全面理解離心泵吸入比轉(zhuǎn)速

2021/03/11

　　摘　要：從吸入比轉(zhuǎn)速的定義及其限值的來歷著手，結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)收集匯總了吸入比轉(zhuǎn)速的研究成果及應(yīng)用。同時(shí)探討了吸入比轉(zhuǎn)速限值是否可以超越的問題，并給出了可以超越的條件。

　　關(guān)鍵詞：吸入比轉(zhuǎn)速  限值  應(yīng)用

　　   0     引言

　　吸入比轉(zhuǎn)速又稱汽蝕比轉(zhuǎn)速，是一個(gè)與離心泵吸入性能相關(guān)的參數(shù)，是葉輪入口處幾何尺寸、空間布置和葉片角度的可視化數(shù)學(xué)表達(dá)式，是葉輪設(shè)計(jì)中的一個(gè)指標(biāo)或工具。它是一個(gè)無量綱參數(shù)，描述了轉(zhuǎn)速、流量和旋轉(zhuǎn)葉輪所需的必需汽蝕余量（NPSHR）之間的關(guān)系。

　　吸入比轉(zhuǎn)速的概念最早出現(xiàn)于20世紀(jì)30年代后期，到了20世紀(jì)70年代末80年代初，已成為西方發(fā)達(dá)國家用來預(yù)測離心泵運(yùn)行可靠性的一種常用的工具。直到進(jìn)入本世紀(jì)后，吸入比轉(zhuǎn)速的概念才逐漸在我國石化泵項(xiàng)目招標(biāo)中出現(xiàn)，但真正理解其含義的人卻不多。許多人錯(cuò)誤地將一些規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的吸入比轉(zhuǎn)速的限值認(rèn)為是絕對不允許跨越的，一旦超過限值范圍便認(rèn)為泵的設(shè)計(jì)不合理。這樣的理解及操作方式未免過于簡單。

　　筆者曾經(jīng)寫過一篇文章《吸入比轉(zhuǎn)速解讀及其對離心泵性能的影響》[1]，從吸入比轉(zhuǎn)速的定義及其限值著手，收集匯總了不同的泵標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及不同的國際型泵公司對離心泵吸入比轉(zhuǎn)速限值的規(guī)定，并在總結(jié)筆者十幾年API泵工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上重點(diǎn)研究了吸入比轉(zhuǎn)速對離心泵性能及可靠性的影響。文章引起了部分同行的關(guān)注和討論，并且不少讀者認(rèn)為限值是一條不可逾越的“紅線”。為此，筆者認(rèn)為有必要對吸入比轉(zhuǎn)速進(jìn)行更詳實(shí)全面的解讀，僅與同行們分享。

　　  1     吸入比轉(zhuǎn)速的定義

　　1.1  API610標(biāo)準(zhǔn)第11版[2]附錄A對吸入比轉(zhuǎn)速的定義

　　吸入比轉(zhuǎn)速S，是在最大葉輪直徑和給定轉(zhuǎn)速下、以最佳效率點(diǎn)（BEP）的流量來計(jì)算的，是一個(gè)與離心泵吸入性能相關(guān)的指數(shù)。吸入比轉(zhuǎn)速是衡量一臺離心泵對內(nèi)部回流的敏感程度的評估尺度。公式定義如下：

　　式中：n = 轉(zhuǎn)速，單位r/min；QBEP = 最佳效率點(diǎn)流量，單位m3/s（US制：加侖/分鐘）；對于單吸葉輪，QBEP為總流量，對于雙吸葉輪，QBEP為總流量的一半；

　　NPSH3 =給定轉(zhuǎn)速及最佳效率點(diǎn)流量、（第一級）葉輪最大直徑下，揚(yáng)程下降3%時(shí)的必需汽蝕余量，單位m（ft）。

　　注：將用公制單位推導(dǎo)出的吸入比轉(zhuǎn)速乘以系數(shù)51.64就等于美制單位的吸入比轉(zhuǎn)速，美制單位通常用符號Nss表示吸入比轉(zhuǎn)速。

　　  2      吸入比轉(zhuǎn)速限值的來歷

　　早在20世紀(jì)70年代，新工廠和煉油廠的設(shè)計(jì)就越來越嚴(yán)格地要求節(jié)省資金，特別是在初期建設(shè)和材料成本方面。作為削減成本的主要措施之一，便是盡可能降低系統(tǒng)的裝置汽蝕余量NPSHA。系統(tǒng)擁有者或購買者隨后對泵制造商施加了越來越大的壓力，要求他們設(shè)計(jì)具有較低NPSHR的泵。

　　對于泵制造商來說，最簡單、快捷的解決方案是加大葉輪入口尺寸。這種方法雖然可以明顯改善泵的吸入性能（降低NPSHR），但卻帶來了一個(gè)意外的結(jié)果，即使工作點(diǎn)偏離最佳效率點(diǎn)不太遠(yuǎn)，泵的水力穩(wěn)定性也會(huì)顯著降低。

　　吸入比轉(zhuǎn)速的概念是由Igor Karassik和兩位同事于20世紀(jì)30年代后期提出的。到了20世紀(jì)70年代末80年代初，吸入比轉(zhuǎn)速已經(jīng)成為一種常用的工具，用于預(yù)測泵運(yùn)行過程中的水力不穩(wěn)定區(qū)間。

　　1979年，Jerry hallam是Amoco Texas City煉油廠的機(jī)械工程師。該煉油廠當(dāng)時(shí)正經(jīng)歷著嚴(yán)重的泵水力不穩(wěn)定和繼發(fā)性火災(zāi)的問題?；馂?zāi)主要是機(jī)械密封和軸承故障引起的后果。

　　管理層責(zé)成Jerry hallam確定根本原因。他和他的同事梳理了5年來的運(yùn)行和維護(hù)記錄，并進(jìn)行了性能測試，以收集有關(guān)235臺泵的數(shù)據(jù)，并尋找趨勢和潛在的原因。他們對于其中的一個(gè)參數(shù) - 每臺泵的吸入比轉(zhuǎn)速進(jìn)行了計(jì)算和分類，數(shù)據(jù)表明，吸入比轉(zhuǎn)速數(shù)值越高，泵出現(xiàn)問題的可能性就越大。

　　研究小組與一些行業(yè)專家和高級管理人員分享了研究結(jié)果。隨后，Jerry hallam和他的團(tuán)隊(duì)被說服將研究范圍從235臺擴(kuò)大到480臺，并進(jìn)行了更徹底的調(diào)查，研究了每臺泵在其曲線上的運(yùn)行情況以及與BEP的接近程度。

　　研究發(fā)現(xiàn)：吸入比轉(zhuǎn)速數(shù)值較高時(shí)，葉輪入口尺寸要比相同外徑但吸入比轉(zhuǎn)速較低的葉輪的入口尺寸大得多。當(dāng)泵在其曲線BEP左側(cè)運(yùn)行時(shí)，葉輪中的流動(dòng)開始出現(xiàn)回流，從而產(chǎn)生流動(dòng)分離（脫流）和更高的流速、降低局部壓力。如果液體的局部壓力降到蒸汽壓力之下，就會(huì)導(dǎo)致汽蝕，并伴隨著噪音和振動(dòng)的顯著增加。

　　1982年，Jerry hallam發(fā)布了其在Amoco Texas City煉油廠對480多臺泵的可靠性研究結(jié)果：泵的可靠性與吸入比轉(zhuǎn)速明顯相關(guān)，特別是當(dāng)泵的吸入比轉(zhuǎn)速超過11000（USGPM, ft.）【13000（m3/h, m）】時(shí)，出現(xiàn)故障的概率是較低的吸入比轉(zhuǎn)速的2倍。

　　在Jerry hallam的研究結(jié)果發(fā)布后的幾年中，吸入比轉(zhuǎn)速≤11000（USGPM, ft.）【13000（m3/h, m）】變成了石油和天然氣行業(yè)（泵選型）的一個(gè)硬性限制，并以某種規(guī)范形式而被廣泛采用，這是非常罕見的。例如，當(dāng)一臺泵的吸入比轉(zhuǎn)速=10950（USGPM, ft.）時(shí)，被認(rèn)為是可以接受的；而當(dāng)其吸入比轉(zhuǎn)速=11050（USGPM, ft.）時(shí)，被認(rèn)為是不可接受的。

　　  3     吸入比轉(zhuǎn)速與離心泵可靠性及性能之間的關(guān)系

　　3.1    吸入比轉(zhuǎn)速與離心泵可靠性之間的關(guān)系

　　除了極少數(shù)例外，實(shí)際工程應(yīng)用中，幾乎沒有一臺離心泵始終處于BEP運(yùn)行。在一些工廠/系統(tǒng)中的流量需求會(huì)發(fā)生變化，操作人員通常通過出口閥門來調(diào)節(jié)泵的流量。

　　如果流量低于一定值，就會(huì)在葉輪入口處出現(xiàn)再循環(huán)（回流），較大的葉輪入口（低NPSHR，高吸入比轉(zhuǎn)速）和較高的入口圓周速度會(huì)產(chǎn)生較高能量的再循環(huán)。隨著泵流量的進(jìn)一步減小，循環(huán)強(qiáng)度增加，進(jìn)而會(huì)引起汽蝕、噪音和流體脈動(dòng)。再循環(huán)開始時(shí)的流量隨著葉輪入口直徑的增加而增加。

　　吸入比轉(zhuǎn)速與泵的可靠性密切相關(guān)。對于高吸入比轉(zhuǎn)速泵，如果在偏離BEP的低流量區(qū)域內(nèi)頻繁運(yùn)行，常常會(huì)引起可靠性問題。如果吸入比轉(zhuǎn)速高于8500至9000（USGPM, ft.）【約10000至10500（m3/h, m）】，泵的可靠性會(huì)開始呈指數(shù)下降[3]，振動(dòng)和噪音顯著增加。

　　對于正常設(shè)計(jì)的泵，吸入比轉(zhuǎn)速的值從6000至12000（USGPM, ft.）【約7000至14000（m3/h, m）】不等，在包括誘導(dǎo)輪在內(nèi)的特殊設(shè)計(jì)中，可以獲得更高的值。Jerry hallam的研究結(jié)果表明：當(dāng)泵的吸入比轉(zhuǎn)速超過11000（USGPM, ft.）【13000（m3/h, m）】時(shí)，出現(xiàn)故障的概率是較低的吸入比轉(zhuǎn)速的2倍。而美國水力學(xué)會(huì)HI將8500（USGPM, ft.）【約10000（m3/h, m）】的吸入比轉(zhuǎn)速作為典型的指導(dǎo)值[4]。

　　3.2   吸入比轉(zhuǎn)速與泵性能之間的關(guān)系

　　為了改善離心泵的吸入性能，設(shè)計(jì)人員普遍通過加大葉輪進(jìn)口直徑（D1）的方法來實(shí)現(xiàn)。今天，這種設(shè)計(jì)方法在我國離心泵的工程設(shè)計(jì)中卻還在一直使用。

　　在軸徑相同、葉輪口環(huán)處的直徑間隙相同的情況下，吸入性能越好（葉輪入口面積越大，吸入比轉(zhuǎn)速值越高），則葉輪口環(huán)處的間隙面積越大，這意味著泄漏量越大，而泵的效率就越低。

　　  4      吸入比轉(zhuǎn)速的研究成果及應(yīng)用

　　過去的10多年里，吸入比轉(zhuǎn)速（限值）在我國石化行業(yè)的詢價(jià)數(shù)據(jù)表或泵技術(shù)規(guī)格書中已得到了普遍的使用。但是，當(dāng)時(shí)沒有多少人知道它的真正含義或數(shù)值的意義，只是簡單地將吸入比轉(zhuǎn)速超過11000（USGPM, ft.）【13000（m3/h, m）】時(shí)，便認(rèn)為泵的設(shè)計(jì)不合理。

　　隨著對吸入比轉(zhuǎn)速研究的不斷加深，人們逐漸認(rèn)識到它與離心泵的運(yùn)行可靠性及性能密切相關(guān)，并將其作為泵運(yùn)行可靠性的預(yù)測及研發(fā)的一種工具（或依據(jù)）。吸入比轉(zhuǎn)速的研究成果及應(yīng)用主要有以下幾方面。

　　4.1    最小流量

　　泵在小流量下運(yùn)行時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致以下問題：液體溫度升高、產(chǎn)生額外的徑向力（特別是單蝸殼泵）、入口回流、汽蝕等，從而引發(fā)機(jī)械振動(dòng)、噪音增加及軸承和機(jī)械密封壽命的降低。因此，對于指定裝置，制造商應(yīng)該給出泵的最小連續(xù)穩(wěn)定流量限值。

　　一般來說，泵的最小連續(xù)穩(wěn)定流量隨著吸入比轉(zhuǎn)速的增加而增加[2]。

　　根據(jù)汽蝕基本原理，吸入比轉(zhuǎn)速越大，泵的抗汽蝕能力越好，即NPSHR（API610標(biāo)準(zhǔn)為NPSH3，下同）越小。但是，并非吸入比轉(zhuǎn)速越大越好，一方面現(xiàn)有的技術(shù)水平?jīng)Q定了NPSHR不可能無限制的減??；另一方面吸入比轉(zhuǎn)速的大小與泵的運(yùn)行可靠性密切相關(guān)。

　　1982年，Chevron公司的Richard Dubner根據(jù)吸入比轉(zhuǎn)速的研究成果開發(fā)了一張圖表，用于確定離心泵的最小連續(xù)穩(wěn)定流量。它允許處理碳?xì)浠衔锏谋玫淖钚∵B續(xù)穩(wěn)定流量比那些處理水的泵的流量低；并且與較小的泵相比，要求更大的泵在更靠近BEP的區(qū)域運(yùn)行。

　　Richard Dubner的圖表告誡人們不要使用吸入比轉(zhuǎn)速值大于11000（USGPM, ft.）【13000（m3/h, m）】的泵，并且禁止任何BEP流量大于100 gpm（22.7 m3/h）的泵以低于BEP的20% 流量連續(xù)運(yùn)行。該圖可用作為泵的運(yùn)行指南，并在新泵的選擇過程中排除最小流量高于預(yù)期服務(wù)的產(chǎn)品。

　　工程實(shí)踐中，大多數(shù)離心泵最小連續(xù)穩(wěn)定流量通常為最高效率點(diǎn)流量的25 % ~ 30 %，小型離心泵相對小一些，而大型離心泵可能達(dá)到最高效率點(diǎn)流量的35% 以上。例如，EBARA公司OH2型UCW泵，進(jìn)/出口通徑小于50×40時(shí)，最小連續(xù)穩(wěn)定流量通常為BEP點(diǎn)流量的12 %；進(jìn)/出口通徑等于50×40時(shí)，為BEP點(diǎn)流量的15 %；而當(dāng)進(jìn)/出口通徑大于等于100×80時(shí)，為BEP點(diǎn)流量的25 % ~ 30 %。對于實(shí)型泵，準(zhǔn)確的最小流量之值可通過試驗(yàn)測得。由于泵的實(shí)際運(yùn)行工況并非絕對恒定，因此泵制造商提供給用戶最終的最小連續(xù)穩(wěn)定流量之值會(huì)大于試驗(yàn)測得值。

　　4.2   穩(wěn)定運(yùn)行窗口

　　吸入比轉(zhuǎn)速研究的成果之一是被普遍引用的一張圖表，稱為泵的“穩(wěn)定運(yùn)行窗口”。

　　不管是制造商還是用戶，都希望泵始終處于BEP運(yùn)行，在此流量下，所有泵的零部件都將具有最長的使用壽命。而實(shí)際工程應(yīng)用中，泵很少在其BEP運(yùn)行，但如果在“穩(wěn)定運(yùn)行窗口”的流量范圍內(nèi)運(yùn)行，則泵的零部件使用壽命將大大延長。吸入比轉(zhuǎn)速在很大程度上表示該“窗口”的大小。吸入比轉(zhuǎn)速值較低的泵具有較大的“窗口”。

　　1985年，Lobanoff和Ross在《離心泵：設(shè)計(jì)與應(yīng)用》一書中提供了圖1所示的圖表。它不僅為泵“穩(wěn)定”運(yùn)行提供了最小流量，而且還提供了最大流量，它是八只不同葉輪在同一臺OH2型4x6-11（100x150-280）泵中的測試結(jié)果。吸入比轉(zhuǎn)速的范圍從7000（USGPM, ft.）【135（m3/s, m）】到20000（USGPM, ft.）【387（m3/s, m）】不等。對于每只葉輪，通過改變流量，測量泵的振動(dòng)（至API610標(biāo)準(zhǔn)允許的峰值水平）來確定“不穩(wěn)定”的開始。 

　　 圖1  Loanoff &Ross提供的泵吸入比轉(zhuǎn)速與“穩(wěn)定”運(yùn)行窗口

　　1990年，Dick Allen對Lobanoff – Ross的圖表進(jìn)行了改進(jìn)，以幫助用戶/買方在招標(biāo)時(shí)對泵進(jìn)行評估。它提供了一種方法，通過評估“穩(wěn)定”運(yùn)行窗口的大小來對較小穩(wěn)定運(yùn)行窗口的泵（具有較高的吸入比轉(zhuǎn)速）進(jìn)行（減分）處罰。

　　處罰分值是任意的，取決于圖表作者的判斷，并且可以根據(jù)給定公司的經(jīng)驗(yàn)和理念進(jìn)行修改。

　　Dick Allen圖表給出的要點(diǎn)是：

　　1）不要購買在“不可接受”的區(qū)域內(nèi)連續(xù)運(yùn)行的泵（任何大約小于QBEP流量的50%）。

　　2）要在“優(yōu)先”水力范圍內(nèi)運(yùn)行，流量必須高于“處罰”范圍（約為QBEP流量的75%）。

　　3）不要購買高于QBEP流量下連續(xù)運(yùn)行的泵。

　　4）不要購買額定流量高于QBEP流量約115%的泵。

　　4.3   可靠性曲線

　　吸入比轉(zhuǎn)速研究的另一個(gè)成果是泵可靠性曲線的應(yīng)用。人們經(jīng)常在泵類文章和講座中使用或見到由Nelson-Barringer提供的泵可靠性曲線，后來Jim Elsey對此曲線進(jìn)行了改進(jìn)，具體見圖2。

　　圖2不僅定性的給出了泵可靠的運(yùn)行區(qū)間，而且給出了在偏離BEP的不同區(qū)間內(nèi)運(yùn)行時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)的潛在問題，非常直觀。根據(jù)泵在可靠性曲線上的實(shí)際運(yùn)行區(qū)域，可以大概判斷選型是否合理。

　　圖2  Jim Elsey基于Nelson-Barringer改進(jìn)版的泵可靠性曲線

　　4.4   估算NPSHA

　　對于買方/用戶來說，為了有效降低或控制項(xiàng)目初期投資成本，通常都希望提供盡可能低的裝置汽蝕余量NPSHA，這就要求供應(yīng)商/制造商提供較低NPSHR的泵。而較低的NPSHR對應(yīng)的是較高的吸入比轉(zhuǎn)速。實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)表明，在較高的吸入比轉(zhuǎn)速下，泵的可靠性將呈指數(shù)級下降。

　　吸入比轉(zhuǎn)速還有一個(gè)研究成果便是通過其限值估算NPSHA。

　　在進(jìn)行新泵的水力設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過吸入比轉(zhuǎn)速的限值計(jì)算泵的必須汽蝕余量NPSHR，然后根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)或相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范給出相應(yīng)的NPSH裕量，最終估算出NPSHA。

　　以某BB2型雙吸泵為例，該泵用于電站供水，其主要技術(shù)參數(shù)如下：

　　泵的最高效率點(diǎn)的流量Q = 3000 m3/h，泵轉(zhuǎn)速n = 1480 rpm，常溫。

　　1）吸入比轉(zhuǎn)速的限定值按S = 11000 （m3/h, rpm, m），則可算出NPSHR = 9 m。

　　2）根據(jù)ANSI/HI 9.6.1-1998 《Centrifugal and Vertical Pumps for NPSH Margin》標(biāo)準(zhǔn)中表9.6.1.1的規(guī)定，對于電站用低吸入能量、高吸入能量及很高吸入能量離心泵，推薦的最小NPSH裕量比（即NPSHA與NPSHR的比值）分別為1.1、1.5和2.0。由于該BB2型泵為很高吸入能量泵，則取NPSHA/ NPSHR = 2.0。

　　3）由此可以估算出NPSHA之值

　　NPSHA = 2.0 × NPSHR = 18 m。

　　即：為了確保該泵可靠運(yùn)行所需的裝置汽蝕余量不低于18米。

　　這種“逆向思維”設(shè)計(jì)的好處是：

　　1）可以最大限度地避免泵在用戶現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行過程中出現(xiàn)不穩(wěn)定運(yùn)行問題。

　　2）不僅可以較準(zhǔn)確地預(yù)測項(xiàng)目初期投資成本，而且可以優(yōu)化項(xiàng)目整個(gè)生命周期內(nèi)的成本。

　　  5     吸入比轉(zhuǎn)速限值是否是不可跨越的紅線

　　很多人錯(cuò)誤地將吸入比轉(zhuǎn)速的限值11000（USGPM, ft.）【13000（m3/h, m）】視為“泵警察”發(fā)布的絕對“速度限制”，是不可逾越的。對此，Jerry hallam有一個(gè)非常形象的說法，可以將吸入比轉(zhuǎn)速簡單地看作是畫在雙車道公路中心的虛線：“如果對細(xì)節(jié)給予適當(dāng)?shù)年P(guān)注，人們可以超過這條線” – 你需要先檢查迎面而來的車輛，然后再離開中心線過去。

　　吸入比轉(zhuǎn)速的限值是基于半個(gè)世紀(jì)前的20世紀(jì)60年代及70年代設(shè)計(jì)的葉輪。滄海桑田，葉輪的設(shè)計(jì)方法和計(jì)算工具在隨后的五十年中發(fā)生了翻天覆地的變化，全新設(shè)計(jì)的葉輪葉片及其幾何形狀完全可以減輕甚至消除導(dǎo)致許多先前的不穩(wěn)定性的問題。

　　對于這一點(diǎn)，在工程實(shí)踐中得到了普遍的驗(yàn)證。

　　5.1   案例1

　　在Jerry hallam的研究結(jié)果發(fā)布的十多年后，先后有許多泵業(yè)同行【如（Stoffel & Jaeger， 1996），（Gulich，2001），（Michael Hirschberger，2009）和（Balasubramanian等，2011）】對吸入比轉(zhuǎn)速進(jìn)行了研究。他們發(fā)現(xiàn)：在所有其它條件保持不變的情況下，現(xiàn)代葉輪設(shè)計(jì)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更高的吸入比轉(zhuǎn)速，而不必完全依靠擴(kuò)大葉輪入口直徑。

　　5.2   案例2

　　10多年前，作者曾親自參加金陵石化某項(xiàng)目招標(biāo)（于LPEC）的技術(shù)交流，當(dāng)時(shí)EBARA公司有幾個(gè)泵型的吸入比轉(zhuǎn)速之值超出了招標(biāo)文件規(guī)定的13000（m3/h, m）限值，很幸運(yùn)，遇見了一位對吸入比轉(zhuǎn)速具有豐富應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的楊工（楊力民），在他的確認(rèn)下得以順利放行。至今，這些泵在用戶現(xiàn)場一直安全可靠運(yùn)行。

　　5.3   案例3

　　作者研究了不少國際知名的離心泵制造商的產(chǎn)品，他們的吸入比轉(zhuǎn)速的高值均超過了當(dāng)年Jerry hallam所規(guī)定的11000（USGPM, ft.）【13000（m3/h, m）】限值。具體如下[1]：

　　1） KSB公司：標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的普通離心泵，其吸入比轉(zhuǎn)速的平均值通常為200 r/min (m3/s, m)【12000（m3/h, m）】，高值通常限定在240 r/min (m3/s, m)【14400（m3/h, m）】。

　　2）某國際公司：針對不同型式的離心泵，其吸入比轉(zhuǎn)速的限值范圍具有一定的差異，并分別給出了低值-中間值-最高值。端吸泵190 - 230 - 270 (m3/s, m)【11400 - 13800 - 16200（m3/h, m）】；中等軸穿過葉輪入口的泵170 - 200 - 240 (m3/s, m)【10200 - 12000 - 14400 （m3/h, m）】；單級揚(yáng)程超過500 m的多級泵150 - 180 - 220 (m3/s, m) 【9000 - 10800 - 13200 （m3/h, m）】。

　　3）ITT公司：離心泵吸入比轉(zhuǎn)速的限值范圍為5000到14000 (USGPM, ft.)【約5800到16270（m3/h, m）】，中間值為9000 (USGPM, ft.)，10460 （m3/h, m）。

　　4）EBARA公司：石化流程泵的吸入比轉(zhuǎn)速限值范圍大致為1）OH2型泵6000～12000（USGPM, ft），約為7000～14000（m3/h, m），低值～3500（USGPM, ft），～4000（m3/h, m），高值～13300（USGPM, ft），～15500（m3/h, m）；2）BB2型泵7000～12460（USGPM, ft），約8000～14500（m3/h, m）。

　　以上述數(shù)據(jù)均來自于各制造商公開發(fā)表的書籍、培訓(xùn)資料、論文或網(wǎng)站等。

　　  6     吸入比轉(zhuǎn)速限值可以跨越的條件

　　正如上文所述，吸入比轉(zhuǎn)速的限值并非完全不可跨越，但必須滿足一定的條件。

　　6.1    具有穩(wěn)定的運(yùn)行區(qū)間

　　如果泵始終保持在一個(gè)穩(wěn)定區(qū)間（如優(yōu)先工作區(qū)）內(nèi)運(yùn)行，則吸入比轉(zhuǎn)速可以允許適當(dāng)超出Jerry hallam給出的限值。這些泵通常包括：

　　1）石油（碳?xì)浠衔铮┝鞒瘫谩Ｒ驗(yàn)槠淞鞒掏ǔＪ欠€(wěn)定的，很少有系統(tǒng)不穩(wěn)定（瞬態(tài)）或快速流量變化的需求。

　　2）變速或帶旁路系統(tǒng)的泵。通過變速或旁路系統(tǒng)（而非通過出口閥來調(diào)節(jié)流量）控制，使泵保持在一個(gè)穩(wěn)定的區(qū)間內(nèi)運(yùn)行。例如由汽輪機(jī)或液力偶合器或變頻驅(qū)動(dòng)的離心泵，雖然其運(yùn)行工況會(huì)發(fā)生改變，但通過變速使泵始終處于高效區(qū)內(nèi)運(yùn)行。

　　6.2   現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用

　　如果通過現(xiàn)代技術(shù)、而非采用傳統(tǒng)的加大葉輪入口直徑來改善泵吸入性能的設(shè)計(jì)，允許適當(dāng)提高吸入比轉(zhuǎn)速限值。例如：

　　1） 葉輪葉片向泵入口邊適當(dāng)延伸，相當(dāng)于增加一只小的誘導(dǎo)輪。

　　2） 后掠葉片，以減少其前緣的任何汽蝕。

　　3） 采用扭曲葉片，不僅有利于提高泵的水力效率，同時(shí)可改善泵的吸入性能。

　　4） 優(yōu)化葉輪葉片前緣輪廓（如采用拋物線前緣輪廓、減薄吸入側(cè)葉片厚度等），可有效限制葉片前緣的壓力峰值和降低對部分負(fù)荷下運(yùn)行的敏感程度。

　　5） 利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)計(jì)算分析技術(shù)給定葉輪入口設(shè)計(jì)可優(yōu)化的條件，從而更好地控制和了解葉輪流道中流量及壓力分布情況。

　　  7     總結(jié)

　　吸入比轉(zhuǎn)速與泵的可靠性密切相關(guān)。

　　吸入比轉(zhuǎn)速的限值不應(yīng)視為一個(gè)硬性指標(biāo)，而應(yīng)看作一個(gè)警示標(biāo)志。

　　吸入比轉(zhuǎn)速是幫助你做出決策的一個(gè)工具。也許在接近限值時(shí)謹(jǐn)慎選擇是明智的，但還有其它需要考慮的方面，比如系統(tǒng)的總投資成本。

　　應(yīng)與泵供應(yīng)商/制造商共同確定、并驗(yàn)證安全可靠的工作區(qū)間。

　　20世紀(jì)80年代給出的吸入比轉(zhuǎn)速的限值并非不可跨越，只要滿足一定的條件，則可以允許適當(dāng)提高。

　　  8     注意事項(xiàng)及特別說明

　　8.1    高吸入比轉(zhuǎn)速泵應(yīng)用注意事項(xiàng)

　　1）運(yùn)行位置。偏離BEP越遠(yuǎn)，不穩(wěn)定運(yùn)行的可能性越大。

　　2）NPSH裕量。隨著NPSH裕量的增加，不穩(wěn)定運(yùn)行的可能性降低。

　　3）吸入能量。隨著吸入能量的增加，不穩(wěn)定運(yùn)行的可能性也在增加。

　　4）入口管道。尺寸越大、直管段越長，流速越低、湍流越少，對穩(wěn)定運(yùn)行越好。

　　8.2   特別說明

　　需要特別說明的是，隨著人們對安全、生命周期成本以及最小化排放的日益重視，用于一些危險(xiǎn)區(qū)域及重要工況的離心泵（如核電站及輸送?；酚帽玫龋跊]有相同或相近工況運(yùn)行業(yè)績支撐的情況下，建議謹(jǐn)慎選擇超出限值的產(chǎn)品。