中華人民共和國國家標準化指導性技術文件輸送黏性液體的離心泵性能修正中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局I Ⅲ 1 1 24概述 3 36美國水力學會方法概要 57進一步理論說明 8其他注意事項 23附錄A(資料性附錄)運動黏度單位換算 27ⅢGB/Z32458—2015/ISO/TR17766:本指導性技術文件使用翻譯法等同采用ISO/TR17766:2005《輸送黏性液體的離心泵性能修 輸送黏性液體的離心泵性能修正本指導性技術文件給出了所有普通離心泵(以下簡稱“泵”)輸送黏性液體時性能修正的技術方法。本指導性技術文件適用于在正常工作范圍內輸送牛頓流體的、安裝開式或2符號和縮略語本指導性技術文件中使用的符號和定義如下1:A——用于計算修正必需汽蝕余量的吸入幾何變量。B——用于黏度修正過程的參數，參數B用于規范泵的雷諾數和調整修正泵的比轉數。BEP——最佳效率點(在規定轉速下泵效率最高時的流量和揚程)。C,-RR——由于圓盤摩擦損失引起的效率修正系數。CH——揚程修正系數。CBEP-H——水時在泵最佳效率流量點的揚程修正系數。C?！髁啃拚禂?。Hth——理論揚程(流動沒有損失),m(ft)。Hvis——黏性揚程，當輸送黏性液體時的單級揚程，m(ft)。葉輪的比轉數被定義為具有幾何相似尺寸的葉輪能排出1立方米每秒(m3/s),揚程為1米(公制單位)或1加侖(US)每分鐘，揚程為1英尺(USCS單位)時每分鐘的轉速。這些單位應被用來計算比工2GB/Z32458—2015/ISO/TR1NPSHRwPPmPPvisPwQηp——輸送液體相對于20℃(68F)水時的比重。美國水力學會(HI)已經提出一種通用的方法來預測用于輸送黏度大于水的牛頓流體的回轉動力泵的性能。這是一個基于世界范圍內的試驗數據的經驗方法。美國水力學會(HI)的方法使泵的用戶3GB/Z32458—2015/ISO/TR1和設計者能夠基于介質為水時特定回轉動力泵的性能估算出介質為其他已知黏度的液體時該泵的性以美國水力學會(HI)黏度修正法(VCM)為基礎的計算過程已經在基于網絡的HIVCMTM工具進水相對于黏性液體的水力性能?；诒局笇约夹g文件規定的方法，在泵的選型中使用HIVCMTM工存在偏差。第四，本指導性技術文件提供的經驗方法是根據各種合理的修正程序統計比較后選擇的。第6章。黏性液體試驗獲得充分的信息。美國水力學會(HI)從世界各地收集的試驗數據中沒有包括關于泵試指導性技術文件還給出了確定黏度對起動轉矩和NPSHR影響的方法。關于黏度修正的前一版美國水力學會(HI)標準中的參考文獻[24]是以1960年底前的數據為基正值增大。修正系數上發生的最顯著變化是流量不超過25m3/h(100gpm)4比會改變。輸送黏性液體時下降的性能可應用相對于水時的揚程、流量和效率的性能修正系數進行效率并分別應用修正系數CH、CQ和C,進行估算。這些系數在式(1)中被定義：圖1中的a)和b)用簡圖表示出了揚程、效率和功率特性從輸送水到高黏度液體當輸送水時(BEP—W),如果將測量的數據C?可直接在圖1c)中讀出。在BEP-W點和H-Q曲線原點(H=0;Q=0)之間的一條直線被稱為導葉體或蝸殼的特性。參考文獻[10]和[14]中的試驗報告數據表明，對于黏性液體BEPs符合導葉體或蝸殼特性。美國水力學會(HI)從世界范圍內收集的關于輸送黏性液體試驗數據的分析也證實了這種觀a)可利用的有限數據分析表明，采用試驗和損失分析方法預測的揚程修正計算的精確度大致相同。關于損失分析方法基本原理的進一步理論解釋在本指導性技術文件的第7章中說明。使用這樣的本指導性技術文件中第6章美國水力學會(HI)解釋的方法是以試驗數據為基礎的。對于大多數5GB/Z32458—2015/ISO/T中給出的修正系數方法與以前美國水力學會(HI)的方法相似。這個新方法比已被世界各地廣泛使用BEP單級的揚程HBEp-w=6m～130m(20ft～430ft)?？杀粦糜谝陨辖o出的試驗數據范圍之外的泵的性能，如第6章的概述以及6.5和6.6中的特殊說明及6.5和6.6提供的公式由于是以試驗為基礎而不是理論上的考慮，因此6.5和6.6中給出的限制范加引起的NPSHR增加才使用修正系數。關于NPSHR的增量估算見7.3。A用于計算修正必需汽蝕余量的6葉輪的比轉數被定義為具有幾何相似尺寸的葉輪能排出1注1:本定義中指的是泵的流量，而不是葉輪入口的流量。注2:根據我國的習慣，計算比轉數時應乘系數3.65。Pvis5 注1:其他技術符號在美國水力學會標準中已被定義。注2:附錄A給出了運動黏度SSU和cSt單位相互間的換算公式。注3:泵黏度修正由下文中的6.4、6.5和6.6程序所決定。7GB/Z32458—2015/ISO/TR1776否否是是是是否否否參數B≥40嗎?否否計算P(6.5,步驟5)是8GB/Z32458—2015/ISO/T在6.6中闡述第三部分的程序，并歸納在圖4中。是否是否否是圖4根據給定揚程、流量和黏度條件選擇泵的流程6.5已知泵輸送水時的性能來確定泵在輸送黏性液體時性能的說明下面的公式用于展開修正系數調整泵輸送水時的流量、總揚程、效率和輸入功率的性能特性以適應對應的黏性液體的性能。根據水時最佳效率點的流量(QBEP-w)計算參數B。 (2) (3)如果1.0<B<40,轉到步驟2。如果B≥40,用6.5和6.6中的公式導出的修正系數是很不精確的，應該避免。而詳細的損失分析9如果B≤1.0,設定Ch=1.0,Cq=1.0,然后跳至步驟4。步驟2用式(4)計算與水時在最佳效率點流量(QBEP-w)性能相一致的流量修正系數(CQ)(該系數也等于在BEP時的揚程修正系數[CBEP-H]),并據此修正輸送水時的流量(Qw),以得到黏性流量(Qvis)。以下 (4) (5)步驟3yy12圖5與參數B相對應的修正系數CQ和CH步驟4用式(7)或式(8)計算效率修正系數(C,)以及黏性泵的效率(yvg)的對應值。下面的公式對于流量對于1.0<B<40, (7)對于B≤1.0,從下面的式(8)估算效率修正系數(C,): (8)YYX——參數B;圖6與參數B相對應的修正系數Cn步驟5步驟1步驟2Qvis=0.938×110.0×1.00=103.2HBEP-vis=0.938×77.0=72.2m步驟3對于流量(Qw)大于或小于水時在最佳效率點的流量(QBEP-w),計算揚程修正系數(Cn)和相應的黏性揚程值(Hvis)。Cn=1—(1-0.938)×(0.60)Hyis=0.958×87.3=83.6m步驟4算C,:C,=(5.52)-[0547×(5.520.步驟5率(Pyis)。圖7單級泵性能曲線示例(公制單位)表1計算示例(公制單位)黏性液體的比重(s)泵軸轉速(N)/(r/min)水時的流量(Qw或QnEP-w)/(m3/h)水時的效率(nw)流量修正系數(Co)揚程修正系數(CH或CBEP-H)表1(續)效率修正系數(C)黏性液體的流量(Qw.)/(m3/h)黏性液體的效率(ηvis)根據水時在最佳效率點下的性能，用式(3)計算參數B。如果泵是多級結構，用單級揚程計算參規定單位，QBEp-w的單位用gpm,Hw用ft,N用r/min,V?用式(4)計算流量修正系數(Ca),修正水時流量與最佳效率點流量的比值(Qw/QBp-w)。Co=(2.71)-0.165×(lg5.50)Qvis=0.938×440×0.60=248gpm根據式(5),揚程的修正系數(CBEP-a)等于在QBEp-w上的(Cq)。對于流量(Qw)大于或小于水時在最佳效率點的流量(QBEP-w),計算揚程修正系數(Ch)和相應的黏性揚程值(Hy)。當流量為QBEP-w的60%時，用式(6)計算相應的揚程修正系數(Ch)和黏性揚程(Hvs):Cn=1-(1-0.938)×(0.60)0步驟4對于流量(Qw)大于、小于或等于水時在最佳效率點的流量(QBEP-w),計算效率修正系數(C,)和相應的黏性泵的效率值(nu)。根據步驟1計算得出的參數B=5.50(在1<B<40范圍內),用式(7)計算C,。C,=(5.50)-[0.0547×(5.50.7vis=0.738×0.602=0.步驟51一表2計算示例(USCS單位)黏性液體的比重(s)泵軸轉速(N)/(r/min)水時的單級揚程(Hw或HBEP-w)/ft水時泵的效率(ηw)流量修正系數(Cq)揚程修正系數(Cn或CBEP-H)效率修正系數(C,)單級修正揚程(Hwi或HBEP-vis)/ft修正效率(ηvis)6.6對給定揚程、流量和黏度條件下初步選擇泵的說明給定黏性工況下泵的流量和揚程以及泵輸送溫度下液體的黏度和比重，可用下列公式近似求出泵相應的輸送水時性能和估算黏性泵輸入功率。根據黏性條件確定輸送水時的性能，沒有根據輸送水時的性能確定黏性時性能準確，除非是做了迭代運算。用式(11)計算參數B,規定公制單位，Qvis用m3/h,Hvi:用m,Vvis用cSt:如果1.0<B<40,轉到步驟2。如果B≥40,用6.5和6.6中的公式導出的修正系數是很不精確的，應該避免。而詳細的損失分析方法可以保證。如果B≤1.0,設定CH=1.0,Cq=1.0,然后跳至步驟4。步驟2計算流量修正系數(CQ)和揚程修正系數(CH)。這兩個修正系數在偏離水時最佳效率點流量(QBEP-w)的任一給定流量下都是相等的。參考式(4):步驟3步驟4步驟5如果1.0<B<40,C,=B-(0.0547×B?.如果B≤1.0,從下面的公式計算效率修正(C,)值。步驟6參考式(9):步驟1步驟2計算流量修正系數(Cq)和揚程修正系數(Cn)。這兩個修正系數在偏離水時最佳效率點流量參考式(4):步驟3GB/Z32458—2015/IS步驟4步驟5用式(7)計算效率修正系數和近似的黏性泵效率或者參考圖6確定。步驟6計算黏性液體近似的泵軸輸入功率。規定單位，流量用m3/h,總揚程用m,軸輸入功率用kW,用選擇一臺泵用來輸送流量為440gpm,總揚程為230ft,在輸送溫度下的運動黏度為120cSt,比重為0.90的液體。步驟1步驟2計算流量修正系數(Cq)和揚程修正系數(Ca)。這兩個修正系數在偏離水時最佳效率點流量C?≈Cn≈(2.71)-0.165×(1g5.70步驟3步驟4選擇一臺水時性能流量為471gpm,總揚程為246ft的泵。對于水時性能最好選擇在最佳效率點步驟5用式(7)計算效率修正系數和近似的黏性泵的效率或參考圖6確定。7vis=0.729×0.680=0.496步驟6計算黏性液體近似的泵軸輸入功率。規定單位，流量用gpm,總揚程用ft,軸輸入功率用hp,用式7進一步理論說明7.1范圍7h——水力效率；Pm——徑向和軸向軸承以及軸封所有機械損失的總和。轉動力泵理論，有效揚程(H)是葉輪的理論揚程(Ht)與水力損失(HL)的差值。根據參考文獻[9]、當間隙相對較大的低比轉數小型泵運行黏度約為100cSt以下時，其影響較大。這也許就是黏度適當率損失強烈影響輸送黏性液體的泵的效率，圓盤摩擦損失主要發生在閉式葉裝置上。這樣的損失也隨著雷諾數的減小或黏度的增加而增大，可參照標準文圖9說明了黏度對效率的影響，圓盤摩擦損失(PRR)與有效功率P,的比值曲線是以黏度為橫坐標，并把比轉數n?作為一個參數來繪制的。在特定的情況下，當黏度從10-?上升到3×10-3m2/s(1cSt~3000cSt)時，圓盤摩擦損失大約增長30倍。對于黏度為3000cSt的介質，比轉數n。=10(Ns=500)時的圓盤摩擦功率比有效功率大將近10倍；n?=45(Ns=2300)時的圓盤摩擦功率為P的50%。2n,=20(Ns=100圖10繪制了只考慮圓盤摩擦損失對效率的影響，可導出系數C,-RR。這證明了由于受圓盤摩擦的口法蘭和葉輪入口之間的水力損失。這些損失隨著黏度而增加并影響NPSHR。影響NPSHR的其他因素是液體的熱力學性質和產生的或溶解存在的氣體，這些因素的相互作用將在7.3中被討論。以分析考慮為基礎估算黏性液體NPSHR的方法也將在7.3中被概述。YNPSHR作為衡量回轉動力泵吸入性能的特征參數，表示在葉輪入口處單位重量液體具有超過汽黏度對NPSHR的影響實質上是一個雷諾數函數關系。然而，這種影響不能以單一的關系式來表該通用方法不宜用于未考慮液體性能熱效應的烴類。參閱ANSI/HI1.3.4.1.16.324]?；趽P程下降3%準則，以下公式用于推導出修正系數以調整泵輸送水時的NPSHR性能至相應規定單位，QBEp-w用m3/h,NPSHRBEp-w用m,N用r/min,用吸入口幾何變量(A)的選擇如下：對于側面入口的泵(流道從吸入管進入葉輪轉彎大約90°):A=0.5NPSHRvs=CNpsn×NPSHR在這個NPSHR修正方法中流量沒有被修正，對于NPSHR,.修正值相對應的流量，用未修正的圖11和圖12舉例說明了NPSHR修正方法的示例。 圖11NPSHR與流量關系圖的示例(公制單位)表3計算示例(公制單位)黏性液體的比重(s)泵軸轉速(N)/(r/min)水時的流量(Qw)/(m3/h)最佳效率流量點對應的揚程修正系數(CH)NPSHR修正系數(CNpsH)圖12NPSHR與流量關系圖的示例(USCS單位)表4計算示例(USCS單位)黏性液體的比重(s)泵軸轉速(N)/(r/min)水時的必需汽蝕余量(NPSHRw)/ft最佳效率流量點對應的揚程修正系數(CH)NPSHR修正系數(CNPsh)修正必需汽蝕余量(NPSHR,i)/ft第6章的修正公式是以試驗數據為基礎并且參數B的最大值約為35。用高于40的B值進行推GB/Z32458—2015/ISO/TR1在層流狀態下(黏性輸送時),在葉輪蓋板和泵殼體之間的軸向間隙對圓盤摩擦損失和效率有強烈泵的內部組件，例如泵軸和相關的驅動機械，應該進行核查以確保它們足以滿足泵產生的額外運動黏度單位換算為了方便起見