有时工程师可以既安全又抱歉。
创建泵系统的规格通常需要很长时间，泵的选择对后续的设计计算有重大影响。规格制定是在设计过程的早期进行的，它要求工程师做出许多假设，以驱动尺寸计算和泵的规格。
在工程领域，人们常说好的设计是建立在经验的基础上的，而你通过犯错来获得经验。但是，没有人愿意在为工艺系统确定泵的尺寸时出错，因此，“为了安全起见”，泵的规格往往会超过所需的规格。
大尺寸泵是早期设计不确BETVICTOR体育官网定性的保险。考虑到生活的不确定性是很自然的;这就是我们购买保险的原因。我从不建议不买保险，但我不想支付超出我所需的保险费用。因此，在选择泵时，我们必须尊重保险的需要，但对我们的假设要现实，并记录结果。
关于工程师的另一件事是，我们喜欢用首字母缩写来描述现有的流程。在过去，任何设计的第一步都被称为初步工程。现在叫做FEED，即前端工程设计。
我这个月的专栏讨论了泵选择的FEED过程，它如何导致超大泵以及这些超大泵如何影响系统运行。BETVICTOR体育官网在以后的文章中，我们将介绍如何获得泵需求的现实视图，并提出降低超大泵成本的方法。BETVICTOR体育官网
图1:流程图显示了所有设备的位置和标高，以及泵尺寸所需的详细信息。(图片由作者提供)泵进给过程
所有管道系统都由泵元件、过程元件和控制元件组成，它们共同工作以满足预期的系统设计。泵元件的尺寸是通过设计流量通过工艺和控制元件来制造产品或提供服务。
在我将要描述的例子中，一家制造公司需要扩大工厂，为生产线添加新产品。在完成市场研究后，该公司估计，在可预见的未来，它需要600加仑/分钟(gpm)的系统容量。由于该设施的预期寿命较长，同时为了利用新系统的成本，该公司决定将其设计产能提高一倍，达到1200 gpm。它选择一个工程公司进行系统设计，指定所需的输出并提供过程要求。
然后FEED过程开始。第一步是估计设施内系统设备的位置和高度。工程公司根据公司的规模标准估计过程和控制元素的设计需求。例如:
静压头:机械部门使用来自土木工程组的估计设备标高和来自工艺组的储罐液位和压力的设计值，得出储罐1的能量为105.6英尺，储罐2的能量为189.6英尺。系统静水头是2号罐和1号罐之间的能量变化，或84.6英尺。
管道水头损失:管道直径的大小是基于公司的管道规格，基于平均流体速度，这是基于工艺流体和管道材料。管头损失是根据管径、估计管长以及阀门和管件数量来计算的。
图2:在进料过程中确定泵总扬程要求的方法过程元件换热器(HX):该公司的HX规范规定，在设计流量下，最大允许压差应不大于15磅/平方英寸(psid)。这导致头部损失了34.6英尺。
控制元件控制阀(CV):CV规范规定，所有阀门的通径压差应为15psi，阀门在设计流量下处于80%开启位置。
图2总结了计算泵的总扬程所需的系统损失。它等于在设计流量下，工艺和控制元件的计算水头损失之和。在1200 gpm的设计流量下，最小泵扬程要求为210.4英尺。
介绍“安全因素”
在这一点上，为了保险起见，公司向上调整头部损失估计，以考虑不可预见的情况。在本例中，这些是“安全因素”，可能反映了与估计管道长度、阀门和配件数量、与换热器污垢相关的损失、控制阀操作、储罐液位和压力的变化以及审查小组成员表示的任何其他问题相关的不确定性。
通常，工程师A会在将规格书交给下一个参与评审过程的工程师B之前，在计算值上加上一个安全系数。工程师B可以添加他或她自己的安全系数，等等，直到团队审查并推荐最终设计。在本例中，在完成评审后，所得到的泵总扬程要求为12200gpm，扬程为274英尺。
泵供应商
工程公司使用1200 gpm和275英尺扬程的设计点完成泵的规格，并将其发送给泵供应商。
胜出的供应商推荐一台8 × 6-20端吸过程泵，运行速度为1750转/分钟。所选泵需要一个直径16.5英寸的叶轮，泵效率为70%，需要119马力(hp)。
当流量为1550 gpm时，泵的最佳效率点(BEP)为73.4%。选用该泵是因为设计流量留有BEP，所以随着系统容量的增加，泵的效率也会提高。
选择泵的人将叶轮直径增加到17英寸，以利用泵提供的200马力电机。如图3所示，设计流量为1200 gpm时，泵扬程为296英尺。
所选的泵是购买的，泵的细节是在工程过程的各个阶段使用的。泵已发货并安装。
图3:推荐泵的泵程曲线，以及BEP，推荐范围为BEP流量的80%至110%。运行环境中的泵
系统调试投入运营后，目前的使用量仅需要400gpm的容量。操作组想知道在这种较低容量下操作系统的效果。
利用显示的泵曲线和制造商提供的热交换器运行数据，开发了系统能量平衡。
管道水头损失根据安装的管道计算，静水头由储罐之间的能量差计算。控制元件通过从泵元件中减去过程元件的能量来确定(见图4)。
图4:系统能量平衡显示了能量在系统内是如何使用的。系统能量平衡显示了泵元件提供的能量如何等于系统的过程元件和控制元件消耗的能量之和。
使用能量平衡的结果，操作组将系统设备的性能与行业标准进行比较。图5为实际运行400gpm、预期运行600gpm、基于未来条件设计运行1200gpm的关键设备信息。查看供气泵曲线，注意到在1550gpm时，BEP为80%。“旋转动力泵工作区域指南(ANSIBETVICTOR体育官网/HI 9.6.3)”标准建议在泵曲线所示的BEP流量的80%至110%之间运行泵。
图5:将系统元素的操作与行业指南进行比较。实际泵流量与泵的BEP流量之比即为BEP流量百分比。
我们可以看到，所选的泵在泵的运行过程中，任何时候都不会在推荐的范围内运行。在可预见的未来，这将对泵的运行和系统的可靠性产生重大影响。
热交换器上的压差远低于预期操作规范中规定的最大值。这种较低的压降通过热交换器减少泵的要求，但在更大的资本成本。
管道内流体流速对水头损失有重要影响。通常的行业实践建议管道的流体速度在每秒4到10英尺之间。我们可以看到预期作业的流体速度超出了这个范围。较低的管道扬程损失降低了泵送需求，但同样也带来了更高的资本成本。
在查看控制阀时，请注意阀门位置在13%到53%的开启范围内，由此产生的压力差从92 psid到55 psid。
在流量小于600gpm时，控制阀位置为20%或更低，可能会导致严重的操作问题。注意，在设计条件下的压差远远大于控制阀规范中规定的15 psi压差。较高的压差并不能改善阀门的运行。
结论
在我们所描述的在管道系统中选择泵的过程中，每一步都基于合理的工程原理。BETVICTOR体育官网“安全因素”的使用反映了团队成员在设计过程早期处理系统未知时的经验。
但是，正如我们在这个例子中看到的，当管道系统投入运行时，泵和工艺元件都是超大的。这进而导致控制阀上的压差比预期的要大得多。在我看来，这些因素增加了系统的资本成本、运营成本和维护成本。
在我的下一个BETVICTOR体育官网泵和系统列，我将解释如何改进泵的选择过程，同时仍然保持操作的灵活性，以有效地运行系统的整个生命周期。
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