离心泵性能试验程序及技术
作者：Gopi/Mechanical Engineering Site
前言
在本文中，将介绍离心泵性能测试的程序和技术。
下图显示了离心泵的基本测试回路。离心泵性能试验程序和技术如下所述，但可能会根据泵制造商试验台条件和内部流程略有变化。
离心泵通常进行以下试验：
1. 泵性能试验
2. 机械运转试验
3. NPSHR试验
通常在NPSH裕量小于1米时才进行NPSHR试验。
详细试验目录如下：
1. 离心泵性能试验
2. 性能试验期间其它检查
2.1 转速
2.2 机械密封泄漏检查
2.3 效率测试
2.4 振动测试
3. 机械运转试验
3.1 轴承温度测试
4. 汽蚀试验
4.1 真空调节试验
4.2 入口阀门节流
4.3 转速修正
5. 验收准则
6. 总结
离心泵性能试验
流量-扬程试验
性能测试所需的测试点数量基于（合同要求的）泵标准/规范，如ISO 9906、HI 1.6、API 610、ASME、NFPA 20等。
六点测量是API泵的最低要求，五点测量是非API泵的最低要求。
API 610第11版标准规定，这些点的范围从次最小流量点（关死点）到BEP流量的120 %。
1）关死点（不需要振动数据）；
2）最小连续稳定流量点（允许运行区起点）；
3）额定流量的95 %与99 % 之间的点；
4）额定流量点与额定流量的105 % 之间的点；
5）近似最佳效率流量点（如果额定流量点不在最佳效率流量点的5 % 之内）；
6）允许运行区终点。
根据水力协会HI 1.6，离心泵分为A型和B型。
A型泵
A型泵专为特殊工况而制造。对于这些泵，需要“7个”测量点。
B型泵
B型泵通过批量生产制造。对于这些泵，需要“5个”测量点。
注：所有ASME泵试验应符合HI 1.6的要求。
在性能试验期间，应在每个试验点记录以下数据：入口压力、出口压力、流量、转速和功率。
参考以下的性能曲线（见图1）。
图1 - 性能试验曲线参考示例
性能试验期间其它检查
转速
确保离心泵测试准确性的关键是泵的转速。根据API标准，性能试验期间的泵转速（偏差）应在额定转速的+3 %以内。如果泵的频率为50 Hz（即运行工况），但测试设备的频率为60 Hz，此时，泵制造商应具有必要的安排，以将频率从60 Hz降低到50 Hz，并达到运行转速。
如果制造商没有降低频率的设备，那么他们将使用齿轮箱来达到泵的额定转速。
如果制造商示提供上述设备，则应在特定转速下进行性能测试，然后换算到额定转速。
机械密封泄漏检查
通常在性能测试期间使用工作密封。在性能测试期间，应检查密封是否泄漏。如果观察到可见泄漏，则必须按要求拆除、检查和修理密封。
修理和安装的密封，必须在100 PSI的水压下进行水压试验，或在后续运行试验期间进行观察，以确保无可见泄漏（泵沙龙注：密封试验压力至少应高于密封腔最高可能承受的压力，并留有一定的安装裕量）。
效率测试
使用与流量-扬程测试相同的一组测试测量值来检查效率保证。在大多数情况下，效率保证值所对应的流量为额定流量（q）。
振动测试
在每个性能测试点（关死点除外），测量并记录泵轴承箱的振动。
对于轴承两端支撑泵，应在垂直和水平方向上测量每个轴承箱上的振动读数，并在轴向上测量推力轴承箱上的振动读数。
对于悬臂泵，应在垂直、水平和轴向方向上读取振动读数。振动值应在泵标准/规范中规定的限值范围内。
参考以下试验报告样本。
机械运转试验
泵将在额定流量下运行，直到轴承温度稳定。当轴承温度在20分钟内变化不超过2华氏度时，将实现稳定。稳定后，将在规定的额定流量条件下进行4小时的机械运转试验。
轴承温度测试
通常，该测试在所有性能测试之前进行。
对于采用溅油或油环润滑的泵，在性能试验期间会监测油池油温。温升值适用于标准性能测试的持续时间，通常为一小时或更短的运行时间。
对于油雾润滑的泵，应测量轴承外圈（金属）温度。如果没有提供轴承温度监测仪表，则便携式仪表测量轴承箱表面温度。
对于压力油润滑的泵，在轴承箱出油口（出油管路）处进行温度测量。
应在性能和机械运转测试开始之前测量温度。所测得的温度不得超过相关标准、规范中规定的温度限制。
高于环境温度的最大允许温升如下（不同泵制造商的数值可能略有不同）：
1）对于溅油或油环润滑的泵，～70 °F（21 ℃）的油温升；
2）对于油雾润滑的泵，～70 °F（21 ℃）轴承金属或轴承箱表面温度；
3）对于压力油润滑系统，轴承油的温升不得超过50 °F（10 ℃）。
泵沙龙注：比API标准要求更严格。理论上来说，只要轴承温度（油温或金属温度）未达到泵制造商规定的报警值或者未达到轴承所能承受的最高温度，对于泵来说其运行都是安全的。然而，实际工程应用中，泵在额定工况点运行时，通常要求其工作温度与报警温度之间具有足够的安全裕量。否则，可能会影响润滑剂和轴承的使用寿命。
NPSH试验
以下为进行汽蚀试验的两种常用方法：
1）真空调节
2）入口阀门节流
真空调节试验
泵由具有恒定液位的密闭水箱供水。通过使用车间气源将压力提高到大气压力以上和使用真空泵将压力降低到大气压力以下来改变吸入条件。
吸入阀门节流
只有当泵流量超过闭式测试回路的流量、并且泵在集水坑上测试时，才使用该方法。泵由一个具有恒定液位的开放式集水坑供水。可使用或不使用增压泵来模拟高于大气压力的吸入压力。通过对泵吸入管道上的阀门进行节流并关闭增压泵，来降低吸入压力。
上述两种方法中，真空法的结果更为准确和科学，不受阀门存在的影响。
在NPSH试验期间，设置流量并保持恒定，然后逐渐降低吸入压力。监测扬程的变化，并确定观察到的扬程下降3 %的吸入压力点。测量此时试验水的温度以确定汽化压力。NPSHR根据最新版本的水力协会试验标准进行计算。
转速修正
如果泵的试验转速与额定转速不匹配，则需要使用修正系数（相似定律，适用于流量、扬程、功率和NPSHR）。
1）流量：q'（修正后的流量）= q（测试流量）× (nsp/n)
2）扬程：H'（修正后的扬程）= H（测试扬程）× (nsp/n)2
3）功率：P'（修正后的功率）= P（测试功率）× (nsp/n)3
4）汽蚀：NPSH'（修正后的汽蚀余量）= NPSH（测试汽蚀余量）× (nsp/n)2
n = 试验转速；nsp = 额定转速。
验收准则
离心泵性能试验后，检查试验结果是否满足额定工况点或保证点的要求。可接受的公差范围基于适用的泵设计、制造及验收标准（泵沙龙注：或所应用的领域）。
API 610第11版可接受的性能允差为：
1）额定扬程：±3 %
2）关死点扬程：0 m～150 m，±10 %；151 m～300 m，±8 %；＞ 300 m；±5 %
3）额定功率：＜ 104 %
4）效率不包括在泵的额定性能评估中
5）轴承箱的整体振动值应小于3.0 mm/s（泵沙龙注：@泵优先工作区内）。对于优先工作区以外，但在允许工作区之内的数据点，振动允许增加30 %。
水力协会标准可接受的性能允差为：
对于A型泵：np = 承包商泵效率
对于B型泵：np = 已发布的泵公称效率
总结
正如本文开头所提到的，离心泵性能测试程序和技术可能会因泵制造商的内部测试程序而略有不同。绝大多数泵制造的产品都满足这篇文章提到的验收标准。
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