本文將從一個沒有經驗的人的角度來探討泵的基本理論和工作原理。基于從事泵行業50年的經驗，我認為這可能是一個很好的方式來解釋泵可靠性道路上的坑洼。如果你讀過我的專欄，你會對其中的許多評論感到熟悉。

圖1：不同比重介質揚程和壓力之間的關系

圖2：不同比重介質揚程與壓力之間的關系

先有系統再有泵

我的建議是首先設計系統以滿足工藝（流程）要求，然后選擇最適合系統的泵。是系統告訴泵該做什么，而不是相反。你不能購買某個流量X和揚程/壓力Y的泵，然后期望該泵能夠按照這些參數運行。本文不會指導你如何設計系統。我個人認為，幾乎所有的泵問題都發生在泵的吸入側（我估計大約占80 %）。這主要是由于一個常見的誤解，即泵會將液體“吸入”到泵中，實際的情況是普通離心泵根本做不到這一點。系統的吸入部分必須提供將液體輸送至泵所需的能量，這通常是通過重力或大氣壓力來實現的。

如果正在對仍然存在問題的現有泵進行故障診斷與排除，則該泵可能使用不當。責怪泵制造商更容易，但這并不能解決問題。審查系統設計規范并查看泵的性能。“不良”泵的尺寸可能不適合于應用工況。

第一件事

在了解泵送的實際液體之前，讓我們討論一下為什么大多數泵的額定壓力單位是揚程（英尺或米），而不是壓力（psi、bar – 表壓）。我能解釋這一點的最簡單方法是，無論流體、密度和相關溫度如何（假設為牛頓非粘性液體），離心泵的性能 - 額定揚程是可預測、可測量和一致的。如果你是在65 °F（18℃）的溫度下泵送清潔水，那么這不會是一個問題。但當水溫變化時，密度和性能（壓力）也會隨之變化。

例如：泵在50 psi的壓力下輸送常溫水，因此相應的揚程為115英尺。如果液體是類似碳氫化合物的柴油燃料【比重（SG） = 0.70】，相應的壓力將為35 psi。如果液體是苛性鈉溶液，如SG為1.2的氫氧化鈉，則壓力為60 psi。無論三種不同的流體和同一臺泵產生的（不同）壓力如何，揚程始終保持在115英尺處不變。

如果以適當的單位表示，揚程和壓力可以互換使用。這種關系如公式1以及圖1和圖2所示。

(psi) (2.31) = (SG) (feet) 公式1

要泵送的液體

流動特性

許多泵的問題都是因為在選擇過程中有人認為所有的液體都是一樣的。在解決問題的過程中，我總是問用戶液體是什么及其物理性質。如果你所要做的就是在環境溫度下泵送干凈的水，那么生活就是美好的。否則，請注意，在65 - 70 °F（18至21 ℃）的溫度下泵送清水以外的任何液體可能需要改進泵、使用不同的泵甚至不同類型的系統。例如：

固體

如果液體中存在固體，帶閉式葉輪的標準泵可能無法工作。必須選擇能夠通過固體而不堵塞葉片的葉輪（和相關泵），葉輪的幾何設計和結構材料應能減輕夾帶固體帶來的指數級磨損。如果存在固體，請考慮更堅固或開式葉輪設計、嵌入式葉輪泵或渣漿泵。我將此文章保留在離心泵領域，但作為一個例外，你可能還需要考慮螺桿泵或其它類型的容積泵。

如果泵將處理懸浮固體，則應謹慎選擇材料。渣漿應用的流變性可能非常大，我建議你研究更硬的材料，例如高鉻鐵或像CD4MCu一樣加工硬化的材料。根據渣漿中固體的類型和大小，也可以考慮使用橡膠襯里的泵。

pH值

如果液體是pH值較低的酸性溶液，則標準泵材料可能無法承受。腐蝕始終是你的敵人，但酸性溶液，尤其是同時伴隨著溫度較高時，會加劇和加速破壞性過程。咨詢制造商或知識淵博的材料人員，使材料與液體特性相匹配。

酸溶液通常需要更高的貴金屬，并且應用越保守，貴金屬使用量和成本就越高。300系統奧氏體不銹鋼是一個良好的開端，但要檢查兼容性，因為應用可能需要20號合金、哈氏合金、蒙乃爾合金或鈦。

此外，泵送介質可能需要非金屬泵。解決方案可以是氟塑料，如全氟烷氧基/聚四氟乙烯（PFA/PTFE）襯里的非金屬和/或磁力驅動泵。有時，非金屬或磁力驅動泵可能比具有相關機械密封和支持系統的高合金金屬泵便宜。

密度和比重

單位體積液體的質量稱為液體的密度。比重（SG）是液體密度與（在標準大氣壓下、4℃時）純水密度的比值。SG本身可能不是泵的問題，但相關的驅動電機會注意到（液體的SG將對所需功率產生直接影響）。

例如，計算一臺額定工況下揚程為160 ft、流量為500 gpm、效率為75 %的泵所需的BHP。首先，用SG1.0的液體計算BHP，然后將SG更改為1.3。SG的差異將使BHP從27變為35。如果你有一臺30 hp的電機來驅動泵，即使在工作系數下運行，也會導致過載跳閘。

泵的氪石：粘度

粘度是離心泵的氪石。在1到100厘泊（cP）的較低粘度范圍內，對泵的性能有一些明顯的負面影響，但在較高粘度下，泵性能將顯著惡化。泵的性能曲線以水為基礎，如果要泵送的流體比水更粘稠，則必須對性能進行修正。請咨詢制造商以獲取此信息。粘度增加的主要負面影響是泵效率，但流量和揚程同樣會受到負面影響。在30到40 cP或更高時，需要進行粘度修正，否則可能會產生不利的性能影響。在5到10 cP的范圍內，你至少必須意識到這些影響，無論多么輕微。

泵效率的降低和為達到所需揚程和流量的水基工況點所需的粘度修正都需要更大的馬力。因此，需要更大功率的驅動機（電機）。然而，泵動力支架可能無法承受因粘度引起的額外的功率和扭矩要求。所有泵都有軸和軸承架BHP限制，在處理粘度流體時必須對相關零件（強度等）進行校核。

如果泵送介質的粘度接近2000 cP，并且你仍在考慮使用離心泵，請重新考慮并使用容積泵。