API685标准中屏蔽泵技术条款浅析
中国昆仑工程有限公司 于胜栓 王天博 杨 光
[摘要]介绍了石油化工装置中屏蔽泵的原理和主要标准，详细探讨了API685关于屏蔽泵的相关技术条款，并给出了选型建议。
[关键词]无密封泵；屏蔽泵；API685；选型
随着环境保护要求的不断提高，无密封泵的应用日益广泛。保护环境，实现可持续发展是人类一切生产活动的永恒主题。对于石油、化工装置而言，在保证装置安全可靠运行的前提下，应尽可能地降低环境污染。无密封离心泵,也称无泄漏离心泵,可分为磁力驱动离心泵(以下简称磁力泵)和屏蔽泵,它们在结构上只有静密封而无动密封,因此输送液体时能保证无泄漏[1]。屏蔽泵作为无密封泵的一种，被广泛应用于石油化工装置中，尤其是易燃易爆介质、高毒极毒介质、带有刺激性气味介质、易渗透介质等工况下[2]。
1、屏蔽泵的工作原理
屏蔽泵的泵头和电动机都被封闭在一个被泵送介质充满的压力容器内,此压力容器只有静密封。屏蔽泵的叶轮和电动机的转子固定在同一根轴上,利用屏蔽套将电动机的转子和定子隔开,转子在被输送的介质中运转,其动力通过定子磁场传递给转子,详见图3[3]。
屏蔽泵 结构示意图（部分）
2、屏蔽泵的主要标准
目前屏蔽泵采用的标准主要有以下几个，详见表1。工程中最常用的还是API685,但是API685相对来说较为严格，一般厂家只是参考执行。从技术条款来说，并不是制造商不能完全满足，而是如果按完全满足API685的要求来说，成本会大大增加[4]。
注：2022/11/28查询标准最新版如下：
API 685-2022 石油、重化学和天然气工业用无密封式离心泵
API 685-2022 石油、重化学和天然气工业用无密封式离心泵
SH/T 3148-2016 石油化工无密封离心泵工程技术规范
ASME B73.3-2015 化工用无密封卧式端吸离心泵规范
3、API685标准屏蔽泵技术条款解读
在实际工程中，常常出现用户、工程公司和供货商之间针对某些条款理解不一致的地方。针对这种情况，简要梳理下最新API685标准的要求，对以后的实际选型工作会有很大的帮助。
1）API685是重载荷无密封泵标准。
按照API685标准的要求，重载荷和中轻载荷泵定义如表2[5][6]。
按照API685标准的要求，重载荷和中轻载荷泵定义如表2[5][6]。
2）API685第二版对屏蔽泵不再强制要求中心线支撑。
API685第二版中6.2.9泵送液温≥175℃的卧式磁力泵需中心线支撑，并不适用屏蔽泵。而在上一版API685中并没有明确说明这条不适用于屏蔽泵，导致很多用户和工程公司都要求屏蔽泵也必须采用中心线支撑。因屏蔽泵同轴一体结构，所以基本是不会担心出现热膨胀导致的对中问题。
这一点在最新的API685标准中已经明确，即温度超过175℃的磁力泵需要采用中心支撑，屏蔽泵并没有该要求。
3）API685第二版对屏蔽泵底座无强制要求。
API685第二版中7.3底座的要求不适用于屏蔽泵，适用于磁力泵的底座要求见9.1.5.3。注：因为泵和电机对中没有问题，对于屏蔽电泵来说刚性底座是不必要的。从最新标准的要求来说对屏蔽泵的刚性底座并没有提出要求。但在实际选型设计时，这一点还是需要注意，在高温工况管口载荷较大的情况还是需要核算底座和支架的整体强度和刚度是否足够。
4）API685第二版对轴承磨损和轴位移监测无强制要求。
API685第二版中7.4.1.3如果规定，应该提供一个机械式、液压式或者电子式轴承磨损监测器或轴位移传感器。在外部显示采用产品进行润滑的轴承的径向和/或轴向磨损。从标准的角度来说对轴承磨损和轴位移监测无强制要求，如果需要这个配置，需要用户或者工程公司提出来，供货商执行。
5）API685第二版设计压力至少4MPa@38℃。
API685第二版中6.2.2MAWP应该至少是最大出口压力+10%最大压差，并且不能低于表压4MPa@38℃，或者至少为ISO7005-1PN50。最大允许工作压力是壳体设计参数，壳体最大允许工作压力不应该缩减。只要是满足API685标准的泵型，设计压力至少为4MPa@38℃。
6）API685第二版对管口大小的要求。
API685第二版6.3.1所有开口和管口连接尺寸应遵循ISO6708。DN32，65，90，125，175，225不被接受（除非买方允许）。这点在实际项目中一般按项目统一规定执行。
7）API685第二版不能螺纹连接和依靠螺纹密封。
API685第二版6.3.3.1除非有其他规定，所有连接到一次承压泵壳上的接口必须是承插焊、对接焊或整体法兰，不允许螺纹连接，与买方对接界面为法兰；
API685第二版6.3.3.2如果指定，用于循环管路的从壳体或短接到管的特殊过渡螺纹可以使用一个如O型圈之类的具备二次密封功能的部件，接点不能仅依靠螺纹来密封介质。
8）API685第二版泵体必须耐磨环叶轮耐磨环或完整耐磨表面。
API685第二版6.6.1泵体应该提供可更换耐磨环，叶轮在需要的地方应该有完整的耐磨表面或可更换的耐磨环。
9）API685第二版必须满足二次承压要求。
API685第二版6.7.5二次控制/密封系统应该与泵体耐压一致。除非其他规定，当指定了二次控制/密封系统时监测设备应该由卖方提供。
10）API685第二版必须连通放净
API685第二版6.1.11除非有其他规定，所有内腔包括转子内腔应是可以通过一个连接到泵组件上的接头进行排液。如果当排液接口打开而液体仍残留在内腔时，应提供一个附加的用于转子腔清洗/冲洗的接口，卖方应在方案中提供接口尺寸及位置。
11）API685第二版夹套必须实现机械方式清理。
API685第二版6.1.21如果提供夹套，应该设有清理孔，清理孔应布置成使整个冷却水通路能用机械方式进行清理、冲洗和放液。
12）API685第二版应该金属对金属配合。
API685第二版6.2.7泵体应该有金属对金属配合，使用可控制压缩量的压缩垫圈，例如O型环或螺旋缠绕的型式。如果被证明适用于装置并且被买方接受时非缠绕垫可以提供.径向剖分的压力泵壳连接及螺栓应该被设计成适合配备缠绕垫。
13）API685第二版轴承表面粗糙度要求
API685第二版6.9.2滑动轴承及止推轴承表面粗糙度不应超过0.4μm。
4、选型时应注意的事项及建议
1）根据输送介质的特性，确定是选型机械密封离心泵还是无密封泵；
2）确定选用无密封泵后，综合对比确定选用磁力泵还是屏蔽泵；
3）确定选用屏蔽泵后，根据输送介质的工况条件，确定属于重载荷屏蔽泵还是中轻载荷屏蔽泵；
4）屏蔽泵采用的是滑动轴承，严格禁止干运转[7]；
5）屏蔽泵一般采用输送的介质进行润滑，如介质润滑性不好应慎用；
6）屏蔽泵一定要注意泵的最小连续稳定流量，流量过小，泵效率非常低且容易发热，流体易于蒸发造成泵干转，引起轴承的损坏[8]。
5、展望
随着国家政策对环保要求越来越高，无密封泵尤其是屏蔽泵的使用也逐渐增多，尤其是一些特殊行业中的特殊介质工况下，但是其本身的效率较低、维护较复杂的特点还需要有一个很大的改进才能被更加广泛的采用。在实际工程选用中，对于毒性较大、有极高爆炸性危险、有特殊性气味的介质输送中，无密封泵尤其是屏蔽泵是一个非常好的选择。
◆参考文献
[1]陈长燕.屏蔽电泵国内基本情况与发展趋势分析[J].防爆电机，2017，52（5）：54-57.
[2]冶红，杨贵花，李玉琦.屏蔽泵与磁力泵安全性经济性比较[J].石油和化工设备，2019，22（3）：69-71.
[3]陈伟.无密封离心泵选用时应注意的问题[J].化工设备与管道，2005，42（5）：29-35.
[4]全国化工设备设计技术中心站机泵技术委员会.工业泵选用手册[M].北京：化学工业出版社，2010.
[5]AmericanPetroleumInstitute.APIStandard685.SeallessCentrifugalPumpsforPetroleum，HeavyDutyChemieal，andGasIndustryServices.Washington：API，2000.
[6]AmericanPetroleumInstitute.APIStandard685.SeallessCentrifugalPumpsforPetroleum，Petrochemical，andGasIndustryProcessService.Washington：API，2011.
[7]李云鹏.石化用屏蔽泵使用探讨[J].中国设备工程，2020，（4）：177-179.
[8]晋剑英.屏蔽泵在化工装置中的应用[J].通用机械，2016，（5）：72-74.
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