浅析立式长轴离心泵的必需汽蚀余量NPSHR测试
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第3期
浅析立式长轴离心泵的必需汽蚀余量NPSHR测试
王东昌，崔建捷，吴家祥
（中国石油工程建设有限公司北京设计分公司， 北京 100085）
[摘 要] 介绍了立式长轴离心泵的必需汽蚀余量NPSHR的测试方法和技术总结，特别是针对必需汽蚀余量NPSHR相对较低的立式长轴离心泵的测试要求和结论判定进行了分析。
[关键词] 立式长轴离心泵；必需汽蚀余量；测试
作者简介：王东昌（1986—），男，山东聊城人，本科，学士，
中级工程师，负责国内外油气田地面工程中转动设备的技术支持工作。
图1
必需汽蚀余量是离心泵性能参数的重要组成之一，必需汽蚀余量测试也是离心泵性能测试的重要测试之一。
目前确定离心泵必需汽蚀余量数值的最可靠办法是试验测量。
判别泵是否汽蚀的准则由美国水利标准协会（HIS ）指定的性能下降法，也就是以扬程下降3%时测试系统的装置有效汽蚀余量NPSHA 为泵当前流量点的必需汽蚀余量NPSHR [1]。
1 必需汽蚀余量测试方法简介
(1)干坑试验（dry pit test ）：被试泵放在如图1所示干坑内进行试验，放入干坑内的被试泵进口获得正压，通过调节泵入口阀门或液位高度，来调整有效汽蚀余量NPSHA ，进行NPSHR 测试[2]。
(2)开式回路试验（open sump system test ）：被试泵采用开式试验回路进行试验，被试泵安装在水池水面高度以上，即安装在地面的试验平台上，见图2，通过调整入口阀门开度或液位高度，来调整有效汽蚀余量NPSHA ，进行NPSHR 测试[2]。
图2
(3)闭式回路试验（closed tank system test ）：采用如图3所示的与外界大气相隔绝的闭式试验回路。
先给整个闭式试验回路加静水压或抽真空，然后将被试泵运转起来，再将工况调节到需做汽蚀试验的工况点。
此方法通过真空泵或增压泵调整密闭储罐/容器的压力，同时借助调节入口阀门开度调整有效汽蚀余量NPSHA ，进行NPSHR 测试[2]。
图3
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腐蚀防护
石油和化工设备2019年第22卷
图5
图4
以上测试方法，方法3应用最多，本文主要讨论的立式长轴离心泵的NPSHR 测试方法由方法3演变而来。
2 立式长轴离心泵的必需汽蚀余量测试
立式长轴离心泵的测试平台与卧式离心泵不同，测试时需要将其竖直插入测试台中并做好紧固、密封和管道连接等工作，如图4。
立式长轴离心泵的叶轮在测试时必须浸没于液下，并且此泵无入口阀门可以调节，因此改变NPSHA 的方法只能选择调整密闭空间的压力。
调整密闭空间压力是一个缓慢的过程，因此NPSHR 的测试时间比较长，在抽真空降低吸入压的过程中，测试人员需要不停地观察扬程的变化并做好记录，当扬程发生3%的降低时，测试人员需及时记录各项参数，并迅速停止抽真空并给密闭空间内升压，以避免密闭空间继续降压导致发生更多的汽蚀而损坏泵体。
3 NPSHR 相对较低的立式长轴离心泵的测试方法总结
大多数厂家提供的立式长轴泵的必需汽蚀余量很低，有的甚至低于1m ，尤其在最小流量下，必需汽蚀余量的数值更低。
对于此类离心泵，如果要获得精确的NPSHR 数值和曲线，需要在测试时降低NPSHA 到1m 甚至更低。
测试介质大多数为水，测试介质温度一般低于55℃，此测试温度下水的饱和蒸气压低于0.15bar ，根据NPSHA=泵吸入绝对压
力—介质饱和蒸气压，因此要达到上述测试要求，真空泵需要将测试的密闭空间绝对压力降至0.25bar 甚至更低。
由于测试平台的密闭空间很难保证零泄漏，0.25bar 的绝对压力常常是很难达到的。
这导致有些低NPSHR 的立式长轴离心泵，始终无法达到汽蚀点，即无法测得3%的扬程降低，因此无法测得准确的NPSHR 数值。
如图5所示，测试最小流量下的NPSHR ，吸入压力最低降到2.86m ，此时泵的扬程也无3%的压降（扬程低于30.03m
）。
必需汽蚀余量的测试属于短时破坏性测试，如果发生图5的测试情况，只要测试不被终止，测试人员会不断地进行抽真空降压操作，直到发生3%的扬程降低。
长期运行在不良的吸入工况下会对泵本体产生非常不良的影响，此时需要购买方或第三方检验人员及时进行判断，适时停止测试。
根据实际项目应用实例，针对以上情况推荐以下处理方法：
若测试时吸入压力（P m i n ）无法继续下降且未发生3%扬程下降，则可判定此流量下泵的N P S H R <P m i n ，此时需要比对设备数据表中的实际操作参数N P S H A ，如果数据表中的N P S H A >P m i n ，则认为此流量下的NPSHR<Pmin<NPSHA ，因此可以判定泵在此流量操作工况下不会发生汽蚀，测试合格并可以停止测试。
NPSHR 数值可取Pmin 下测得的数值。
4 结语
准确并合格的NPSHR 试验数据是保证泵实际运行稳定的先决条件，汽蚀试验作为离心泵性能测试中最复杂且耗时最长的测试，必须给予足够的重
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第3期 图4 图5
③按每500mm 焊接30mm ，将点焊的封头环向焊缝段焊（便于整体吊装、自动焊接）。
④将组装、段焊在一起两个滤罐裙座整体吊装于转胎上（位置偏差<50mm ）。
由于两个滤罐裙座的重心均偏向封头一侧，重心被控制在封头的结合部，相互抵消了轴向拉力，达到力的平衡，滤罐裙座转动无位移。
避免了焊接过程中转动裙座时，容易发生的裙座位移现象（见图5）。
⑤按焊接工艺要求，调整转胎，使裙座转速与自动焊焊接速度同步，按要求进行自动焊环向焊缝焊接（见图5）。
⑥焊接完毕后，将两个滤罐裙座封头段焊部
位，用氧乙炔焰割具割开，用手工电弧焊将损坏的部位补焊，用角向磨光机将补焊焊缝和段焊部位焊缝磨平。
⑦质检合格，交下道工序。
至此完成压力过滤罐裙座的组装和焊接工作。
3 结语
采用“重心中央控制法”组装压力过滤罐裙座，克服了单个裙座转动时，产生的轴向位移现象，裙座转动无位移，满足了自动焊接需要，安全可靠，施工效率高。
在我厂压力过滤罐施工中得到广泛应用，确保了油田压力过滤罐生产需要，是一
种可以借鉴的压力过滤罐裙座施工方法。
收稿日期：2018-12-20；修回日期：2019-01-22
视。
考虑到汽蚀试验属于暂时破坏性试验，如果当测试条件无法满足测试要求时，应该寻求灵活处理的方式进行合理判断，以缩短测试时间，减少不必要的测试对泵本体的损坏。
◆参考文献
[1] 潘中永，倪永燕，汤跃，等. 离心泵汽蚀余量计算与预测[J].农业机械学报，2008，39(12)：206-209.
[2] 段德刚，魏志明，蒋新启，等. 浅析泵汽蚀余量对其试验方法的影响[J].农业装备与车辆工程，2015，53(9)：54-56.[3] API 610-2010，Centrifugal Pumps for Petroleum, Petrochemical and Natural Gas Industries.
[4] ANSI/HI 14.6，Rotodynamic pumps - Hydraulic Performance Acceptance Tests.
收稿日期：2018-12-11；修回日期：2019-01-22
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朱凤扬 一种压力过滤罐裙座施工方法。
