API 610第12版标准关于汽蚀方面内容的更新
API 610第12版标准关于汽蚀方面内容的更新
前言
应一些朋友的要求，从2021年3月16日开始，泵沙龙将与吉林省宇琦泵业有限公司李总一起不定期地对API 610第12版标准（以下简称“新标准”）中“更新”的内容进行说明和简单解读，希望大家对新标准有一个较全面的认识。
本篇将详细介绍新标准中关于汽蚀方面内容的更新。
注：本篇中所涉及的条款指API 610第12版标准所对应的条款。
更改及补充内容
1. 与第11版标准（以下简称“老标准”）相比，新标准做了如下更改及补充说明：
条款6.1.9 卖方应规定在额定流量和额定转速下，基于温度低于130°F（55 ℃）的水，以扬程下降3%为泵的必须汽蚀余量（NPSH3）。除水以外的其它液体（如碳氢化合物）的汽蚀余量不得采用降低系数或修正系数。NPSH3的基准面应是卧式泵的轴中心线，以及立式管道泵和立式悬吊泵的叶轮吸入口。
说明：新标准将立式悬吊泵的基准面由原来的泵基础的顶部改为叶轮吸入口。同时，新标准增加了注1和注2。
注1：NPSH3是指在NPSHA等于NPSH3的情况下运行时，叶轮内的汽蚀程度足以造成3%的扬程损失。NPSH3是第一级叶轮的性能特征。
注2：上述NPSH3的基准面符合HI 14.6（ISO 9906)。NPSH3值由卖方提供，如有规定，可通过试验证明。
2. 新标准中不仅新增了对NPSHA的说明，而且还给出了NPSHA的确定方法，具体如下：
条款6.1.10 买方应根据额定流量下的系统条件规定NPSHA。NPSHA的基准面应为卧式泵的估计轴中心线和立式泵的估计吸入管中心线。
注１：在项目开始时，将根据初步信息估算泵轴和吸入管中心线的实际标高。随着项目的发展，最终的泵几何形状由卖方提供，而买方则设计最终的泵安装。到那时，可以确定NPSHA的最终基准标高。
注2：买方根据所购泵和最终安装设计确定NPSHA的最终基准标高，然后计算最终NPSHA。买方记录最终NPSHA值。
注3：NPSH裕量计算为HI 14.6（ISO 9906）规定的共同基准处最终NPSHA与NPSH3的差值。买方记录最终NPSH裕量值。
说明１：关于NPSHA定值的确定，泵沙龙推荐了另一种方法。首先，在系统设计之前，可根据额定工况的流量、泵的转速（可参考其它同类项目应用经验，确定泵的转速）及吸入比转速的限值，估算泵的NPSH3值；其次，应考虑泵制造商的建议及其应用经验，检查并确认在所有预期运行的流量范围之内给出一个足够的安全裕量；最后，根据上述数据确定NPSHA的最终基准标高。关于吸入比转速的限值及NPSHA的估算，可参见2021年1月7日至1月9日泵沙龙发布的文章《全面理解离心泵吸入比转速》。
说明2：关于NPSH裕量值的确定，详见2020年12月28日泵沙龙发布的文章《离心泵汽蚀安全裕量的探讨》。
关于NPSHi
新标准首次吸收了NPSHi的概念，但NPSHi仅在标准中出现过两次，而且描述得不够清晰。
条款3.2 缩略语
NPSHi，是英文 incipient net positive suction head的缩写。
说明：NPSHi也称为初生汽蚀余量，即将（叶轮中）第一个气泡产生作为汽蚀的开始。
附录O 条款O.3.4 叶轮设计审查
在高能级下，水力设计会变得很重要。各方将确定并达成叶轮的设计要求。下面为部分（审查）内容：
O.3.4.1 首级叶轮：考虑使用NPSH3或者初生NPSH（NPSHi）以及对叶轮寿命的影响。
O.3.4.2 所有级叶轮：如果单级扬程≥500 m（1640 ft），应考虑：
a) 结构分析，以确定盖板的固有频率，湿模态和潜在的干涉图上的共振避开≥10%。
b) 水力载荷下的结构分析，包括运行流量范围和叶轮叶片叶尖到蜗壳/导叶间隙的影响，以验证额定转速下叶轮的疲劳寿命，考虑循环次数对耐久强度的影响。
说明：新标准对于高能级特殊用途离心泵专门提供了一个资料性附录O。正如我以前在多篇文章中不断强调的，不管是规范性附录还是资料性附录，都是工程经验的总结，具有同样的参考价值。
附录明确要求：对于特殊用途离心泵（包括高能级泵），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，同时应审查汽蚀初生NPSHi和NPSH3分别对叶轮寿命的影响（并据此来确定适当的NPSH裕量）。
作者曾在好几篇文章中介绍过KSB公司就NPSHi在“特殊用途”高能泵中的设计理念及使用经验。
关于NPSHi的研究和应用，由于国内制造商接触较少，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某期刊上发文武断地认为：“^”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。
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。其叶轮使用寿命通常可以达10万小时以上，远高于将NPSH3作为泵的必须汽蚀余量的叶轮。