化工泵选型计算 Skill

一、概述

定位

pump-selection 是工艺设计(process-design)的下游技能：接收工艺参数（流量/压力/温度/介质物性），完成化工泵全流程选型计算——从NPSHa汽蚀余量校核、扬程计算、比转速判型到API 610泵型分类、API 682密封方案选型、材质匹配和电机功率配置，输出完整选型计算书。

核心能力

• NPSHa汽蚀余量计算与校核：静压头+几何高度-管路损失-蒸汽压头，裕量判定（NPSHa≥NPSHr+0.6m，比值≥1.3）
• 系统扬程计算：压差扬程+静扬程+摩擦损失（Darcy-Weisbach简化法），含吸入/排出管路流速校验
• 比转速判叶轮类型：ns=3.65×n×√Q/H^0.75（中国标准定义），自动判别容积式/径向低/径向中/混流/轴流
• 泵型选择决策：粘度→流量→扬程三级决策树，输出泵大类+推荐系列+API 610类型
• API 610泵型分类：OH2/OH3/BB1/BB2/BB3/BB5/VS1/VS4等8种型式，含特征/范围/适用场景
• API 682密封方案自动选择：9种冲洗方案（Plan 11/13/21/23/31/32/52/53A/53B/62），基于温度/毒性/含固/结晶4维决策
• 28种介质材质匹配：清水/原油/硫酸/盐酸/氢氟酸/导热油等28种介质→泵体/叶轮/密封环材质
• 功率链计算与电机选型：水力功率→轴功率→电机功率，API 610裕量规则（<25kW取1.25，≥25kW取1.15），圆整到标准电机等级

与工艺技能的衔接

process-design --format json → pump-selection（提取流量/压力/温度/物性参数）

工艺设计输出的equipment_list中的泵设备（tag/type/flow/pressure）、stream_table（流股参数）、chemicals（化学品物性：密度/粘度/蒸气压/GHS）作为泵选型的输入。

二、计算方法

NPSHa 有效汽蚀余量

基本公式: NPSHa = (P_suction - P_vapor)/(ρ·g) + z_suction - h_friction

• 灌注（正吸入）z为正，抽吸（负吸入）z为负
• 饱和蒸汽压Pv取工艺温度下的值
• 管路损失含直管摩擦+弯头阀门当量长度

裕量校核（API 610）:
- NPSHa - NPSHr ≥ 0.6m（最小裕量）
- NPSHa/NPSHr ≥ 1.3（裕量比值）
- 两者同时满足为PASS

系统扬程

总扬程: H = H_pressure + H_static + H_friction

• 压差扬程: H_pressure = (P_discharge - P_suction)/(ρ·g)
• 静扬程: H_static = 排液面标高 - 吸液面标高
• 摩擦扬程: H_friction = f × (L_eq/D) × v²/(2g)
• 动扬程通常可忽略

功率链

水力功率: P_hyd = ρ·g·Q·H/1000 (kW)
轴功率: P_shaft = P_hyd/η_pump
电机功率: P_motor = P_shaft × SF/(η_motor × η_coupling)

API 610电机裕量规则:
- 电机额定功率 < 25kW: SF ≥ 1.25
- 电机额定功率 ≥ 25kW: SF ≥ 1.15

比转速（中国标准定义）

ns = 3.65 × n × √Q / H^0.75

• n: 转速(rpm)，Q: 流量(m³/s)，H: 单级扬程(m)
• 双吸泵Q取半流量
• 多级泵H取单级扬程（H_total/stages）

三、泵型选择决策

选型决策树

1. 粘度判断: >500cP→容积泵；50~500cP→容积泵(优选)；<50cP→离心泵
2. 流量扬程: 大流量低扬程→轴流/混流；高扬程→多级离心；大流量→双吸；常规→单级离心
3. API 610类型: 根据流量范围映射OH2(常规)/OH3(小流量)/BB1(大流量)/BB3/BB5(高扬程)

API 610 泵型分类（节选）

四、材质选型表（节选）

五、API 682 密封冲洗方案

六、CLI 用法

# 标准选型
python pump_selection.py --fluid 清水 --flow 50 --temp 25 --density 1000 \
  --viscosity 1 --vapor-pressure 2.3 --suction-pressure 0.1 --discharge-pressure 0.5 \
  --suction-height 2 --npshr 3 --speed 2950 --format markdown

# NPSH校核模式
python pump_selection.py --fluid water --flow 50 --temp 80 --density 972 \
  --vapor-pressure 47.4 --suction-pressure 0.1 --suction-height 3 \
  --suction-pipe-length 15 --suction-pipe-dn 100 --npshr 4 --mode npsh-check

# 有毒介质(双端面密封)
python pump_selection.py --fluid 导热油 --flow 30 --temp 280 --density 850 \
  --suction-pressure 0.3 --discharge-pressure 0.8 --toxic

# 从工艺设计JSON读取
python pump_selection.py --process-json process_output.json --equipment-tag P-101

七、标准清单

现行标准（引用）

已过期/被替代标准（不使用）

参考书籍

知识库引用

八、版本历史

免责声明: 本Skill的计算结果仅供工程参考，最终选型须由持证工程师审核确认。