是否有标准包含用于计算（给定吸入和排出压力的泵的）密封腔压力的公式？
问题
是否有标准包含用于计算（给定吸入和排出压力的泵的）密封腔压力的公式？
该问题来源于杭州碱泵有限公司的小杨（杨世超）。
解答
可以明确的是：没有标准给出不同泵型密封腔（填料函）压力的计算公司，但一些泵制造商可能有自己的经验公式。
有人对离心泵常见的故障进行过统计，作为一种总体平均值，机械密封的故障率约占泵总故障率的60 %～70 %。可见，机械密封对确保离心泵的可靠运行起着非常大的作用。
在选择合适的密封及其冲洗系统之前，必须知道泵填料函中的压力。对于某些泵，填料函压力与泵吸入压力相同；而对于其它泵，可能接近排放压力。其确切值取决于泵送流体、泵的结构设计、叶轮布置及使用条件。通常，即使是泵制造商也无法获得准确的信息，除非安装仪表进行测量。在没有测量仪表的情况下，如何估算填料函的压力？泵沙龙将对此进行简单介绍，仅供参考。
01
单级、单吸、悬臂流程泵
悬臂式流程泵是迄今为止流程工业中最常见的泵类型。这些泵可以是卧式或立式安装。填料函位于叶轮背部附近，填料函压力可按以下列经验公式估算：
Pb = Ps + C (Pd-Ps) 公式（1）
其中，
Pb 是填料函中的压力；
C为系数；
Ps为泵吸入压力；
Pd 是泵出口压力。
1）平衡孔+背部耐磨环
许多悬臂式流程泵，在叶轮中使用平衡孔和背部耐磨环来减少轴承上的推力载荷。这些功能的设置还考虑了填料函的压力。压力是轴速度、叶轮尺寸、耐磨环尺寸和间隙、平衡孔尺寸和位置以及流体特性的函数。在公式（1）中，如果叶轮是最大尺寸，则取 C= 0.2；如果耐磨环间隙小于 API 610 推荐值的两倍，则取 C =0 .1 用于最小尺寸叶轮。
图1：标准悬臂泵结构图
2）无平衡孔
可能不需要平衡孔来降低推力负载，尤其是在较高的吸入压力下。对于这些泵设计，填料函压力非常接近排放压力；在公式 1 中使用 C = 1（这会将填料函压力估计为排放压力）。
3）泵出叶片
一些泵使用泵出叶片（背叶片）而不是平衡孔来减少推力。这在 ANSI 泵上尤其流行。叶轮与背板的间隙对于这些泵出叶片的效率至关重要。填料函略高于吸入压力。切割叶轮也切割了泵出叶片。在公式（1）中，如果叶轮处于最小直径，则使用 C = 0.3，但如果叶轮处于最大直径，则使用 C = 0.1。
示例
使用平衡孔+背部耐磨环的单级、单吸泵的入口压力为10 psig，出口压力为200 psig。中等大小叶轮时的填料函压力是多少？
使用公式(1)。对于介于最大和最小直径之间的叶轮，取C=0.15，则其填料函的压力约为：
Pb = Ps + C (Pd-Ps) = 38.5 psig
泵沙龙注：对于常用的标准型（平衡孔+背部耐磨环结构）OH1和OH2泵，其密封腔压力约为：
吸入压力 +（10%～15%）压差。
02
单级双吸泵
图2：单级双吸泵结构图
双吸叶轮可用于多种不同的泵结构中，包括单级悬臂式、轴承两端支撑的单级泵、卧式多级泵和立式多级泵。除了单级、单吸、悬臂结构外，另一种最常见的泵结构可能是轴承两端支撑的单级、双吸叶轮（泵）。这种设计要求叶轮的每一侧都有一套机械密封。填料函处于叶轮吸入口旁边，因此，填料函的压力与吸入口压力相同。
03
多级泵
多级泵可以卧式安装、也可以立式安装。可能使用单吸或双吸叶轮。平衡孔、耐磨环、平衡机构、平衡管线、孔板、叶轮方向和许多其它功能用于控制轴向推力和填料函压力。
两级卧式泵：具有两只填料函。常用设计为叶轮“背靠背”（back to back）安装，填料函位于叶轮吸入口附近。一只填料函处于第一级叶轮吸入侧，此填料函压力近似等于泵吸入压力；另一只填料函处于第二级叶轮吸入（第一级叶轮排出）位置，即处于吸入和排出压力之间，因此，这种高压填料函压力近似等于第一级叶轮出口压力。
图3：两级卧式（叶轮背靠背安装）泵结构图
多级卧式泵：叶轮“背靠背”安装（见图4），填料函位于叶轮吸入口附近。一只填料函处于第一级叶轮吸入侧，此填料函压力近似等于泵吸入压力；另一只填料函处于n-1级（n为叶轮总级数，按流体流经叶轮的顺序来定义叶轮所处的级数）叶轮吸入侧/n-2叶轮级排出侧位置，即处于吸入和排出压力之间。图4所示，由于n-1级叶轮吸入口设置了一条连通泵吸入管的平衡管线，因此，该侧填料函压力也近似等于泵的吸入压力。
图4：多级卧式（叶轮背靠背安装，带平衡管线）泵结构图
多级卧式泵：叶轮“串联”（同方向）安装，填料函分别位于泵吸入侧和叶轮排出侧背面附近。吸入侧填料函与泵吸入口相通，这意味着该填料函的压力近似于泵的吸入压力；另一只填料函与末级叶轮/泵出口相通，但由于其在平衡机构与填料函之间的空腔处有一根平衡管线连通泵吸入管，因此，该侧填料函压力也近似于泵的吸入口压力。
图5：多级卧式（叶轮串联安装）泵结构图
示例
多级卧式泵：多级叶轮用于产生高压，但填料函不一定处于高压状态。如上所述，多级卧式泵的叶轮有两种布置方式。对于多级泵（通常为2级以上），不管是叶轮背靠背布置、还是串联布置，在高压侧，通常都会设置一只平衡管线。两只填料函：对于叶轮串联布置的泵，一只位于吸入压力下的“低压”填料函；另一只位于排出压力下的“高压”填料函。由于这种结构的泵会设置一条将填料函连接至泵吸入室的平衡管线，用于降低高压侧填料函中的压力。当泵维护良好时，高压侧填料函的压力近似等于吸入压力。
对于带有背靠背叶轮的多级泵，如果不使用平衡管线或不保持紧密间隙的喉部衬套，高压侧填料函中的压力接近吸入压力和排出压力之间的中间值。
多级立式筒袋（涡轮）泵：在这种泵中，尽管单只叶轮可能有平衡孔+背部耐磨环，但填料函位于排出管口中。因此，当不配置平衡管线时，填料函压力近似等于泵的排放压力；当配置平衡管线时，填料函压力近似等于泵的入口压力。
图6：多级立式筒袋（涡轮）泵结构图
总结
对于填料函压力的估算，最主要的是看懂泵的结构及流体流经叶轮的顺序，即了解与填料函相连通的另一零部件所处的压力。例如，当与叶轮的入口或泵的入口侧相连通时，填料函压力近似等于入口压力；当与（最后一级）叶轮出口侧相连通时，填料函压力近似等于泵出口压力。
当你无法确定填料函压力时，请务必咨询专业技术人员或直接咨询密封制造商。
参考文献
1. www.quora.com / Is there a standard that includes formulas for calculating the seal chamber pressure of a pump given its suction and discharge pressures?