為幫助中國泵行業能更好地理解、設計開發和生產API泵，進而打造出具有國際級品牌的產品。本文為例對API610標準進行解讀。

　　1   API610第11版修訂背景

　　API標準通常每五年更新一次。API610第九版于2003年1月發布(僅作為過渡版，短期使用)，作為其修訂版的第十版發布于2004年10月。API/ISO工作組從2006年開始致力于第11版的更新。工作組以得到驗證的工程和操作實踐為基礎，就旋轉設備的zui新發展狀況，包括可靠性議題、工業議題及被建議修改的方面進行分析，并且與水力學會(HI)、國際電工委員會(IEC)、國家電氣制造商協會(NEMA)及美國材料試驗學會(ASTM)等相關工業協會通力合作，以保證第11版為上述協會的zui新技術水平。事實證明，第11版在發布兩年左右已被國際上廣泛使用。

　　下面將從安全可靠性、壽命、可操作性、安裝及維護這四個方面進行解讀。對于工程實踐中經常會使用到的重點內容的解讀，將放在本文的第二部分。

　　2   安全可靠性

　　API610標準(即API泵)永遠將安全可靠性放在第一位，甚至不惜以犧牲一部分泵的效率為代價，如采用剛性軸設計、為了保證任何工況下動/靜部件均不易發生咬合，加大口環間隙等等。涉及到安全可靠性的條款非常多，現摘錄如下。

　　2.1 條款6.1.11[2]對于所有應用條件，泵zui好具有穩定的流量-揚程曲線(即揚程曲線呈連續上升狀直到關死點為止)。如果買方規定是并聯運行，則必須具有這種穩定的流量-揚程曲線。如果規定并聯運行，則曲線上的揚程上升量至少應當是額定流量點揚程的10 %。

　　【解讀】如果揚程曲線有駝峰，在同一揚程將對應有兩個不同流量點，易引起誤操作(或誤報)。如果揚程上升量太小，即泵出口壓力變化太小，將不便于用戶現場的調節和監控。但揚程上升量也不宜太大(特別是多級泵)，否則影響下游管路的設計壓力等級，增加投資成本。在工程實踐中，至關死點，揚程上升量通常規定為10～20%;但對于高壓多級泵，至關死點，揚程上升量通常會放寬到10～25%。

　　2.2 條款6.1.12應當給泵一個優先選用的工作區，此工作區位于所提供葉輪的zui佳效率點流量的70～120%區間內。額定流量點應位于所提供葉輪zui佳效率點流量的80～110%區間內。

　　【解讀】zui優的選擇是泵的額定流量點位于zui佳效率點的右側、而正常運行點位于zui佳效率點的左側，但在實際應用中很難出現這種非常滿意的選擇。不過，作為一個指導性原則，應盡量使泵的運行工況處于或靠近上述區間。

　　2.3 條款6.1.15單級揚程超過200m和單級功率超過225kW的泵需要特殊措施來減小葉輪葉片通過頻率振動和小流量時的低頻振動。對于這些泵，導葉與葉輪葉片外圓周之間的徑向間隙至少為zui大葉輪葉尖半徑的3%(對于導葉式泵)和zui大葉輪葉片尖半徑的6%(對于蝸殼式泵)。

　　【解讀】此類泵稱為高能泵。如果出現振動超標，上述間隙因素有可能是引起的原因之一。

　　2.4 條款6.3.3壓力泵殼應設計成：

　　a) 在同時承受zui大允許工作壓力(及zui高工作溫度)和表5中列出的作用到每個管口上兩倍允許管口負荷的zui壞組合情況下，做到運轉無泄漏或旋轉部件與靜止部件之間無接觸。

　　b) 經得住水壓試驗。

　　【解讀】在實際應用中，對于一些特殊場合或重要工況用泵，有些用戶要求泵能夠滿足表5中列出的作用到每個管口上2.5～4.0倍的允許管口負荷，此時泵殼、泵腳及底座均需進行重載設計，這無疑將會大大增加單臺泵的制造成本。遇此情況時，應與用戶進行充分的溝通，zui終達成雙方可接受的方案。

　　2.5 條款6.3.7壓力泵殼的設計中應考慮另加腐蝕余量以滿足條款6.1.1中壽命要求。除非另有規定，zui小腐蝕余量應當為3mm。

　　【解讀】在實際應用中，對于2、3類流程泵或壓力不高的化工用泵，為了降低成本，國內很多用戶很少嚴格執行該條款。

　　2.6 條款6.3.10徑向剖分泵殼應當采取金屬對金屬的接觸配合，中間夾有受約束的可控制壓縮量的受壓墊，例如O形圈或金屬纏繞墊。

　　【解讀】在工程實踐中，徑向剖分泵殼普遍采用金屬纏繞墊進行密封，基本不用O形圈。

　　2.7 條款6.4.3.5在泵殼做靜水壓試驗之前應當完成所有(與泵殼連接的)接頭的焊接工作。

　　【解讀】包含兩層含義：1)殼體上的接管(如排液、排氣及密封沖洗等)要求采用焊接方式連接;2)在進行靜水壓試驗之前，所有接管的焊接工作均已完成。同時，焊縫處還應進行無損檢測，以確保在運行過程中不會發生泄漏。

　　2.8 條款6.6.3葉輪應該用鍵固定在軸上......懸臂葉輪應當使用不會暴露軸上螺紋的帽形螺釘或帽形螺母來固定到軸上。在正常旋轉時，上述緊固裝置應當利用液體對葉輪的阻力作用使螺紋趨于擰緊，并且需要一個可靠的機械鎖緊辦法(如銷釘、耐腐蝕材料制成的緊定螺釘或舌形墊圈)。

　　【解讀】通常采用帽形螺母將葉輪固定到軸上，然后再用內六角螺釘將帽形螺母緊固到軸上。注意：當泵送介質在常溫下易凝固時，宜采用六角頭螺釘來緊固帽形螺母，否則不便于拆卸。

　　2.9 條款6.7.1應使用徑向間隙來限制內部泄漏，必要時可平衡軸向推力。不應當使用葉輪輔助葉片或緊密的軸向間隙來平衡軸向推力。泵殼內部應當裝有可更換的耐磨環，葉輪應當有整體的耐磨表面或可更換的耐磨環。

　　【解讀】不允許采用背葉片或通過具有緊密軸向間隙的耐磨環來平衡軸向力;葉輪可以不配帶耐磨環，但必須有整體的耐磨表面，且耐磨表面的硬度應高于殼體耐磨環的硬度。

　　2.10 條款6.9.1.3 為得到良好的密封效果，在zui嚴重的動態條件下，在泵的允許工作范圍內(zui大葉輪直徑和在規定轉速、規定的介質條件下)，在主要的密封面處，軸的剛度應當限定軸的總撓度小于50μm。

　　【解讀】即在zui大徑向力的作用下，保證軸封處的zui大撓度不超過50μm。為此，可通過提高軸的剛度來達到上述要求。對于蝸殼泵，當泵的出口通徑不小于80mm時，可通過采用雙蝸殼結構來平衡徑向力。控制軸的總撓度還有利于提高機械密封和軸承的使用壽命。

　　2.11 條款9.2.2.1 (兩端支承式)多級泵的葉輪應當獨立地在軸上定位，在正常的液力推力方向用一個軸肩或靜止的分半環來固定。

　　【解讀】在工程實踐中，對于較大型的多級泵，葉輪通常采用分半環來逐級定位，以防止其在運行中發生軸向串動。

　　3   壽命

　　API610標準不僅對泵組整體壽命提出了要求，而且對主要易損件(包括密封和軸承)的壽命也給出了zui低限度的要求。

　　3.1 條款6.1.1 本國際標準中所涉及的設備(包括輔助設備)應當設計和制造成使用壽命至少為20年(不包括表20中所示的正常易損件)，連續運轉壽命至少為3年。執行廠方指定的維護或檢查的開關設備不符合連續不間斷運行的要求。已經公認這些要求是設計的準則，但在使用中或超負荷運行中，誤操作或不正常維護會使設備不能達到這些準則的要求。

　　【解讀】包括三層含義：1)關停設備(包括間歇運行設備，如煉油廠延遲焦化裝置中的水力除焦泵)不符合連續不間斷運行的要求;2)易損件的使用壽命也至少為3年;3)只有在規定的使用條件和運行工況下、且不存在誤操作或不正常維護時才能保證上述規定的使用壽命。

　　3.2 條款6.10.1.6 軸承系統的壽命(泵軸承組合系統的計算壽命)在額定工況下連續運行至少為25000小時;在zui大徑向與軸向負荷及額定轉速下至少16000小時。

　　【解讀】標準中給出了軸承系統壽命的計算公式，從公式顯示的結果來看，系統壽命短于系統中壽命zui短的軸承壽命。例如：如果每個軸承的壽命是37,500小時，按照公式計算，軸承系統的壽命只有25,000小時。也就是說，要滿足25,000小時的軸承系統壽命，則至少每個軸承的壽命均達到37,500小時以上。

　　4   可操作性

　　API610標準之所以能成為國際通行標準，除了安全可靠性高、設備壽命長之外，還因為其可操作性強，很多設計均給出了具體的量化指標。

　　4.1 條款6.3.9 除非另有規定，如規定的工況屬于下列任何一種情況，必須采用徑向剖分殼體泵：

　　A. 泵送溫度超過200℃(如果泵可能受到熱沖擊，則應考慮更低的溫度極限)。

　　B. 在規定的泵送溫度下，介質的相對密度小于0.7。

　　C. 泵的額定出口壓力超過10MPa·G。

　　【解讀】在工程實踐中，"泵的額定出口壓力超過10 MPa·G"僅作為采用徑向剖分殼體泵的一種選擇原則，某些野外工況用泵(如輸油管線上的BB3型泵)，已突破該原則。

　　4.2 條款6.7.2 由可硬化材料制造的摩擦副耐磨表面應當具有一個至少50的布氏硬度差，除非靜止的和旋轉的耐磨表面都具有至少是400的布氏硬度。

　　【解讀】對于硬度差的規定，在工程實踐中，用戶和工程公司通常要求葉輪耐磨環(或葉輪口環處)的硬度高于殼體耐磨環的硬度，以便于用戶現場維護。

　　4.3 條款6.7.4 耐磨環的運轉間隙應達到下述要求：

　　在確定耐磨環和其它轉動部件之間的運轉間隙時，應考慮抽送溫度......材料的咬合特性以及泵的效率。間隙應足夠大，以保證在所有規定工況下可靠運轉和避免咬合。

　　對于......具有類似低咬合趨勢的材料，應采用表6中所列的zui小間隙。對于咬合趨勢較大的材料和工作溫度大于260℃的各種材料，應當在上述直徑間隙上再加125μm。

　　【解讀】對于API泵，通常采用加大運轉間隙來避免咬合。在工程實踐中應特別注意：對于高溫工況，葉輪耐磨環應選擇與葉輪本體熱膨脹系數相同或相近的材料，以避免熱膨脹不同導致葉輪耐磨環與葉輪之間產生間隙、松動，進而引起泵的振動和噪音超標。

　　4.4 條款6.10.1.4 滾珠推力軸承應當是成對的單列軸承，40°角接觸型(7000系列)帶有機械加工的黃銅保持架。

　　【解讀】滾珠推力軸承不允許采用非金屬保持架;如果買方同意，可以使用承壓鋼制保持架。注意：并不是所有主要軸承供應商(如SKF、NSK)對所有型號的軸承都能提供黃銅保持架。

　　4.5 表10關于軸承的選擇：如果能量強度(即泵額定功率kW和額定轉速r/min的乘積)為4百萬或更大，則必須使用液體動壓徑向軸承和推力軸承。

　　【解讀】這僅作為液體動壓軸承的一種選擇原則，隨著技術的進步，一些特殊工況用泵已突破該原則。

　　4.6 條款6.10.2.4 應該(對軸承箱)提供充分的冷卻，包括結垢余量，在規定的運轉條件下和環境溫度為43℃時應保持油和軸承溫度為：

　　對于壓力油潤滑系統，軸承潤滑油出油溫度應低于70℃，軸承金屬溫度應小于93℃。在工廠試驗時，在zui不利的工況下，軸承的潤滑油溫升不應超過28K。

　　對于油環潤滑或飛濺潤滑，油池溫度應低于82℃。在工廠試驗時，油池潤滑油溫升不應超過40K，軸承金屬溫度不應超過93℃。

　　【解讀】如果軸承箱采用水冷夾套冷卻的話，水冷套應設計成冷卻油池而不是冷卻軸承外環的型式(軸承外環受冷收縮會引起軸承內部間隙減少、導致軸承故障)。

　　4.7 條款7.1.4 電機銘牌的額定功率，不包括服務系數(如有)，至少應當等于表12中所列的在泵額定條件下功率的百分數......可接受的電動機的zui小額定功率是4kW。

　　【解讀】對于軸功率較小的API泵，將不執行表12中的規定，其配用的電動機zui小為4kW。

　　4.8 條款7.3.1：應當為臥式泵提供一體化的集液盤或集液盆式底座。買方應按下列內容規定集液盤或集液盆型式：

　　1)集液盤環繞整個底座邊緣;

　　2)集液盆環繞整個底座邊緣;

　　3)局部集液盆覆蓋整個底座寬度。

　　底座的集液盤或集液盆應當至少以1：120 的斜度向泵端傾斜，排液孔通徑至少應是DN50(2NPS)并應設置得能將集液全部排盡。

　　【解讀】在實際應用中，不少國外同行(如EBARA)并不完全執行此條款，其在底座外邊緣焊接約3/4圈集液槽，且底座面板無傾斜(而驅動機側通常不設置面板和集液槽)。

　　4.9 條款7.3.2：底座應延伸到泵和驅動機組合件之下，使得任何泄漏液都收集在底座范圍內。為了盡可能減少偶然損傷組合件，所有管路接頭和管子法蘭面，包括泵的吸入口和吐出口法蘭都應處在集液盤或集液盆的收集范圍之內。提供設備的所有其它接頭應落入底座的zui大周邊之內。當有買方批準時，超尺寸的接線盒也可以伸到底座周邊之外。

　　【解讀】API泵(組)均采用公用底座;除了接線盒以外，泵及其驅動設備均應落在底座范圍之內，且所有可能存在的泄漏點(如管路接頭、泵進出口法蘭等)均應處于集液盤或集液盆的收集范圍之內。

　　5   安裝及維護

　　由于API610標準所涉及的內容幾乎均來自于良好的工程實踐，因此，該標準要求泵的設計過程中zui大限度地考慮給現場的安裝及維護帶來方便。

　　5.1 條款6.1.24 所有設備均應設計成可以進行快速和經濟的維護工作的型式。主要零件如泵殼零部件和軸承箱應當設計和制造成可保證在重新裝配時能夠精確找正的型式。找正工作可以通過使用臺肩、定位銷和鍵來完成。

　　【解讀】對于小型泵，通常通過定位銷來找正;對于轉子靜撓度較大的泵型，需要借助千分表(抬軸)+定位銷的方式來找正。

　　5.2 條款6.1.25 除了立式懸吊式泵、BB4型泵和整體齒輪箱驅動泵外，泵應當設計成無需拆卸吸入管或吐出管或挪動驅動機，即可拆除轉子或內部零件的形式。

　　【解讀】對于懸臂式泵，普遍采用帶加長段的聯軸器來滿足上述要求。

　　5.3 條款6.3.13 為了便于殼體的拆卸，應當裝設頂絲。兩個接觸面中的一個應當加工出凹陷部位(平底圓孔或凹槽)，以防由于損傷密封面而造成密封面泄漏或者密封面間的配合不吻合。

　　【解讀】在實際應用中，為了防止頂絲的頭部在頂起殼體的過程中損傷密封面，導致密封面泄漏或者密封面間的配合不吻合，在與頂絲頭部接觸的零部件表面上加工出平底圓孔或環形凹槽。

　　5.4 條款6.10.2.2 軸承箱應布置成無需移動泵的驅動機或安裝支架就可更換軸承的形式。

　　【解讀】通常采用帶加長段的聯軸器來滿足上述要求，見條款7.2.2

　　5.5 條款7.2.2 除非另有規定，應提供......帶加長段的聯軸器。此外，聯軸器還應符合下列條件：在不拆卸驅動機和進、出管路的情況下，能夠方便地拆下聯軸器、軸承和密封。

　　5.6 條款7.2.13 每個聯軸器應具有一個不用拆除連接零件的聯軸器護罩。

　　【解讀】在工程實踐中，通常采用開啟式聯軸器護罩，以方便維護和檢修。

　　5.7 條款7.3.17 重量超過225kg的驅動機組件，應該裝設橫向和軸向找正定位用頂絲，以便于做橫向水平和縱向調整。

　　【解讀】驅動機組件包括所有驅動設備，如電動機、齒輪箱、液力透平、蒸汽透平等，由于API泵組以泵為基準進行對中，因此，未明確要求重量超過225kg的泵腳周邊裝設橫向和軸向找正定位用頂絲，但為了便于安裝，建議較大型泵也應裝設找正定位用頂絲。

　　5.8 條款7.3.18 在底座的外周上應設有垂直的調水平螺釘。調水平螺釘應設在靠近地腳螺栓處，以zui大限度地減少安裝過程中底座的變形。

　　【解讀】工程實踐中，對于大型機組，有些泵制造商或用戶希望采用成對使用的斜墊鐵來調水平;調水平結束后，再采用點焊的方式將斜墊鐵定位。

　　6   結論

　　API610標準的精華在于高可靠性、長壽命、可操作性強、安裝維護方便，與其它泵類標準相比較其zui大的優點是提高了設備的MTBR(平均修理間隔時間)，當然也就大大地降低了運行和維護成本。