0.08m。

根據泵的外形圖可以查到泵進出口的相對高度z2-z1=0.35 m。根據以上公式即可計算額定轉速下泵的各種參數（表2的計算值）。根據試驗數據進行擬合［4-5］得到性能曲線（圖2）。

圖2 離心泵性能曲線

根據圖2可得離心泵的整體性能，見表3所示。試驗值跟設計值進行偏差分析，并與API610標準中允許的偏差進行對比，實際偏差都在允許偏差內才能說明試驗泵合格。根據此表分析可知此泵滿足設計要求，性能合格。如不滿足，就需要進行分析并找出原因，制定修改措施，修改完成后按原試驗程序重新進行試驗，直到所有的參數都能滿足標準的允許偏差為止。

表3 離心泵總體性能

4 結論

離心泵的性能試驗是離心泵所有試驗中比較重要的試驗，通過實例對整個試驗的計算過程進行了分析，為設計院檢驗人員或第三方檢驗人員去泵廠進行離心泵的見證試驗時提供了參考。

［1］ Centrifugal Pumps for Petroleum，Petrochemical and Natural Gas Industries：API610-2010［S］.

［2］ 關醒凡.現代泵理論與設計［M］.北京：中國宇航出版社，2011：186-240.

［3］ 汪世涌，周紹萍，蘇永升，等.離心泵計算機輔助性能試驗系統的研究［J］.流體機械，2003，31（6）：27-29.

［4］ 石一民.離心泵性能曲線多項式擬合的一種簡單方法［J］.上海煤氣，2005（4）：39-41.

［5］ 方清華.離心泵流量-揚程性能曲線的二階多項式回歸數學模型處理［J］.化工設備與管道，2005，42（2）：43-45.