离心泵测试标准的分析与比较

孙优芳，孙景伟

(中国五环工程有限公司，湖北 武汉 430223)

离心泵作为石油、化工行业一种重要的转动设备，其性能的好坏决定了装置是否可以满负荷生产，并影响装置的运行成本。工厂测试是检验离心泵性能的主要手段。本文通过对离心泵常用测试标准的对比研究，归纳和总结了测试标准中涉及到的测试要求、适用范围及标准间的差别，对于离心泵测试标准的理解和执行具有很好的借鉴作用。目前,中国的工程公司正处于国际化进程中，对于不同测试标准的理解和使用，特别是掌握国内外测试标准的差异对于国际化进程尤其重要。

1 常用的离心泵测试标准

常用的离心泵测试标准主要包括GB，ISO，ANSI 及ASME标准。

(1)GB/T 3216—2016回转动力泵 水力性能验收试验 1级、2级和3级。此标准由中国国家标准化管理委员会发布,主要被国内相关的泵标准及制造商引用。

(2)ISO9906-2012 Rotor dynamic Pumps- Hydraulic Performance Acceptance Tests-Grades 1,2 and 3 (回转动力泵 水力性能验收试验等级1,2和3)。此标准由国际化标准组织发布，主要被ISO及API 相关的泵标准引用,国内生产ISO和API的制造商也在使用。

(3)ANSI/HI 14.6-2016 American National Standard for Rotordynamic Pumps for Hydraulic Performance Acceptance Test(回转动力泵 水力性能验收试验)。此标准由美国国家标准学会发布，主要是被API或者ANSI相关的泵标准引用。

(4)ASME PTC8.2-1990 Centrifugal Pumps Performance Test Code(离心泵性能测试标准)。此标准由美国机械工程师协会发布,它是ASME一系列测试标准的组成部分，相对比较独立，在常用的离心泵标准规范中并没有被引用。

标准GB/T3216和HI14.6规定的内容范围等同标准ISO9906，PTC8.2规定的内容和前面三个标准的内容区别较大。本文中所有省略年份的测试标准都是基于以上标准版本。

2 离心泵设计标准中对于测试项目和测试标准的规定

不同的离心泵设计标准，对测试项目和采用的测试标准都有相关规定。常用离心泵设计标准及这些标准对泵在测试验收时采用的测试标准、测试项目及允差的规定见表1。

表1 离心泵设计标准及测试要求

由表1可以看出，不同离心泵标准对测试项目、测试要求及验收准则都做出了不同的规定。在项目执行的过程中，泵需要进行的测试项目和可以接受的允差的确定，首先应以买卖双方合同规定为准；当合同没有约定时，应以泵设计标准的要求为准；当泵设计标准中也没有做规定时，则以测试标准的规定为准。由表1也可以看出ASME PTC8.2 并没有被离心泵标准引用，只有当买方有规定的时候才被采用。

3 泵测试标准的比较

GB/T3216、HI14.6、ISO9906和PTC8.2这4个测试标准中主要规定了试验台的搭建、测试方法、数据处理和验收准则等方面的内容。

3.1 试验台的搭建

测试结果最终达到执行标准要求的前提条件,就是测试台的配置及测试程序满足标准要求。目前,国内制造厂的试验台有根据测试标准规定自己设计的，也有请研究所或设计院设计的，可以请国家工业泵质量监督检验中心根据GB/T3216的测试等级对试验台进行鉴定。但是国家对于试验台的鉴定没有做强制执行，泵厂的试验台等级鉴定目前是出于一种自愿状态。

3.1.1测试台搭建的注意事项

首先是要尽量降低测量不确定度，将其控制在合理范围内；4个测试标准中对于流量、压差、进出口压力、输入功率、转速、转矩以及介质温度等参数的随机不确定度和系统不确定度,根据测试等级都有明确的规定。

(1)随机不确定度是由测量方法和系统的稳定性决定的，GB/T3216、ISO9906和 HI14.6这3个标准的随机不确定度要求相同，和PTC8.2的规定不同。随机不确定度可以在测量仪表中或者其连接管线中设置缓冲装置降低波动值，缓冲装置应是对称和线性的。

(2)系统不确定度由测试台所配置的仪表元件本身的不确定度、布置位置、安装尺寸及数量确定。PTC8.2对于仪表元件的不确定度总体要求较高，GB/T3216、ISO9906和 HI14.6对于仪表的不确定度要求相同。同时,测试标准中对于压力测点的取压孔数量、取压孔位置、取压孔径及深度也有具体规定。

(3)总测量不确定度是根据随机不确定度和系统不确定度进行综合评定，PTC8.2对于总测量不确定度要求较高，GB/T3216、ISO9906和 HI14.6对于总测量不确定度要求相同。

关于降低系统不确地度和随机不确定度的措施尽量在试验台搭建时实施，否则这些不确定度的累积将导致测试结果的总测量不确定度的失真，测试验收评定也没有基准可言。

3.1.2试验台维护的注意事项

试验台的维护主要是体现在仪表校正周期上。测试标准中对于所有测量仪表元件的校正周期都进行了规定，同一测试标准中不同测试等级的仪表校正周期是相同的。不同测试标准中，除弹簧压力表和压力变送器外，对其他仪表的调校周期，PTC8.2的要求均高于GB/T3216、ISO9906以及HI14.6的规定。详细校正周期可以参阅各标准的相关章节。

对于测试台的搭建和维护,建议按照最高等级要求进行，提高测试台的适用范围。

3.2 测试方法

测试方法的内容主要涉及到数据测量方法、转速选取、水压试验及NPSH的试验。

3.2.1数据测量方法

每个标准中关于不同测试等级的测量数据方法是不同的。在试验期间，测量方法应在测试大纲中体现出来，具体的差异见表2。

表2 测量数据方法

电功率的测量方法有电流测量和扭矩测量两种。当采用电流测量法时,存在选用校准效率电机和非校准电机的区别，如果选用校准效率电机，可以准确测量到泵的效率;如果采用非校准电机(合同电机)，由于电机的效率没有进行标定，可以准确测量到整机的效率。当采用扭矩方法测量电功率时，采用标准效率电机和非校准电机是没有区别的，测量得到的都是泵的效率。

同时,通过测量方法可以降低随机不确定度，对于压力、流量及电功率等参数的测量,可以通过在同样条件下增加同一量的测量次数来降低随机不确定度。

3.2.2试验转速的选取

试验转速是性能测试的关键因素之一，采用试验电机进行降速试验时，应进行转速换算；当采用合同电机额定转速进行测试时，原则上不再考虑转速修正。标准中对于试验转速的选取以及不同测试等级对应的转速偏差要求见表3。

表3 转速偏差要求

3.2.3水压试验的试验压力和时间规定

承压部件的水压试验是必做测试项目之一，泵的设计标准中对水压试验的压力和时间都作了规定，原则上,泵的水压试验应遵循其设计标准规定。测试标准PTC8.2、GB/T3216以及ISO9906对于试验压力并无明确规定；HI14.6对于试验压力和试验时间都作了规定。

HI14.6规定水压试验压力= 1.3×额定工作压力，同时需要考虑温度的修正,水压试验时间要求见表4。

表4 水压试验时间

如果表1中泵的设计标准没有规定试验时间时，可以遵照HI14.6中的相关规定。

3.2.4NPSH试验方法及基准面的规定

NPSHr做为泵的特性参数,在验收测试时不能有较大偏差，否则会影响泵的稳定运行。在工程应用中，通常当NPSHa-NPSHr≤1m，应进行NPSH试验。PTC8.2对于NPSH试验方法按照单级泵、多级泵以及测试等级有具体规定，GB/T3216、ISO9906、和HI14.6标准中没有进行等级区分。NPSH测试规定及区别见表5。

GB/T3216、ISO9906、HI14.6 和PTC8.2四个测试标准中关于基准面均有规定，卧式泵和倾斜轴泵的NPSH基准面相同；但对于立式双吸离式泵，NPSH基准面是不同的。GB/T3216、ISO9906和HI14.6规定的立式双吸泵基准面是叶片吸入口上平面，PTC8.2 规定的立式双吸泵基准面是出口中心线位置。当采用的测试方式和标准中规定的基准面不同时，需要换算到标准规定的基准面；在进行NPSHa和NPSHr比较时，也需要换算到相同的基准面进行比较。

3.3 试验数据处理

4个测试标准对测量数据的处理方法相同,但当试验转速和工作转速不同时，NPSH的修正方法略有不同(见表6)。

表6 NPSH的修正方法

3.4 验收准则

GB/T3216、ISO9906和HI14.6规定了泵的验收等级及容差；同时,GB/T3216和ISO9906还给出了适用于泵应用领域的推荐验收等级；PTC8.2没有对验收等级做规定；可以根据合同的约定及泵的应用领域选用下表中合适的验收等级。泵的验收等级见表7。

测试标准中规定，对于不大于10kW的泵，表7中的规定过于严格。如制造厂和买方无另外商定， 流量允许±10%，扬程允许±8%，效率的容差按照下面推荐公式计算：

表7 泵试验验收等级和相应的容差系数值

其中,P2为工作范围内最大输入功率。

4 结语

本文通过对离心泵测试标准规范的对比和分析，指出了测试标准中应该注意的要点和差异。在工程设计过程中，设备制造商、用户和工程技术人员可以根据设备的适用范围选择合适的测试标准及验收准则，特别是设备制造商更应重视对于测试标准的解读和实践。作为从业人员，熟悉和掌握这些标准，特别是不同标准的差异，能更好地解决设备测试或者验收中遇到的问题，有利于国内工程公司及国产设备国际化进程。