在我的职业生涯中，我指导过许多新工程师选择离心泵用于过程应用。很多情况下，泵的理论知识差距很大，往往导致工程师陷入选型的陷阱，导致选泵不理想。最后，我意识到泵选择不当的根本原因是缺乏离心泵水力学基础知识的培训，以及水力设计参数如何显著影响泵的生命周期成本。
从无数可用选项中选择合适的离心泵可能会令人望而生畏，但必须有人做出决定。许多因素，例如所需的流速、压差和吸入条件，必须与所考虑的泵的资本成本和能量成本进行权衡。要选择合适的泵，我们必须考虑总拥有成本，包括资本成本、运行成本和维护成本。如果低价泵效率低或者维护成本高，低价泵对用户有什么好处？
我的选择方法主要集中在水力设计考虑，但也涉及一些机械设计细节，包括关键的水力设计参数，如比转速和吸入比转速、NPSHA、NPSHR和NPSH裕度比。通过分析这些基本水力参数，您可以快速确定离心泵是否适合您的特定应用。如果确定离心泵适合你的应用，那么你需要准备一份技术规格书(可以评估泵厂家提供的招标文件)。
系统提升曲线的重要性
每个泵制造商都希望为不同应用领域的客户提供完美的泵。然而，为了做到这一点，制造商要求未来的泵用户向他们提供一个准确的系统扬程曲线，该曲线描述了您的操作条件所需的流量和扬程。在本节中，我们将定义什么是系统水头曲线，为什么它们很重要，以及它们是如何产生的。
系统提升曲线是对给定管道系统的流量和液压提升要求之间关系的分析或图形表示。水力提升要求与系统的吸入提升、出口提升和水力提升损失有关。因为水力提升要求和损失是流量、管道尺寸和长度以及管道配件尺寸、数量和类型的函数，所以每个系统的提升曲线通常具有独特的形状。
通常情况下，系统曲线上至少有一点会提供给泵制造商，帮助他们正确选择泵。但是，为了更好地理解泵性能曲线和系统扬程曲线之间的相互作用，最好将整个系统曲线用图形叠加在泵扬程-流量曲线上。根据定义，泵的性能曲线和系统扬程曲线的交点定义了泵和管道系统的运行(工作)点。一旦定义了系统曲线，我们就可以在系统曲线的上部画出各种泵的曲线，希望选择一条符合工艺需要的曲线。没有这个系统曲线，就不可能找到合适的泵。为了创建系统曲线，必须首先根据泵的总预期工作范围内所需的扬程绘制所需的流量。升力以英尺或米为单位，流量以加仑/分钟或立方米/小时为单位。该系统的一般方程由以下公式估算:
h系统=(下游-上游)+高程+管道损失
换句话说，系统扬程等于(1)下游压力与上游压力之差+(2)下游液位与上游液位的高度差+(3)所有管道损失。上述公式可以简化如下:
Hsystem = (Pds – Pus) + Hstatic + L
类型，
Histatic定义为从吸入罐或吸入坑中的液面到出口罐中的液面的垂直距离。Histatic可以是正的，也可以是负的。
当液体流经管道和管件时，会受到管道的内部光滑度、管件中的受限通道和系统中安装的任何其他硬件造成的摩擦损失。由此产生的“压降”被描述为系统中的“水头损失”(即上式中的L)，可根据泵和管道制造商提供的图表计算得出。
画
图1:系统水头计算示例图
参考图1，进行了简单的系统提升计算。在这里，有一个泵从罐1 (Pus = 0 psig)中吸取液体，并将其输送到罐2 (Pds = 0 psig)，罐2的液位比罐1的液位高50英尺。如果我们假设当泵送流量为500 gpm时，管道损失总计为25英尺，则该泵的系统扬程为:
Hsystem = (Pds – Pus) + Hstatic + L
= (0-0)+50+25 = 75(英尺)
请注意，这里的管道损失仅适用于500 gpm的流量。实际上，管道损失是流量的函数，因此它随流量而变化。
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图2:系统曲线的基本类型
曲线的基本类型有:
1)纯静态系统曲线——纯静态系统的一个例子是抽水系统，用泵将水从露天矿抽到海拔较高的露天矿，线路损耗可以忽略不计。请参见图2中红色字体箭头所示的虚线。
2)纯摩擦系统曲线——纯摩擦系统的一个例子是管道损失较大的泵，从露天矿中吸入，排到同等高度的露天矿中。参见图2中黑色箭头所示的虚线。
3)组合系统曲线-组合系统是一种在入口和出口管道处具有显著摩擦损失和显著高度或压力差的泵系统。参见图2中绿色箭头所示的曲线。
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图3:泵和系统之间的相互作用曲线
如果把系统的扬程曲线和离心泵的扬程曲线结合起来，就会得到一个类似于图3所示的曲线图。请注意，在图3中，有一条离心泵扬程-流量曲线和三条系统曲线。为简单起见，所有系统曲线都是纯摩擦曲线。有小管道曲线，理想管道曲线，大管道曲线。
如前所述，泵扬程-流量曲线和系统扬程曲线的交点是泵运行的点。如果安装“小管路系统”，泵将运行在泵曲线的小流量区；如果安装了“大型管道系统”，泵将在泵曲线的大流量区域运行。然而，如果安装了“理想管道系统”，泵将在接近其最佳效率点的理想流动区域运行。
通常，系统曲线由预期的工艺条件定义。项目的工艺设计步骤一旦完成，系统曲线就永远是固定的。设计师的工作是获取系统曲线信息，并尝试将泵与管道系统匹配。但是，为了选择正确的泵，我们必须对系统扬程曲线有信心，这就是为什么我们了解系统扬程曲线是如何创建的，以及它们如何受工艺条件变化的影响。一旦清楚地了解了系统曲线的形状，就可以选择合适的离心泵来满足现场的水力要求。
记住，在正确的泵吸入条件下，离心泵总是在其曲线上的某处泵送。泵曲线的形状通常由叶轮的比转速决定。制造商生成特定转速下的泵曲线。如果使用变速驱动，请记住调整曲线以匹配实际泵速。相似定律可用于估计近似实际泵速下的预期性能。除了具体的转速参数外，制造商还可以选择叶轮直径、叶轮宽度和泵速(以调节泵的性能)。您也可以选择串联或并联运行泵，或者选择多级泵来满足现场的水力要求。
泵可靠运行的关键是保证泵与管路系统的良好匹配，使其运行能接近最佳效率点。为了确保泵和管道系统匹配良好，有必要仔细检查系统扬程的计算，以确认所有因素都已正确考虑和计算。
摘要
为了成功地选择完美的泵和泵系统，泵工程师必须考虑整体情况，包括吸入管道系统、工艺设计要求以及项目工程师和维护工程师的总体目标。
注意:不要在“真空”中工作。如今，雇主非常重视在团队环境中工作出色的员工。我们都需要一起努力，也希望一起朝着同一个方向努力。我希望这篇文章能启发和鼓励读者更好地了解他们的泵，并为正确的原因选择泵。通过像泵设计师一样思考，您将能够更好地:
1)确定合适的泵规格。
2)与您的泵供应商沟通，以改进泵的选择。
3)选择最佳泵(投标过程中提供的泵)
在泵选择过程的早期阶段，花必要的时间收集各方面的信息并进行整体考虑将会以更低的生命周期成本和可靠的泵运行的形式为您带来健康的红利。
