API610 第12版 更新了哪些内容?

图1：无护罩与带护罩的轴区域

实际工程应用中，很多国外泵公司（如德国KSB公司、美国的ITT公司等）早已就在其产品的裸露轴处加上了护罩，而且常用冲压（孔）金属护罩。

3高能泵

在第11版中，将单级扬程大于650英尺（200米）、且单级功率大于300马力（225 kW）的泵定义为高能泵。对于高能泵，第11版中仅对导叶或壳体蜗舌与叶轮叶片之间的径向间隙进行了限制，以减小叶轮叶片通过频率振动和小流量时的低频振动。

高能量对不同的人、不同的应用有着不同的理解和定义，主要由工程应用经验来确定；无论高能量的“定义”如何，对于任何高能量的泵，更重要的是应明确规定应解决的问题。

第12版：

1）将这类泵重新标记为“特殊用途”；

2）增加一个专门用于这类泵的“新”附录；

3）附录是“资料性”而不是“规范性”。

本附录包含的章节有：定义；压力边界和转子的选择标准；压力边界部件、叶轮、导叶或蜗壳、轴密封、轴承及轴承座设计考虑的因素；材料；制造和试验指南。

特殊用途泵的例子有：用于土星V助推器火箭发动机的单级、5490 rpm高速氢和氧F-1涡轮泵；7500 psi（500 bar）高压、6000 rpm高速、单级扬程1600 ft（500 m）的注水泵；高压乙烯管道泵；高压锅炉给水泵；甚至可能没有备用的3至4 MW的炼油厂充油泵。人们认识到，特殊用途泵仅占整个泵群的1%左右，但是，它们代表了泵设计人员面临的一些最大挑战，因此需要特殊的设计考虑。

对于高能泵，设计的每一个方面都需要仔细审查，包括转子刚度、金属对金属密封面中残余应力的分布、确定极限工况下的挠度以及确定适当的运行间隙。对于叶轮和导叶（或蜗壳）进行结构分析非常重要，应根据汽蚀初生（NPSHi）、而不仅仅是一般的NPSH3来确定适当的NPSH裕量。特别是对于新的设计，应进行轴承箱的有限元分析，以仔细确定要使用的轴承类型。最后，必须考虑叶轮易于装配和拆卸。至于制造要求，模型和设备应提供良好的铸件，同时应对高应力区域进行无损检测。

作者曾在好几篇文章中陈述过KSB公司就NPSHi在“特殊用途”高能泵中的设计理念及使用经验，特别是文献[1]，在国内泵同行中引起了不小争议。

关于NPSHi的研究和应用，由于国内接触较少，很多同行均未做出过多评论。但是非常遗憾的是，极个别“专家”在缺乏对NPSHi深入研究和了解的基础上就在文献[2]中武断地认为：“^形NPSHi曲线与大家公认的大流量和容易忽略的小流量都会发生汽蚀的工程实际严重不符，完全无法解释……如作为判别准则工程案例无法支撑，无实用价值……”这种观点不仅严重误导了广大读者（作为技术人员是极其不负责任的），而且有悖于“四个凡事”和“两个零容忍”的核安全文化。

德国KSB公司是首个将NPSHi应用于工程实践、也是唯一将NPSHi作为主给水泵（高能泵）的必须汽蚀余量的泵制造商，并有数10年的工程应用经验的支撑。从API610第12版标准将“NPSHi作为泵的必需汽蚀余量”正式纳入到高能泵的设计之中的这一事实来看，我们不得不承认德国KSB公司在特殊用途离心泵上的一些设计理念的先进性。

4材料

对第11版附件《材料等级选用指南》和《离心泵零件材料和材料技术规范》进行了修改，删除了一些不常用或API泵制造商基本不使用的材料（如嘉利特荏原泵业有限公司不生产铸铁材料的API泵）。主要变化有：

1）取消了铸铁材料I-1和I-2；

2）用C-6材料替换I-1和I-2时，根据温度限制重新定义沸水和工业流程用水；

3）对于S-6材料，轴的材料采用12%铬钢；

4）取消材料S-1和S-3，因为铸铁和耐蚀镍合金内件很少使用；

5）消除了非金属耐磨件的压差限制（第11版表H.3）；

6）叶轮删除了CA15材料，使用CA6NM（正如第11版中泵壳体所要求的那样）以提高可铸性、可焊性，并且更耐磨、更耐开裂。

辅助连接：对于C-6材料，316L管路和配件使用最高温度为500°F（260℃），对于更高的温度，将使用铬-镍铁合金625材料。

5能量密度限值

在第11版当中，当能量密度（即泵额定功率乘以额定转速）为5.4×106 hp/min（4.0×106 kW/min）或更大时，强制使用流体动压径向和推力轴承。对于第12版，除了管线服务建议采用更高的能量密度水平14.3×106hp/min（10.7×106kW/min）之外的其它所有服务，仍需满足此要求。这种更高能量密度水平的理由是基于各种成功的现场应用经验，并考虑到与炼油厂服务中发现的中高温液体相比，管线服务具有泵送产品温度较低的特点。

关于第11版标准中“根据能量密度限值来选择流体动压轴承”的规定，作者在文献[3]中曾有过解读：这仅作为流体动压径向轴承和推力轴承的一种选择原则，随着技术的进步，一些特殊工况用泵已突破该原则。

6性能试验点

增加了额外的测试点，以检测关死点与最小连续稳定流量之间的泵性能。同时规定：在允许的工作范围内，两个点之间的流量不得相差35%。这对中高能量泵而言尤其重要，以获得低流量端在不损坏泵的情况下的振动特征（检测泵真实的最小连续稳定流量值，第11版需要在关死点时获取性能读数，但不需要振动数据）。

详见表1。

表1：第11版和第12版性能试验点比较

7底座

对第11版中关于底座的措辞进行了修改，以便更准确地描述底座的类型：

1）带倾斜排液的平板式底座，并延伸到泵和驱动机的下方

2）倾斜面板安装在两侧型钢（侧轨）之间，并延伸到泵和驱动机的下方（见图2）

3）倾斜面板安装在两侧型钢之间，仅延伸到泵和联轴器的下方

此外，还增加了以下新的底座类型：

1）基于上述三种基本设计、不带面板的开放式底座（见图3）

2）基于上述设计的无灌浆底座，注意底座支撑并通过两侧型钢固定

3）无灌浆底座：万向安装、三点安装、防振安装（AVM）、弹性安装，或其它用于减小接管载荷或驱动机扭矩偏差的安装。

增加了关于顶丝（顶推螺钉）要求的详细信息。无论是可拆卸的还是永久安装的，它们应该至少为M12（1/2-13 UNC）。

增加了防止泵轴承箱、机械密封和联轴器附近区域（空间）拥挤的新要求，这对于带有PLAN52、53 和气体面板以及带冷却器的密封冲洗方案（PLAN21、23，见图4）的流程泵尤其重要。

为了方便这一点，应使用非标准尺寸的底座，而不是标准的0.5至12号尺寸，然后将辅助装置放在泵吸入管区域前面的底板上。这种方法使泵后端的两侧都有空间，在泵运行时可以检查机械密封、轴承箱和联轴器，或者便于拆卸后拉式部件进行维修。轴承两端支撑式泵，辅助装置采用类似的布置方法，见图5。

图5：两端支撑式泵辅助装置最好安装于同一侧，以便于操作

说明：尽管第12版标准新增加了开放式及无灌浆底座类型（包括安装方式），但无论是何种类型的底座及安装方式，都必须具有足够的刚性，以使泵轴驱动端或者泵轴在联轴器轮毂配合处的位移在按以下“刚性试验”进行试验时，限制在表2所示的数据内。灌浆不应该作为获得该试验的必要的刚性的手段。

刚性试验：将泵及其底座固定在基础地脚螺栓孔位置，泵吸入管口和吐出管口分别施加MYC和MZC的力矩，但不能在同一管口上同时施加MYC和MZC这两个力矩，测出轴位移并记录下来。

表2 刚性试验验收准则

8定义和图片

第12版制作过程中审查了适用于所有旋转设备的“标准段落”，并与第11版进行比较，以确定可能需要更改定义的地方。需要注意的定义是：最大允许工作压力、最大排放（出口）压力，并正确定义了“normal”的含义。

对VS6和VS7型立式悬吊泵的图片进行了改进，以显示平底和椭圆形底的筒体。另外，增加了“近中心线支撑”的BB1型泵的图片。

9数据表和“数据列表”

对第11版数据表进行了改进，以涵盖API610标准中的所有新的变更，同时更新了段落的编号。此外，增加了一个“数据列表”，它是一个中立的数据文件，可用于交接服务条件细节以进行泵的选型。它是一种有效支持电子数据交换（EDE）的工具，可以最大限度地减少从承包商到泵制造商再到承包商和最终用户的数据转换过程中可能出现的错误。

10OH、BB1、BB2型泵壳体承压等级

第11版标准要求OH、BB1和BB2型泵（壳体）额定压力为600 psi（41bar）。但第11版条款6.3.5注2有一个特别说明，说明在第12版发布时，OH、BB1和BB2型泵壳体的额定压力应等于300lb法兰的额定压力，100°F（38℃）时为740 psi（51bar）。不过，经API610工作组进一步的讨论表明，大多数规格的泵扬程都相对较低，低于当前600 psi（41 bar）的压力要求。最终的决定是API610第12版保留这几种泵型600 psi（41 bar）的额定压力值。值得注意的是，大多数泵制造商（如日本EBARA、瑞士Sulzer、德国KSB等）都有更高压力的泵设计，尤其是对于需要600 lb、900 lb甚至1500 lb法兰和更厚壁厚外壳设计的高吸入压力应用。

关于OH2型泵压力泵壳的承压等级的问题，作者在文献[4]中曾做过忠实于标准原版的解读，但有审稿专家认为：不宜强调“OH2型泵压力泵壳的承压等级至少为4MPa·G”，不适合我国绝大多数泵厂的产品现状，会造成泵价大幅上升，造成很大浪费……并且根据自身的经验认为第12版标准肯定会降低OH2型泵压力泵壳承压等级要求。这完全是两码事：如果你所选用的产品不需要满足4MPa·G的承压等级要求，那完全可以在询价文件中说明允许列出偏离或者不选用API泵；如果询价文件严格要求执行API610标准，则压力泵壳的承压等级必须满足4MPa·G。现在已尘埃落定，希望读者不应再有任何疑义和纠结。

11VFD注意事项

对于轴承箱共振试验，增加了额外的澄清“如果不能使谐振条件失谐应做些什么”。同时，增加了一个关于VFD应用的注释，以解释可能无法实现所有适用的频率分离裕度要求，在此情况下，买方和泵制造商可能希望获取额外的读数。对于VFD，可以避开某些运行速度范围，并且当以较低的速度运行时，共振应该更低。

12立式悬吊泵要求

立式悬吊泵进行了三个方面的修改。第一、将驱动机轴和底座的公差要求（见第11版图36）从0.001 in（25 μm）更改为0.002 in/ft（0.17 mm/m）。这是基于这样一种逻辑，即不可能在小电机法兰上保持与大电机相同的公差。第二、与VS6型泵外筒体相关的细节，可以具有椭圆形或平底封头，并要求使用全焊透焊缝。如果指定采用椭圆形封头，则它们要么是椭圆形，要么是带折边的球形。泵封头和吸入桶壁的纵向焊缝应进行100% RT检查。第三、修改了动力学章节，增加说明“当客户要求进行动态分析时，它意味着是整台泵，包括地下部件和其基础或支撑结构上的驱动结构”，增加了三个新注释，以说明模型所需的详细程度、依据水力学会的立式泵指南，以及如何处理未达到分离裕度的情况。

13其它

1） 结构/动力学分析

对扭转分析及扭转分析流程图部分进行了更新，以反映措辞上的细微改进。稳态“强制”分析的定义（在第11版中有所删减）进行了更准确的重新编写。同样，瞬态扭转分析现在定义为瞬态“强制响应”分析。增加了使用VFDs和ASDs时进行无阻尼固有频率分析的说明，同时注意某些设计，特别是较旧的老式部件可能会产生高的扭转脉动。

2） 更新段落编号和表格

由于第12版不会与ISO13709等同（升版）联合使用，因此在整个文档（包括所有表格和图表）中，度量单位的顺序已从公制单位在前（美制单位在后）更改为美制单位在前（公制单位在后）。由于在许多情况下没有其它等效参考，因此决定保留ISO参考。

14结论

本文重点介绍了API610第12版标准更新的主要内容。本文澄清了有关OH2型泵压力泵壳的承压等级问题和高能泵采用NPSHi作为泵的必须汽蚀余量的问题。返回搜狐，查看更多