3.1 泵的分类与选型
泵是过程工业中重要的流体输送设备。泵的种类繁多，根据不同的工况要求选用合适的泵对于工业生产具有重要意义。由于过程工业中所输送液体的种类和性质不同，所需的泵的结构和材料也不一样，因此常需选用特殊材质和特殊结构的泵。泵的选择过程需要考虑输送介质的性质、扬程、流量、使用场所等因素。
3.1.1 泵的分类
过程工业用泵的类型很多，通常按其工作原理、输送介质、防腐层等进行分类。
3.1.1.1 按工作原理分类
根据泵的工作原理和结构形式，可将泵分为动力式泵和容积式泵两大类。
（1）动力式泵
动力式泵是依靠快速旋转的叶轮对液体的作用力而将机械能传递给液体，使其动能和压力能增加，再通过泵壳将大部分动能转变成压力能以实现流体输送的一种设备。动力式泵又称叶轮式泵或叶片式泵，包括离心泵、旋涡泵和特殊泵。
离心泵是最常见的动力式泵。根据液体的流动形式，离心泵又分为轴流泵、径流泵和混流泵三类，另外还有射流泵和气体升液泵。特殊泵主要有喷射泵、气提泵、电磁泵、屏蔽泵和潜水泵等。
（2）容积式泵
容积式泵依靠工作元件在泵缸内作往复或回转运动，使泵室容积交替地增大或缩小以实现液体的吸入和排出而压送液体，如活塞泵、柱塞泵、齿轮泵、螺杆泵等。容积式泵的吸入侧和排出侧严密隔开。
工作元件作往复运动的容积式泵称往复泵。往复泵的吸入和排出过程在同一泵缸内交替进行，并由吸入阀和排出阀加以控制。
作回转运动的称为回转泵，它通过齿轮、螺杆、滑片等工作元件的旋转作用迫使液体从吸入侧转移到排出侧。回转泵不需要吸入阀和排出阀。
3.1.1.2 按输送介质分类
按照输送的各种介质的性质、黏度、温度等可分为油泵、清水泵、泥浆泵、耐腐蚀泵、高温泵、低温泵等。其中每种泵只适用于一定范围内的介质。
3.1.1.3 按防腐层分类
防腐蚀泵的作用是避免泵在工作过程中受介质的腐蚀而失效。由于使用的介质很多，因此防腐蚀泵的类型也很多，常用的防腐蚀泵有不锈钢泵、合金泵、陶瓷泵、搪瓷泵、塑料泵、玻璃泵、石墨泵以及衬塑泵、衬胶泵等。
3.1.2 泵的性能参数
泵的性能参数是衡量泵的适用范围、合理选择适用泵的必要前提。过程工业中使用的泵的常用性能参数有：
（1）流量
表示单位时间内流过某一断面的液体量（体积或质量），常用的单位有m3/h、m3/s、L/min。
（2）扬程
又称压力，是指单位质量的液体由泵的入口被输送至出口时能量的增值，常用的单位为mH2O。
（3）转速
是指泵在单位时间内的转数，单位为r/min。
（4）配带功率
原动机的额定功率，单位为kW。
（5）轴功率
原动机传到泵轴上的功率，单位为kW。
（6）有效功率
又称输出功率，是指单位时间内从泵中输送出去的液体在泵中获得的有效能量，单位为kW。
（7）效率
在液体输送过程中，外界能量通过泵传递给液体，其中不可避免地会造成能量损失，有用功和轴功的比值称为泵的效率。泵的能量损失包括容积损失、水力损失和机械损失。
容积损失是由于泵的泄漏造成的；水力损失是液体在泵内的摩擦阻力和局部阻力引起的；机械损失是泵运转时，泵轴与轴承、轴封之间的机械摩擦而引起的。
（8）汽蚀
离心泵靠储液池与泵入口处之间的压力差将液体吸入，当吸入口压力降低到与液体温度相应的饱和蒸气压相等时，叶轮进口处的液体中会出现气泡。由于气泡的体积突然膨胀，必然扰乱入口处液体的流动，同时产生大量的气泡随液体进入高压区而又被压缩，气泡突然凝结消失，因此周围液体以极大速度冲向气泡中心的空间，在这些气泡的冲击点上产生很高的局部压力，不断打击着叶轮的表面，致使压力损坏，此现象称为汽蚀。
（9）汽蚀余量
泵吸入口处单位质量液体超出液体汽化压力的能量（以米液柱表示），单位为m。
泵的汽蚀余量是由泵本身的特性决定的，表示泵本身抗汽蚀性能的参数。欲提高泵本身的抗汽蚀性能，必须尽量降低汽蚀余量。
（10）允许汽蚀余量
是由泵厂根据试验确定的汽蚀余量（以米液柱表示），单位为m。
（11）吸上真空高度
又称吸上真空度，是从泵的基准算起的吸入口的真空度（以米液柱表示），单位为m。
（12）性能曲线
离心泵的流量、扬程、功率和效率为其主要性能参数，这些工作参数之间存在着一定的关系，可用实验测定。将实验结果标绘于坐标纸上而得出的一组曲线，称为离心泵的工作性能曲线或特性曲线。此曲线通常由泵的制造厂测出，附于泵样本或说明书中。
3.1.3 泵的特性和使用要求
（1）泵的特性和适用范围
泵的特性和适用范围如表3-1和图3-1所示。
表3-1 泵的特性
图3-1 泵的适用范围
1gal/min=4.54dm3/min；1lbf/in2=6894.76Pa
（2）泵的选用要求和相关标准
过程工业生产中，典型的泵有进料泵、回流泵、塔底泵、循环泵、产品泵、注入泵、排污泵、燃料油泵、润滑油泵和封液泵等，其特点和选用要求如表3-2所示。
表3-2 典型泵的特点和选用要求
3.1.4 过程工业用泵的要求
过程工业用泵和普通泵的主要差别在于选用的材料和采用的结构有些不同。过程工业用泵常采用一些特殊材料和特殊结构，以保证流通，保护环境，获得高的效率和良好的性能。对于输送性质恶劣液体和使用条件苛刻的过程工业用泵，发生故障的原因比普通泵要复杂得多，在设计、选用和使用及维护与检修时必须引起足够的重视。一般地，对过程工业用泵的特殊要求有以下几点：
（1）能适应过程工艺的要求、运行可靠
泵在过程工业中的地位好比人的心脏。在过程工业生产中，泵不仅输送液体物料并提供工艺要求的必要压力，还必须保证输送的物料量，在一定的过程操作中，要求泵的流量和扬程要稳定，保证泵长周期高效率可靠运行，还要操作维护检修方便和达到长期免维修水平。如果泵经受不住长期运转的考验，检修又费时间，那么这样的泵在过程工业中后果不堪设想。
（2）必须满足介质特性的要求
过程工业生产中的液体种类极其繁多，特性多种多样，所输送的液体包括原料、反应中间物和产品（有机溶剂、酸、碱等），往往具有易燃性、毒性或腐蚀性，这就要求泵的材料选择适当和合理，保证泵的安全、稳定、长寿命运转。
对于输送易燃易爆、有毒有害、挥发性强的介质的泵，一旦泄漏便会严重污染环境，危及人身安全和职工的身体健康，更不符合无泄漏工厂和清洁文明工厂的要求。为了保证生产的安全，达到不污染环境以及保护人的身体健康等目的，要求轴封可靠或采用无泄漏泵，如屏蔽泵、磁力驱动泵、隔膜泵等。
对于输送腐蚀性介质的泵，要求过流部件采用耐腐蚀材料。
对于输送含有固体颗粒介质的泵，泵的叶轮、腔体有的在高压高流速条件下工作，泵的零部件表面保护层容易被破坏，其寿命较短，所以必须提高过程工业用泵的耐磨性、耐冲刷性。这就要求泵的过流部件采用耐磨材料，如锰钢、陶瓷、铸铁等，必要时采用清洁液体冲洗。
对于输送高温介质的泵，如导热油加热系统中导热油泵的工作温度通常在300℃左右，有的泵的工作温度甚至可达到900℃，因此要求选用耐高温泵，考虑热膨胀对泵正常工作的影响。
对于输送低温介质的泵，如输送液氯、液氧等冷态介质时，泵的工作温度都在-20℃以下，有的可达-100℃以下，因此要求选用耐低温泵，考虑泵材质的冷脆性。
（3）必须满足现场安装的要求
对于安装在有腐蚀性气体存在场合的泵，要求采取防大气腐蚀的措施；对于安装在环境温度低于-20℃条件下的泵，要求考虑泵的防脆措施，采用耐低温材料；对于安装在防爆区域的泵，应根据防爆区域的等级，采用防爆电动机；对于要求每年一次大检修的工厂，泵的连续运转周期一般不应少于8000h，泵的设计寿命一般至少为10年。泵的设计、制造、检验应符合有关标准、规范的规定，确定泵的型号和制造厂时，应综合考虑性能、能耗、可靠性、价格和制造规范等因素。
3.1.5 泵的选型
（1）选型参数的确定
①输送介质的物理化学性能直接影响泵的性能、材料和结构，是选型时需要考虑的重要因素。介质的物理化学性能包括介质名称、介质特性（如腐蚀性、磨蚀性、毒性等）、固体颗粒含量及颗粒大小、密度、黏度、蒸气压等。必要时还应列出气体含量，说明介质是否易结晶等。
②工艺参数是泵选型的重要依据，应根据工艺流程和操作变化范围慎重确定。
流量是指工艺装置生产中要求泵输送的介质量，工艺人员一般应给出正常、最大和最小值。泵数据表上往往只给出正常和额定流量，选泵时要求额定流量不小于装置的最大流量，或取正常流量的1.1～1.5倍。
扬程是指工艺装置所需的扬程值，也称计算扬程。一般要求泵的额定扬程为装置所需扬程的1.05倍。
进口压力和出口压力是指泵进、出口接管法兰处的压力。进、出口压力的大小影响到壳体的耐压和轴封的要求。
温度是指泵的进口介质温度，一般应给出工艺过程中泵进口介质的正常、最低和最高温度。
③现场条件包括泵的安装位置（室内、室外）、环境温度、相对湿度、大气压力、大气腐蚀状况及危险区域的划分等级等条件。
（2）泵的类型、系列和型号的确定
①泵的类型应根据装置的工艺参数、输送介质的物理和化学性质、操作周期以及泵的结构特征等因素合理选择。图3-2为泵类型选择框图。根据该框图所示可以初步确定符合装置参数和介质特性要求的泵类型。
图3-2 泵类型选择框图
离心泵具有结构简单、输液无脉动、流量调节简单等优点。除下列情况外，尽可能优先选用离心泵：
有计量要求时，选用计量泵。
扬程要求很高、流量很小且无合适流量的高扬程离心泵时，可选用往复泵；如汽蚀要求不高时，也可选用旋涡泵。
扬程很低、流量很大时，可选用轴流泵和混流泵。
介质黏度较大时，可考虑选用转子泵，如螺杆泵或往复泵；黏度特别大时，可选用特殊设计的高黏度螺杆泵和高黏度往复泵。
介质含气量大于5%、流量小且黏度较小时，可选用旋涡泵；如允许流量有脉动，可选用往复泵。
对启动频繁或灌泵不便的场合，应选用具有自吸性能的泵。
②泵系列是指泵厂生产的同一类结构和用途的泵。当泵类型确定后，就可根据工艺参数和介质特性来选择泵的系列和材料。
例如，确定选用离心泵后，可进一步考虑如下项目：
根据介质特性决定选用哪种泵。介质为剧毒、贵重等不允许泄漏物质时，应考虑选用无泄漏泵，如屏蔽泵、磁力泵或带有泄漏报警装置的双机械密封泵；介质为液化烃等易挥发液体时，应选用低汽蚀余量泵。
根据现场安装条件选择卧式或立式泵。
根据流量大小选用单吸泵、双吸泵或小流量离心泵等。根据扬程高低选用单级泵、多级泵或高速离心泵等。
以上各项确定后，即可根据各类泵中不同系列泵的特点及生产厂的条件，选择合适的泵系列及生产厂。
最后根据装置的特点及泵的工艺参数，决定选用哪一类制造、检验标准。
③泵的类型、系列和材料选定后就可根据泵生产厂提供的样本及有关资料确定泵的型号（即规格）。