泵性能：为什么您的泵实际性能不足
我经常与泵所有者/操作员交谈，他们质疑为什么给定泵的性能不符合制造商公布的性能曲线。当然，出现这个问题的原因有很长的列表，我将在本专栏中解释潜在问题的列表。一个可能的答案是泵的性能很好，但可能是您没有正确测量性能。 
最初，要了解在现场进行的泵性能测试（在所有者/运营商系统中进行的现场测试）很少像工厂测试那样准确。分离通常是由于仪器的精度、校准计划和放置造成的。其他相关因素是管道的尺寸和几何形状。此外，还有一长串项目，包括正确的计算、方法和补偿/用于扭矩速度、大气压力、加速压头、温度、比重、粘度、空气夹带、净正吸头可用的读数（ NPSHa)、临界淹没、牛顿特性、摩擦损失和对特定基准点的高程校正。
此外，在测试设施中测试的泵将具有正确的设置、间隙和润滑。他们还具有成为新人的积极好处。
压力表和传感器
除非另有说明，否则我将在本专栏中交替使用压力表、数字表和传感器。这些仪器以各种精度等级出售，更高的精度通常意味着更高的成本。商业和工业应用中使用的大多数仪表的精度明显低于实验室、精密或测试仪器。实验室仪表在仪器范围的整个范围内可能精确到 +/- 0.05%，而大多数商业单位在读数的 +/- 2% 范围内做得很好，并且在整个范围内可能更差。
准确度和精密度之间以及准确度和分辨率之间存在差异。仅仅因为数字仪表将压力读取到小数点后两位（分辨率）并不意味着它是准确的。分辨率定义为传感器能够可靠检测到的最小压力变化增量。准确度定义为仪器读数与实际真实压力的接近程度。精度是一致和可重复测量的指标。读取仪表的人以及刻度盘的大小（分辨率）也将是一个因素。表盘越小，分辨率越低，因此在准确读取仪表时出现人为错误的可能性就越大。许多现场仪表盘的直径为 1.5 到 2 英寸，而实验室或测试设施的仪表可能为 16 英寸。观察仪表的角度也将发挥作用。
注意：经常安装不正确范围的仪表。对于您期望测量的压力，最好使用中等范围或中间三分之一范围的压力表。尝试在 0 到 200 磅每平方英寸 (psi) 的量规上测量 2 到 5 磅每平方英寸量规 (psig) 之间的差异是困难且不准确的。
由于温度变化、振动和脉动，服务/操作中的仪表将失去准确性。压力测量也会受到“漂移”的影响，并且随着时间的推移，需要考虑滞后因素以及不可重复性和非线性因素，这就是为什么还需要定期校准以保持准确读数的原因。
测试实验室仪表将按照严格的时间表定期进行校准，而现场的许多仪表将不会进行任何严格的校准或根本不会进行校准。向确实有正式校准时间表和程序的设施表示歉意和赞誉。
在哪里测量
仪器的放置会影响读数。在理论和实践中，制造商保证泵的性能（扬程和流量至少）在给定的公差范围内。泵的压差数据点是吸入和排放法兰，但这些也是仪器无法准确报告的位置。在测试设施中，泵的吸入和排出压力通常在距离法兰至少两个管道直径处进行监测（越多越好），但我们仍然需要校正压力（扬程）读数以解释摩擦损失这些短管段将基准点带回法兰。
由于再循环问题，特别是在泵曲线左侧的工作点，吸入压力可能会受到再循环问题的影响，从而导致读数错误。无论您在哪里测量压力，相应的液体速度分布都需要对称。像量规抽头的尺寸和轮廓以及相对于泵蜗壳几何平面的位置这样简单的事情都会影响精度。
在计算扬程时，还必须补偿仪表相对于泵基准平面的高度（正或负）。此外，还必须考虑液体的温度和密度以及当地的大气压（海拔高度校正）。对于泵测试，基本标准液体是水，温度为 68 F 或 20 C。如果水温在 50 到 86 F（10 到 30 C）之间，则几乎不需要补偿温度，因为误差很小。
由于波登管弹性模量的变化，压力表的精度会受到环境温度的影响。通常不是问题，但在极端温度变化的情况下，请与制造商核实范围偏移值。
泵曲线
制造商公布的泵性能曲线（又名工厂曲线或价格手册曲线）代表典型的液压性能。由于已经说明的原因以及总方程式中存在铸造和制造公差，您在现场的泵性能（更好或更差）会有所不同。制造商对泵进行测试并公布结果，作为对泵模型性能和准确性的验证和保证。您还应该知道，大多数商业和工业泵都没有单独进行性能测试。制造商只是用公布的曲线说明具有相同设计、型号和尺寸的类似泵将在测试泵的某些规定公差范围内运行。
大多数制造商会定期重新测试泵以重新验证性能。公差范围将由预期的泵服务和包括功率范围在内的一些其他因素决定。这些一般公差通常在 +/- 2% 到 6% 之间，但可能会更高，具体取决于泵测试等级。对于商定的保证点，公差将更低。详细信息在美国国家标准协会/液压协会 (ANSI/HI) 标准 14.6 中定义。
制造公差
泵蜗壳/外壳和叶轮是铸件。铸造工艺固有的是尺寸和表面光洁度公差。与简单的砂铸件相比，熔模铸造将产生明显更好的尺寸和光洁度。当然，正如“投资”这个词所暗示的那样，它们也需要更高的成本。与具有粗糙表面光洁度的部件相比，具有光滑表面光洁度的叶轮和外壳由于摩擦更小而效率更高。除了铸造公差外，还有制造/加工公差和光洁度。如果您每年要制造数千台泵，那么随着时间的推移和大批量将您的公差和光洁度保持在相同规格范围内的能力是最重要的，也是优秀制造商的标志。
其他因素
低至 1% 的空气夹带会对泵的性能产生负面影响。粘度值即使低至 15 厘泊也会影响泵的全性能。您将需要根据液体粘度校正流量、扬程和效率。详见 HI 标准 9.6.7（“粘度对泵性能的影响”）。
如果您不使用正确的比重将压力转换为水头，则计算将不准确。流量计的放置和选择的类型/技术将影响仪器的精度。明确遵循制造商的指示，了解仪表之前的直管数量，并注意某些仪表对方向敏感。便携式仪表将对正确放置提出警告；您对速度流量曲线和液体流中是否存在固体的了解将是成功安装的关键。
管道尺寸和几何形状通常会阻碍获得测量精度。以减少占地面积为名，我经常看到紧邻泵吸入口的 90 度管道弯头和低阀门流量系数（Cv [高压降]）的吸入过滤器，除了影响性能外，还会导致压力和流量读数不准确。我还目睹了超过每秒 10 到 15 英尺（每秒 3 到 4.6 米）的吸力侧速度，在少数情况下甚至更高，这将导致压力读数不准确，因为仪表/传感器无法感知速度压头的分量。
泵的性能取决于正确的操作间隙和设置。请参阅泵手册和/或制造商以获取这方面的指导。
速度是泵性能的关键因素。我不经常看到这个问题，但当我看到时，它会生动地留在我的脑海中。例如：变频驱动器 (VFD) 设置或编程不正确、皮带和滑轮尺寸设置错误、齿轮尺寸不正确、单相感应电机、调速器故障的涡轮机，以及在偏远地区我看到柴油发电机频率开关设置为在 60 次循环应用中运行 50 次循环。如有疑问，请测量速度以消除非高峰或非性能原因列表中的因素。
如果泵出现气蚀，性能将受到不利影响。测量或计算净正吸入压头 (NPSH) 余量，以确保泵在令人满意的范围内运行。泵将在系统曲线与泵曲线相交的地方运行。
在某些设施中，通常的做法是在关闭水头处操作泵，即使是短时间“检查泵的健康状况”也是如此。由于再循环问题，由于温度快速变化和无法补偿速度压头，因此难以准确测量关闭压头（无流量）时的泵性能。我建议也许一些少量的流量将允许更准确的测试，当然，只是短暂的片刻。涉及的能量越多，我就越不推荐这种做法。与制造商核实是一个不错的决定。
