API泵及API标准应用探讨
API泵及API标准应用探讨
前言
API为美国石油协会标准，早期主要应用于石油、石化和天然气工业用设备。由于该标准所涉及的内容基本来自于良好的工程验证和操作实践，执行该标准的产品具有运行稳定、寿命长和安装维护方便等突出优点，因此，目前已被广泛应用于国内外一些危险工况、关键场合的设备中（如石油、化工、煤化工等的关键用泵）。另外，对于火电厂以及超长使用寿命的核电站等的关键用泵，也吸收了该标准中的不少条款规定。
与普通的清水离心泵相比，API泵永远将安全可靠性放在第一位，甚至不惜以牺牲一部分泵的效率为代价，如采用刚性轴设计、为了保证任何工况下动/静部件均不易发生咬合，加大口环间隙等等。因此，其在能效上并不符合GB 19762-2007《清水离心泵能效限定值及节能评价值》标准。
另外，从经济角度来说，为了打造高可靠性、长寿命的产品，API泵在设计过程中预留有足够的安全裕量，因此，其价格相对比较昂贵。
应用依据
API 610标准在“适用范围”中给出了一个简单的选型应用依据，具体如下。
依据相关的行业运行经验，当泵输送液体超过下列任一条件时，依据本标准生产的泵在整个生命周期（20年寿命）内的成本是最低的：
- 泵出口压力（表压） 1.9 MPa
- 泵入口压力（表压） 0.5 MPa
- 泵送（介质）温度 150 ℃
- 运行转速 3600 r/min
- 额定总扬程 120 m
- 叶轮直径，悬臂泵 330 mm
说明：虽然标准提出了生命周期成本（LCC）的概念，然而，非常遗憾的是，我国制造业目前仍普遍处于拼价格阶段，企业/买方/用户往往注重的是短期效益。这不仅严重挫伤了企业创新、产品升级改造的积极性（导致竞争力低下），而且最终伤害的是整个制造业。
LCC分析在泵行业基本处于空白状态，普通工业泵如此，重要工况关键泵也是如此。如果在长寿命、利用率高的离心泵项目中引进LCC分析，将为用户带来非常可观的经济效益。
应用场合建议
不少朋友经常问我：API泵主要应用于哪些场合？
API泵使用的主要场合当然是石油及化工行业。但是，是不是所有石化行业用泵都需要严格执行API标准或者必须采用完全符合标准的泵？非也。这需要考虑三个方面的因素：
- 使用工况：是否是危险工况？是，则建议使用API泵。
- 节能要求：除极少数国际性大公司少数产品以外，目前市场上的API泵均不满足现行的国家能效标准，因此，对于强制要求满足GB 19762-2007标准（且效率不允许有负偏差）的场合，则建议不使用API泵。
- 经济性：API泵价格相对较昂贵，初始成本较高。因此，对于注重短期效益的用户来说，不建议使用API泵（或者建议使用不完全符合标准、有偏差的API泵）。
对于石油、化工行业，建议如下工况应尽可能采用完全符合标准的API泵：
- 高温工况：例如石化行业辐射炉进料泵和塔底油浆泵等。
- 高压工况：如石化行业高压水力除焦泵。
- 高速工况：如石化行业BB5型加氢泵。石化行业中（带一体化齿轮箱增速）的OH6型小流量高扬程泵，人们习惯称为“高速泵”，由于该泵的最大特点是“结构紧凑”，因此，市场上早期的OH6型泵与标准存在一定的偏差。这里的“高速工况”并非指OH6型泵适用的场合。
其它应用场合建议
01
火电及核电
火电及核电关键用泵最大的特点是可靠性高、寿命长。然而，其使用场合非危险工况，因此，在水力设计及结构设计上，建议部分吸收能够提高可靠性及使用寿命的一些规定/条款，如：
- 条款6.1.11 对于所有应用条件，泵最好具有稳定的流量-扬程曲线（即扬程曲线呈连续上升状直到关死点为止）。
- 条款6.1.15 单级扬程超过200 m和单级功率超过225 kW的泵需要特殊措施来减小叶轮叶片通过频率振动和小流量时的低频振动。对于这些泵，导叶与叶轮叶片外圆周之间的径向间隙至少为最大叶轮叶尖半径的3 %（对于导叶式泵）和最大叶轮叶片叶尖半径的6 %（对于蜗壳式泵）。
- 条款6.3.3 压力泵壳应设计成：
a) 在同时承受最大允许工作压力（及最大工作温度）和表5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运部件与静止部件之间无接触；
b) 经得住水压试验。
- 条款6.8.1 泵应当配有ISO 21049（API 682）标准中规定的机械密封和密封系统。泵和密封接触面尺寸应按照本国际标准的表7和图26。
标准中涉及提高可靠性及使用寿命的条款很多，在此不再一一列出。
02
军工
有做军工的朋友曾经想在舰/船用泵上借鉴API标准上的一些规定，是否可行？
舰/船用泵的特点与火电及核电用泵差不多：可靠性高、寿命长、非危险工况。另外，还有一个显著特点：由于受空间限制，要求泵的结构非常紧凑。
鉴于此，对于舰/船用泵，可以借鉴标准中的水力设计的一些规定。对于结构设计，可以参照其设计思想，但尺寸肯定不能满足要求。在此不再赘述。
注：本文中所涉及的条款、表及图号均指API610第11版标准所对应的条款、表及图号。
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BENG20200911
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