罐内低压泵技术比较分析

目前世界上生产提供LNG低温泵的厂家主要有美国的JC CARTER、日本的NIKKISO以及EBARA三家公司，其中NIKKISO和JC CARTER用的都是同一个技术，NIKKISO为二代，JC CARTER为三代技术。泵的主要参数有扬程H、流量Q、效率η、汽蚀余量等。现对三家罐内低压泵的主要技术指标进行比较。

        一、效率费用比较分析

      （1）单台用电费用比较

        低压泵的额定流量为319m3/h，额定扬程为275m/h，在满足设计流量和扬程的条件下，美国JC CARTER泵的效率最高达到80.2%，NIKKISO和EBARA分别为69.5%和68.1%。提高效率有利于节能同时可降低接收站的运行成本。通过计算，在额定工况下，三家供应商的罐内泵效率、功率、电费比较如表1所示。若电价按0.7元/度计价，按每年运行8000小时计算，则JC CARTER单台泵每年运行成本比其余两家大约少12万以上。

表1 年用电量比较

（2）实际采购价格比较

        2012年4月17日，在天津国事组织了低温储罐罐内泵的比较。三家公司的报价相差很大，统计如下。

       山东LNG项目一期工程3台低温储罐共9台罐内泵，每台低温储罐3台泵，两用一备。

表2：报价分析表

  [1] 仅为开车备件报价

        [2] 人民币兑美元按6.3计算

        根据表2的计算，使用JC CARTER的罐内泵，由于每年的电费都能节约，与NIKKISO和EBARA相比，分别在10.77年、7.62年，三种泵的总消耗费用就可以平衡。

        以上的简单计算，表明了使用JC CARTER的罐内泵在全生命周期内具有良好的经济效益。

二、汽蚀余量及储罐有效罐容的比较分析

（1）泵体汽蚀余量（NPSHr）是指叶轮进口液体超过该温度下液体饱和蒸汽压的能量，是泵内流体稳态运行的限定条件，其大小可反应泵内叶轮、扩散器及流道设计满足流体流动的程度，与流体在泵内流动时发生边界层分离与脱体、二次流的程度有关。三家公司低压泵汽蚀余量分别为：JC Carter  0.37m, NIKKISO  0.5m，EBARA  0.58m，JC Carter公司泵的汽蚀余量最小，通常认为泵的汽蚀余量越低则流体在泵内叶道和扩散器内的流动状态越好，在实际运行中越难被汽蚀，有助于延长泵的寿命，并有利于提高泵的效率。

（2）泵的汽蚀余量对于储罐的容积利用率有重要影响，图1所示为罐内泵对于储罐容积利用率的影响示意图，现进行简要分析。

图1  罐内泵对于储罐容积利用率的影响示意图

    从图1中可以看出，决定泵最小允许启动液位（自罐底）的影响因素主要有四个方面，图中A、H、J、F所示。通常来讲，由A造成的影响最为突出，由于A是由B（NPSHR）加上安全余量所得，所以直接反应到泵的必需汽蚀余量（NPSHr）上来。表3所示为JC Carter、NIKKISO、RBARA三个厂家生产的罐内泵对于储罐容积利用率影响的比较。

表3 三个厂家生产的罐内泵对于储罐容积利用率影响的比较。

表3中虽然NIKKISO罐内泵要求储罐的最小存液比例最小，但其安全余量（B-A）仅为160mm，如果此时2台罐内泵以额定流量319m3/h运行，那么只要1.26h就达到汽蚀发生临界条件，这在管理上无法接受。而JC Carter、EBARA的安全余量分别为10.76h、11.97h，即保证两班倒中至少有一班能够发现问题，又保证有充裕的时间采取应对措施，比较合理。

为了对三个厂家进行更为直观的比较，三种泵均取安全余量1366mm（JC Carter 厂家原始数据），比较结果如表4所示。

表4  储罐容积利用率影响的比较（安全余量相同）

从上述分析中可以得知，罐内泵必需汽蚀余量等参数对于储罐容积利用率通常有较大影响，不同厂家要求的最小存液比例差异可超过一个百分点，可造成储罐有效容量差异达数千方。

三、泵的维护维修周期比较

（1）JC CARTER泵，良好状态下50000小时，最差工况下8000小时再进行开放检查。

（2）EBARA泵，保证运行15000小时，进行开放检查。

（3）NIKKISO泵，8000小时进行第一次开放检查。

因此，在实际运行中，JC CARTER和EBARA泵检维修周期较长，更方便维护，节省维护费用。

四、结论

综上所述，在满足泵的基本设计要求的前提下，JC CARTER的泵无论从效率、汽蚀余量以及维护周期上都有较大优势，可大大降低运行、维护成本。因此，推荐采用JC CARTER的泵。