CB/T3721船用卧式离心泵标准的修订

文献标识码：A

DOI：10.14141/j.31-1981.2015.05.005

作者简介：孙卫平（1971），男，研究员，研究方向：舰船用泵的研制。

Emending Standard of CB/T3721 Marine Horizontal Centrifugal Pump

Sun Wei-ping, Ma Qun-nan, Gu Hai-fei, Feng Yan-hua

(Shanghai Marine Equipment Research Institute, Shanghai 200031, China)

Abstract: The marine horizontal centrifugal pump is the most widely used type of pump.The relevant product standard was formulated in 1995, and it cannot adapt to the development of the product technology.The article improves the standard from the following several aspects, such as improving the product performance, raising the safety reliability and maintainability, perfecting the technical regulation of parts, reducing the cost of the product, improving the quality and saving energy and reducing consumption.It improves the technological level of the standard and leads the technology development.

Key words: horizontal centrifugal pump; marine

0　引言

船用卧式离心泵广泛地应用在船舶的消防、压载、生活用水、海水冷却等多种系统中，产品规格多、应用环境差异大，是覆盖面最广的泵型。经过二十年的产品技术发展，船用卧式离心泵的性能参数、组成结构、驱动方式、材料应用、制造工艺、质量控制等方面都有了明显的进步。船用卧式离心泵标准制定于1995年，标准的一些条款已经滞后于产品性能，难以规范、引领产品发展，亟待修订。

在修订标准之初，将不同规模、不同使用地域的生产厂（公司）的相应的泵产品进行了归类分析，结合生产厂（公司）生产控制情况和实际船用产品的技术特性的需求及使用情况，进一步对比国外某些知名厂的生产质量和使用情况，参考了国际民用先进标准和舰船用标准的某些条款，从而得出主要产品技术控制要求。标准的改进主要从贯彻最新的国家标准和行业标准、提高产品性能、提高安全可靠性、维修性、完善部套件的技术规定、降低产品成本、提高产品质量、节能降耗等几方面着手，较全面地提升了标准的技术性能，能对船用卧式离心泵的设计、制造和检验起到较强的指导作用。本标准将以于2015年4月30日批准发布，2015年10 月1日实施。下文主要从性能、材料、管道作用力等几个方面代表性地介绍标准的修订条款。

1　性能

离心泵一般可在80%至110%额定流量区间内运行，因此期望水泵的额定设计流量即为水泵的最高效率流量点，以实现水泵的高效节能运行。实际设计中，受到水力模型的参数限制，最高效率点的流量值与额定流量值存在一定的偏差。原标准对此没有相应的规定，出现了一些实际偏差过大的情况，导致较多地偏离高效区域运行，不利于节能减排。因此本次修订中增加了“工作区位于叶轮的最佳效率点流量的70%至120%区间内”的条款规定，确保水泵运行在高效区，利于节能减排。

船舶系统经常处于变工况状态，导致船用卧式离心泵常常处于偏工况运行。泵的特性曲线（流量—扬程）可能影响到系统的稳定运行，某些情况下，水泵的特性曲线对使用的安全性有着至关重要的作用。Johann Friedrich Gulich [1]阐述了从关死点（或流量Q=0）到最大可能的流量（速）范围内的特性曲线形状对处于流程中水泵操作的重要性。大多数的水泵应用需求“流量—扬程”曲线稳定地随流量（速）增加而降低，即斜率小于零。这就是所谓的“稳定的特性曲线” [1]。在某种场合中，如果泵的特性曲线是不稳定的（即有极大值，俗称驼峰） [2]，应用的系统管网特性曲线的静扬程（装置扬程）大于泵的关死扬程 [2]，容易发生泵与系统耦合的喘振等不稳定问题。喘振发生在性能曲线呈驼峰形的水泵上，伴随着振动和噪音，严重时能导致叶片断裂，影响水泵的安全运转，因此在工程中应予以防止 [3]。本标准为了保证系统的稳定运行，规定了“泵应具有稳定的‘流量—扬程’曲线，流量逐渐减小时曲线一般呈连续上升状”的条款，从根本上规避了此类风险，有利于系统及水泵的安全可靠运行。

2　材料

船用卧式离心泵可用于海轮及远洋轮上输送海水的泵、海轮及远洋轮上输送淡水的泵、内河轮上的泵。内河轮上的泵输送的介质为淡水，且工作环境中没有海洋环境的盐雾，相对于海轮或远洋轮上输送淡水的泵来说，水泵的材料要求上可有一定程度的降低。原标准未考虑此方面的情况，均采用了较高的材料规定，不利于降低生产成本和生产资源的节约。因此，本标准参考了《船用离心泵、旋涡泵通用技术条件（GB/T10832－2008）》要求，将原标准“海水泵”和“淡水泵”两类材料的规定拓宽至“第I类适用于海轮及远洋轮上输送海水的泵；第II类适用于海轮及远洋轮上输送淡水的泵；第III类适用于内河轮上的泵” [4]三类。

3　管道作用力

水泵的进出口法兰上作用了较大的附加力后，会导致水泵进出口法兰明显变形、水泵转子部件与泵体口环碰擦、轴承出现异常噪声、联轴器摩擦等问题。问题严重的，直接导致水泵损坏停机。较多的水泵设计人员认为水泵的进出口法兰与船舶系统管路采用了统一的法兰标准，管路法兰不会对水泵法兰产生多大的附加力，甚至认为水泵的刚度大，承受的管路安装作用力不会产生问题。在管路作用力的问题处理过程中，除了出现水泵进出口法兰断裂、扭曲等明显特征，一般情况下船舶方都认为水泵出现的问题为制造方的质量原因，与船舶安装条件无关。有些船舶系统在水泵的进出口安装了橡胶挠性接管，很多工程技术人员就认为管路对水泵基本无附加力了。实际情况是挠性接管经常出现安装扭曲、偏斜情况，同样在水泵进出口法兰上剩余了很大的附加力。由于对水泵的承受力没有清晰的认识，在管路系统、安装工艺设计中都没有采取针对性措施。有些情况下出现了相反的情况，出现管道附加力导致水泵损坏后，水泵供货厂要求系统管路不得对水泵有附加力，这明显地背离实际情况。其实，认为管道作用力可忽略或过大的情况都不合理。管道作用力的要求是有据可查的，《离心泵技术条件（I类）（GB/T16907-1997）》是国内等效采用的国际标准，对不同安装型式、不同通径的法兰有着详实的三个方向的作用力、外力矩的规定，可以指导水泵的设计、制造以及用户的安装、使用。为了避免实际使用中出现的技术争议，并规范水泵设计单位和船舶设计单位的正确应用，本次修订中，规定了“作用在泵管口的外力和外力矩不得超过GB/T 16907的规定”。

4　固定倾斜

船用卧式离心泵应满足“横摇±22.5°”的船用条件，即表明水泵应耐受得住22.5°的倾斜角。原标准在“固定倾斜试验”项目中规定，“固定倾斜试验台的倾斜角为20°，即泵的轴线与水平面成20°”。从参数比较可以看出，试验的角度并不能完全满足使用条件。另外，卧式离心泵在船上的安装位置具有一定的随机性，不一定全都垂直于船舶的轴线安装，还存在着沿船舶轴线安装的情况。因此，仅做一个方向的固定倾斜试验，不能证明水泵能够满足使用条件。本次标准修订规定了“固定倾斜试验台的倾斜角为22.5°，……泵应在轴线方向及水平垂直轴线方向上分别进行固定倾斜试验”。该条款能够充分保证船用卧式离心泵满足“横摇±22.5°”的使用条件，确保使用安全。

5　轴承寿命

轴承是影响水泵可靠性和安全性的重要零件。不同的场合，对水泵轴承的设计寿命要求不同。水泵转速不同时，为了保证轴承的可靠运行将采取不同的润滑方式或者轴承型式。受到产品技术发展的限制，原标准只是规定了滚动轴承按照相关国家标准选择和计算，在寿命要求、润滑方式、轴承型式等方面未作进一步规定。

本次修订工作中，根据系统对泵的需求调研结果，提出了“用在主机冷却或需要连续运转的场合”是船用卧式离心泵的使用重要场合。用于重要场合的水泵滚动轴承有着最低的设计寿命要求。在参考国外优秀产品的企业标准、《石油、重化学和天然气工业用离心泵（API610）》的基础上，提出了“在额定条件下连续运转至少为25000h，在最大径向和轴向负荷下的额定转速下不少于16000h”的规定。此规定使得用于重要场合水泵的可靠性品质有了一定的保证。

不同参数或者特殊用途的船用卧式离心泵很可能采用不同的润滑方式或轴承型式。本次修订中，为了指导设计者和使用者正确把握轴承的相关设计，参考《船用离心泵、旋涡泵通用技术条件（GB/T10832－2008）》规定了“当滚动轴承的轴径D（mm）与额定转速n sp（r/min）的乘积D·n sp≤1.6×10 4mm·r/min时应采用油脂润滑；当D·n sp>1.6×10 4mm·r/min时应采用稀油润滑；当D·n sp>3×10 5mm·r/min或额定轴功率P sp与额定转速n sp的乘积P sp·n sp>2×10 6kW·r/min时应采用滑动轴承 [4]”。此规定细化了轴承的润滑方式及结构型式的要求，确保了水泵设计和使用的安全与可靠。

上述说明介绍了本次标准中的几个主要改进的方面，以上改进对提高标准的适用性和技术引领性有着较明显的改善作用。修订工作中，还有一些较细小的改进，如机械密封泄漏量、联轴器的要求、两级以上转子动平衡要求、汽蚀试验的测量点规定、泵壳上的顶丝规定、软填料结构的轴套要求、轴承冷却方式规定、底座的安装平面偏差规定等等，在细微处体现了提高产品性能、安全可靠性、维修性等等标准的修订原则，对标准的技术提升同样有着重要作用，使得标准变得具体、易操作。修订后的标准规范了船用卧式离心泵技术特性和产品特性，保证了产品的设计质量和制造质量，有利于提升国产泵的竞争力，对产品在国内、国际市场上的推广有着深远而广泛的意义，使得标准有着较好的社会效益，企事业单位产品贯标后有着较好的经济效益。

6　结论

船用卧式离心泵标准的改进主要从贯彻最新的国家标准和行业标准、提高产品性能、提高安全可靠性、维修性、完善部套件的技术规定、降低产品成本、提高产品质量、节能降耗等几方面着手，较全面地提升了标准的技术性能，能对水泵的设计、制造和检验起到较强的指导作用。

修订后的标准可操作性强，可引领卧式离心泵的技术发展，提升卧式离心泵的整体水平，有利于提升国产泵的竞争力。标准有着较好的社会效益和经济效益。