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API_610第十版解读GB/T3215-2007代替GB/T3215-1982前言本文主要介绍两部分内容：一是API610第8、9、10版的演变过程和三版的主要差异；二是介绍如何按ANSI/API610第10版设计石油、重化学和天然气工业用离心泵。目的就是为了加深对API610标准的理解，从应用的角度去理解标准的要求。API610标准涵盖的离心泵包括18种结构型式，在此只介绍单级悬臂式离心泵中卧式的OH1和OH2型。即按API第10版设计单级悬臂式离心泵OH1型和OH2型。但由于此内容也是很多的，只想介绍其中的主要注意点。API610标准第8、9、10版演变过程API610是美国石油学会为石油、重化学和天然气工业用的离心泵而制订的标准，经过几版的修改、补充和完善，已成为美国石化工业的用户和泵制造厂之间共同依据的标准.美国石油学会对API610第7版做了较大的修改，增加了很多内容。于1995年8月颁布了API610第8版,虽只是美国石油学会的标准，但得到了世界的公认，各国类似的标准基本上都被API610第8版替代。API610标准第8、9、10版演变过程国际标准化委员会ISO/TC115泵技术委员会SC3分会和ISO/TC67技术委员会SC6分会于2003年1月起草了ISO13709标准讨论稿，是以API610第9版由美国石油学会发布。2004年10月美国标准化委员会颁布了ANSI/API610第10版等同ISO13709国家标准，这样API610第10版就成为美国石油学会、美国国家和ISO的三重标准。主要内容第一章、编制单位及书写格式的区别第二章、适用范围和术语的区别第三章、基本设计的区别及注意点第四章、辅助设备的区别及使用注意点第一章编写单位及书写格式1.1编写单位API610第8版是由美国石油学会起草，主要代表了用户对泵制造厂提出要求。API610第9、10版是由ISO/TC115泵技术委员会SC3分会和ISO/TC67技术委员会SC6分会联合起草。除了代表用户对泵制造厂提出要求外，也反映出泵制造厂的要求。1.2书写格式API610第9、10版是由ISO起草的，是按ISO/IEC导则第3部分“国际标准的结构和编写规则”编写的。API610第8版是按API的编写格式编写的。Thischapterisend.Thankyou!第二章适用范围及术语的区别2.1适用范围API610第9、10版规定本标准不适用无密封离心泵，而第8版没有此规定。2.2术语和定义2.2.1术语的区别术语的数量有变化。第10版有59个术语，第9版有60个术语，第8版有57个术语。第9、10版相对第8版，取消了第8版中的比重、节流衬套两个术语，增加了基准标高、公称管径、见证(目睹)等术语。2.2.2几个关键术语的解释1.最小连续稳定流量：在不超出本标准所规定的振动限定下泵能够工作的最小流量。2.最小连续热限制流量：泵能够维持工作而其运行不致被泵抽送液体的温升所损害的最小流量。3.必需汽蚀余量：通过卖方用水进行试验来确定的导致扬程下降3%（对多级泵而言是首级扬程）的汽蚀余量。4.有效汽蚀余量：由买方根据该泵装置（液体在额定流量和正常抽送温度下）确定的汽蚀余量。5.允许工作区：泵被允许的工作区域，这一区域是根据振动处在国际标准的上限之内，或根据温升，或根据其它限制而划定，允许工作区由制造厂规定。6.优先工作区：在该区域内，泵的振动处于本标准的基本限度之内。2.3分类和型号1.对18种结构型式，第9、10版皆给出了每种结构型式的定义，而第8版只给出了18种结构型式，没给定义。2.第9、10版规定了有3种结构型式即OH1、OH4、OH5属于不符合本标准所有要求的泵型；在第8版没有指明，它是规定：对于使用条件不超过下列界限中任何一条的不易燃、无危险的介质可以不达到本标准的所有要求，但必须在使用寿命、材料、轴刚度、机械密封、轴承、辅助管路等六个方面达到本标准要求。使用条件界限是：•最大吐出压力：1.9MPa；•最大吸入压力：0.5MPa；•最高泵送介质速度：150℃；•最高转速：3600r/min；•最大叶轮直径(悬臂泵）：330mm。Thischapterisend.Thankyou!第三章基本设计的区别及注意点3.1概述的区别及注意点3.1.1区别1.第8版规定：本标准所涵盖的设备应当设计和制造成使用寿命至少为20年（不包括规定的易损件）连续运转寿命至少为3年；第9、10版寿命没变，但给出：使用条件苛刻、误操作和不正常的维护都会降低寿命。2.第9、10版比第8版增加了买方应当规定该泵是否可作为液力回收透平机用，以及附录C是否适用。3.第9、10版比第8版增加了：除非另有规定，基准面应是卧式泵的轴中心线，立式管道泵的泵吸入口中心线，以及立式悬吊式泵基础的顶部。4.增大叶轮与隔舌之间的间隙条件，第8版规定是：单级扬程200m、单级功率225kW以上；而第9、10版规定：转速高于3600r/min、单级功率300kW以上。5.第9、10版比第8版增加了：整体齿轮箱驱动泵，也可以不把泵设计成无需拆卸吸入管路或吐出管路、或挪动驱动机即可拆除转子或内部零件的形式。6.第9、10版规定：设备、包括所有的辅助设备应设计成在户外安装的形式，卖方应提出对设备采取的保护要求；第8版规定：买方应提出设备是装在室内还是户外。3.1.2设计中的注意点1.汽蚀余量卖方应该在数据单上规定出泵在额定流量和额定转速下输送水时的（水温低于65℃）必需汽蚀余量（NPSHR）。对水以外的液体（例如烃类）的必需汽蚀余量不能用降低系数或修正系数的方法规定。除了规定的NPSHA外，买方应当考虑一个适当的NPSH安全余量。NPSH安全余量是一个超过泵的必需汽蚀余量的NPSH，通常希望有一个工作NPSH安全余量，这个工作NPSH安全余量足以在所有流量下（从最小连续稳定流量到最大预期运转流量）保护泵免遭回流、脱流，以及汽蚀引起的损坏。卖方应当根据具体的泵型和预定的使用条件磋商一个NPSH安全余量的推荐值。在确定有效汽蚀余量时，买方和卖方应当弄清最小连续稳定流量与泵的汽蚀比转速之间的关系，一般说来，以与泵的最佳效率点流量的百分数表示的最小连续稳定流量值随汽蚀比转速的增加而增加。但是，其它因素诸如泵的能级（常指每级扬程）和水力设计、输送的液体，以及NPSH安全余量也会影响到泵在较宽流量范围内良好地运转的能力。研制能胜任小流量工况运行的泵设计是一项正在发展中的技术。选择汽蚀比转速大小和NPSH安全余量时，应当考虑现有的工业水平和制造厂经验。除非另有规定，基准面应是卧式泵的轴中心线、立式管道泵的吸入口中心线，以及立式悬吊式泵基础的顶部。2.稳定、连续下降的扬程曲线对于所有应用条件，泵最好是具有稳定的扬程/流量曲线（即到关死点为止，扬程曲线呈连续上升状）。如果买方规定是并联运行则曲线上的扬程上升量至少应当是额定流量点扬程的10％。如果采用在吐出口加孔板作为实现直到关死点为止使扬程曲线呈连续上升的手段，则应在报价单上注明。3.优先选用的工作区对于所有应用条件，泵最好是具有稳定的扬程/流量曲线（即到关死点为止，扬程曲线呈连续上升状）。如果买方规定是并联运行，则曲线上的扬程上升量至少应当是额定流量点扬程的10％。如果采用在吐出口加孔板作为实现直到关死点为止使扬程曲线呈连续上升的手段，则应在报价单上注明。应当给泵一个优先选用的工作区，此工作区位于所提供叶轮的最佳效率点流量的70～120％区间内。额定流量点应位于所提供叶轮最佳效率点流量的80～110％区间内。为优先工作区确定具体范围和给额定流量点定位的目的并不是想要诱使人们去开发更多规格数目的小泵或是排斥使用高比转速泵。对那些已确知在规定区间以外的流量点工作得令人满意的小泵，和对优先工作区比规定工作区间狭窄的高比转速泵，如果合适的话，在提出报价单时也应把这两种泵同时列上，并且把他们的优先工作区清晰地标示在报价单曲线上。应当按照附录A中的规定计算泵的比转速。所提供的泵的最佳效率点最好位于额定流量点和正常流量点之间。4.大型泵的振动要求单级扬程超过200m和单级功率超过225KW（300hp）的泵可能需要特殊措施来减小叶轮叶片通过导叶或隔舌所产生的频率振动和小流量时的低频振动。对于这类泵，导叶或蜗舌与叶轮叶片外圆周之间的径向间隙至少应当为最大叶轮叶尖半径的3%（对于导叶式泵）和最大叶轮叶片尖半径的6%（对于蜗壳式泵）。最大叶轮叶尖半径是指能够用在泵壳内的最大叶轮的半径（见5.1.6）。百分比间隙按下式计算：P=100（R2-R1）/R1式中：P=百分比间隙；R2=蜗壳半径或导叶进口（导叶头部）的半径；R1=最大叶轮叶片尖的半径。本节所包括的泵的叶轮，在发货前，卖方为达到规定的性能，采取钳工修锉（叶片）或V型切割（叶片）的方法进行水力性能的修正，并经试验确认。卖方应把这些修改按9.3.4.1节的规定形成文件，并通告买方。工作转速高于3600r/min，单级功率在300kW（400hp）以上的泵甚至可能需要更大的间隙和其它特殊的结构特点，对于这类泵，应当由买方和卖方共同商定特殊要求，把对各种具体泵型的实际运转经验考虑进去。3.2设计中对泵型的注意点表1中所列的泵型具有特殊设计的特点，而且只当买方有规定时和制造厂以证明对这类有成功经验时才可提供。表1列出了对这些泵需要特殊考虑的要点，并在括号内给出与本标准相关的子条款。表1几种特定泵型的特殊设计要点泵型要求特殊考虑的要点共轴式泵(叶轮装在电机轴上)，OH51）电机结构（6.1）2）抽送温度高时的电机轴承和绕组温度3）密封拆解（5.8.2）刚性联轴器驱动的立式管道泵，OH41）电机结构（6.1）2）转子刚性（5.6.9）3）用输送介质润滑的导向轴承（5.10.1.1）4）轴在密封部位的径向跳动（5.6.8，5.8.5）续上表3.3压力泵壳3.3.1区别第9、10版与第8版对此规定的区别很大，主要有几下几个方面。1.第9、10版规定了最大吐出压力的计算方法：最大吐出压力为最大允许工作压力再加上10%卧式、底脚安装式的悬臂泵，OH11）压力等级（5.3.5）2）中心线支撑式的泵壳(5.3.11)两级悬臂泵1）转子刚性（5.6.9）双吸悬臂泵1）转子刚性（5.6.9）（多级）单泵壳节段式泵，BB41）压力密封（5.3.3，5.3.10）2）拆卸（5.1.27）装在内部的机械密封(无可拆式密封压盖)1）密封的拆卸（5.8.2）的压差，10%的压差是考虑扬程的提高、转速瞬时提高和试验误差。2.第9、10版规定：压力壳体的设计应按刚度设计，在同时承受最大允许工作压力（和对应的温度）和两倍的允许管口负荷下，壳体的变形不能造成密封面漏泻或转动件与静止件接触；壳体的强度是次要的，压力壳体的强度计算应满足其拉伸应力不应当超出最大规定温度时材料最低抗拉强度极限的0.25倍，对于铸件还要乘以相应的铸件系数。3.轴向剖分式结构泵的适用条件没变，但在第9、10版中规定，卖方有超出这些条件的成功的设计经验，可以提出采用轴向剖分式结构，买方应予考虑。4.泵体连接螺栓的计算方法，第9、10版新增加了应使螺栓拧紧到产生大于设计拉伸应力的拉应力，其值应在材料屈服极限强度的0.7倍范围之内。5.第9、10版规定：与齿轮箱成一整体的泵（OH6）压力泵壳也可设计成双重压力等级，而第8版中没有此内容。3.3.2设计中需注意的问题1.在同时承受最大允许工作压力（和对应的温度）和表4中列出的作用到每个管口上两倍的允许管口负荷的最坏组合的情况下，做到运转无泄漏或转动部件与静止部件之间无接触。2.任何材料的压力泵壳设计中使用的拉伸应力不应当超出最大规定工作温度时材料最低抗拉强度极限的0.25倍，对于铸件，应乘以表2（见下页）中所列的相应铸件系数。在报价单中，制造厂还应当说明材料性能以及所用铸件系数的来源(例如ASTM标准)。3.除非另有规定，立式悬吊式泵、双壳泵、整体齿轮驱动泵（OH6型），以及卧式多级泵（3级或3级以上的泵）可以设计成双压