流程工厂都需要泵来将液体从A处输送到B处。其实，泵的职责还包括加大液体的压力、将液体从低处提至高处，或者一起处理所有这些要求。液体通常自然的会从高压变为低压或者从高处流向低处，为了使液体的运动与自然趋势相反，就需要额外的能量。如果需要设备将机械能转化为有用的流体能量，就需要引入泵了。
离心泵是一种最简单的泵体设计，它们包括一个称为转子的运动部分。叶轮粘附在转子上，可以从其吸睛或者入口处对液体进行加速，在出口处使其速度达到最大。
接下来，液体逐渐减速，在一个固定套管中达到一个非常低的速度。这个套管称为蜗壳。随着液体流速下降，套管的截面积不断增加，压力提升，最后达到泵体排放的压力值。
制造泵体的另外一些关键部件包括保证转子在泵体中位置的轴和轴承。轴保证转子的旋转，同时防止周围产品的泄露。它的设计和使用都非常简单，如果应用得当的话，可以保证离心泵是最可靠的一种泵体。
速度和压力的变换过程同开车的时候把手伸到窗外的道理类似。如果高速空气冲击到你，它就会减速，同时因为压力变大把你的手向后推。与之相似，如果你把手伸到泵体当中叶轮的位置，试图抓住液体，你也会感觉到由于叶轮不断运动而带来的压力。
如果有任何高速的流体减速，都会有压力产生（这种现象称为贝努力原理，简单的说明了流体中蕴含着能量）。叶轮的直径越大，或者出口的速度越高，泵体排放的压力就会越大。
离心泵的一个主要优势在于它们可以满足大多数液压的要求，也就是说它们可以在不同的流速和压力的条件下使用。流速无论是低于每分钟10加仑，抑或是高于每分钟10000加仑（gpm），离心泵都可以使用。离心泵的叶轮很容易安装，这样就可以保证一台叶轮的输出直接对应下一台叶轮，产生每平方英寸4500磅的压力。
提高效率
离心泵的一个主要不足之处是它们的效率通常会低于正排量泵。正排量泵的效率高于90%，而离心泵的效率取决于类型和尺寸，是从低于30%到超过80%不等。
下面给出了一些离心泵的效率样本： 10,000 gpm离心泵 75%到89% 500 gpm离心泵 60%到75% 100 gpm磁力驱动泵 40% 100 gpm屏蔽泵 35%
提升离心泵可靠性和总体系统效率的关键，是针对特定的应用选择合适的泵体。这也意味着泵体的最佳效率流（BEP）和泵压头通常需要非常符合流程中的液体要求。如果不匹配，就会产生高昂的能源费用和维护成本。
在液体效率最大的时候，离心泵的工作需要尽量接近其最佳效率点（BEP），振动和压力脉动最低，总体机械可靠性最高，而由于改善了叶轮周围内在压力的分配，轴的挠度也降到最低。后者对于机械密封寿命有着非常正面的影响。在最佳效率点，叶片周围的压力接近平衡，所以叶轮和轴上的径向力最小。
BEP是离心泵设计人员希望在泵的运行过程中看到的流量点。因此，有良心的泵操作员通常会努力在最佳效率点附近运行所有的离心泵，遵循设计师的意图。
专家视点
为了对离心泵技术及其应用问题有一个更好的了解，我采访了《离心泵操作员指南》一书的作者 Robert Perez，他也是 PumpCalcs.com 网站的联合创始人。
问：离心泵与其他类型的泵区别在哪里？
答：离心泵设计在较窄的工作范围内运行，也就是要围绕着最佳效率点（BEP）。这就意味着如果没有合理使用，离心泵的效率会非常低，也会非常不可靠。一旦选择并且安装了合适的离心泵，就需要进行合理的控制，保证泵可以在理想的流量区域运行。如果泵控制系统不能保证安全的流量，我就非常推荐使用诸如低流速倒流控制器或者固定流速倒流孔板这类安全设备。
问：在过去的二十年中，离心泵技术是如何发展的？
答：在过去的二十年中，我曾经看到过几种主要的趋势。首先是针对机械密封的要求无组织排放需要越来越少。这曾经对于机械工程师来说是一项真正的挑战。然而幸运的是，机械密封厂商已经通过设计改善解决了这一问题，比如减少工作面装载设计和干气密封。这个问题的另外一个解决方案是磁力驱动和屏蔽电机泵，它们可以以不同的方式解决上述问题。在过去二十年中，密封泵的液压范围已经显著扩大了。
第二个趋势是提供低成本的泵监控解决方案，包括可以远程监视泵振动和温度的无线系统。这些系统的价格不断走低，同时性能不断提高，其中的一些系统现在已经是监控关键流程泵的重要选择了。
问：今天的离心泵技术对比上一代来说是如何实现更高效、更强大的？
答：在20世纪70年代和80年代，由于价格的压力，每分钟3600转（在一些使用50Hz的国家为每分钟3000转）的泵成为流程泵应用的标准。由于转子运动和液体稳定性方面的原因，这产生了更多的振动问题。得益于人们的聪明才智，绝大多数问题已经在80年代后期解决了。
稳定解决方案包括在英制单位中限制吸出比流速到低于11000（在公制单位中，比如每小时立方米，限制到9460），将工作区间限制在最佳效率流量的80%到110%之间。售后公司还开始为那些应用泵效果不佳的企业提供液体重新整定（所谓重新整定的意思，是重新设计泵的内部，使其适合现有的泵体）。
很多转子运动的问题都是通过限制轴的灵活性、提升平衡性、阻止某些悬梁转子的设计来解决。对于悬梁叶轮来说，使用的名称是L3/D4。在这里，L是悬梁的长度，而D则是轴的直径（均为英寸），使用它们来定义轴的灵活度。对L3/D4来说，限制轴的挠度的英制单位的上限是60（公制单位的上限是2）。
在80年代，多级和双吸式悬梁设计被写入到了API 610标准当中。这些悬梁设计是非常不可靠的，对于可燃环境尤其危险。
二十年中另外一个巨大的进步，是机械集装式密封的发展和被人们接受。它通过减少早期故障极大的提升了密封的可靠性，允许在安装之前就进行密封测试。
问：在选择离心泵的时候，最终用户需要考虑哪些关键因素，才能保证成功？
答：这里我可以给出10条贴士，帮助用户选择高效可靠的离心泵。(1) 只选择吸出比转速（Nss）低于11000的泵，如果Nss的值低于9000更好；(2) 不要选择工作时必须要低于其最佳效率70%到80%的泵；(3) 记住，每分钟1800转或者更慢的泵通常要比每分钟3600转的泵更加可靠；(4) 比转速在2000至3000之间液体效率达到峰值，如果低于500的话就会大幅下降。如果效率很重要，尽量在Ns的范围内选择泵；(5) 有节制的使用双吸叶轮。它们在不符合设计要求的条件下，比单吸叶轮更加不稳定；(6) 不要选择带有最大直径叶轮的泵。你可能需要在未来针对更大的流增大直径的尺寸；(7) 标书中通常会给出期望的正常、最小和最大泵速和温度。这允许投标人制造符合真实流程需要的泵和密封件；(8) 使用液体稳定性而不是温度升高值，作为设定最小可接受泵流量的指标；(9) 在你的选择中考虑健康NPSH（净正吸头）边际或者比例，比如NPSHa/NPSHr。该比例取决于液体、重要度和吸能水平，应该介于1.1到2.0之间。NSPN边际值越大越好；(10) 在选择泵的时候要考虑液体波动。相对于有着宽沸点区域（更稳定）的液体，如果液体只有单一沸点（更加不稳定）的时候，做选择要尽量保守。
问：能否介绍相关的最佳实践情况，离心泵如何选型、安装和维护才能保证长久的性能卓越？
答：一般你需要购买重型泵底板，灌浆并尽量减小泵的管道负载。定期对泵进行监控，比如泵的流量、压力、振动等参数。定期更换润滑油或者在试验中对污染和磨损金属上用油进行测试。在需要修理泵的时候，这些数据可以帮助确定泵修理的工作范围，降低维修成本。
我还推荐开发细节的维修标准，包括平衡标准以及对于关键性配合和超时情况的限制。这些标准对于可靠性的提升也有帮助。每一座流程工厂都应该已经对各种类型的泵和驱动有着细致的选择和安装经验，确保可以选择正确的泵并且进行合理的安装。同时，还应该建立所有正常和非正常泵启动和关闭的规范流程，保证在任何流程环境下泵都可以正常运行。所有的泵维修环节我也推荐使用规范流程，这样才能尽量减少早期故障，延长运行时间。
泵维护方面新的一个趋势是建立OEM与第三方之间的维护协议。我已经看到这些协议在机械密封的领域发挥了良好的效果，有理由相信在泵维护领域也需要类似的协议。
问：在离心泵的应用当中，一般会遇到哪些问题？
答：泵控制方面的问题非常普遍。如果流程控制允许泵在理想流的范围之外运行，就需要启动一些流保护措施。
在液位不足或者没有足够背压的情况下，不应该启动泵。这意味着泵的操作员必须在启动泵之前保证合适的吸液位和排放背压条件。细致的启动程序将会帮助实现低压泵启动。
第三，当离心泵与其他类型的泵一起工作的时候，如果它们的喷流曲线不匹配， 就会产生流方面的问题。需要同泵专家一起进行检查， 了解并行使用泵是否可行。
另外，绝大多数流程企业把离心泵当作商品，甚至是有时候可以丢弃的设备这件事情也是事实。所以进行任何成本高昂的设计改进都是非常苦难的。我建议你需要从管理层得到支持，才能进行提升泵可靠性的工作。这可以让你的工作为人所知，并且确保关键的升级被认可并且实施。
问：工业界是否愿意袒露那些没有达到期待的应用？为什么会出现这些情况？
答：平均故障间隔时间（MTBF）是衡量可靠性的一个常用指标。MTBF一般是由(M x T)/R确定，这里M是总计的泵工作次数，T是报告时间，而R是在报告时间间隔中累计维修的次数。
举例来说，如果你有200台泵，在三个月的时间里有20个故障，那么MTBF就是30个月。MTBF为六年对于API泵来说才是在平均水平之上，而ANSI泵的平均值是3.5年。我发现，按月将关键流程工厂MTBF值对时间进行描点，是发现潜在可靠性问题的简单方法。
就必须确定泵出现的是哪种故障，以及这些故障的原因是什么。这需要你的工程师、技师和技工都要进行溯源故障分析（RCFA）的培训，以发现故障的根本原因。一旦识别出故障原因并消除了影响，工厂的MTBF值将会升高达到之前提到的水平。注意，这个流程是团队工作的结果，需要维护、工厂工程和运营部门的通力合作。
问：明天的离心泵技术将会在哪里有进步？
答：为了最大化利用流程设备，需要考虑效率和集成的问题。对于泵来说，这就需要高效的设备， 比如智能泵， 可以进行思考，并对流程中的变化做出反应，最小化能源成本，尽量提高可靠性。
其中的一个例子就是拥有集成流量计、压力变送器、倒流控制器、振动传感器、温度传感器、排放传感器和PLC的变速泵。PLC可以持续评估当前的泵运行状态，确定是否需要变化。它还会寻找最低的能源需求条件，满足流程要求，同时也不会对泵的元件造成伤害。
理想情况是，泵的大脑可以从过去的经验中学习，最终成为优化泵运行的专家。
这种智能泵还可以预测其性能和机械条件，在需要进行故障检测的时候提醒工厂工作人员。
问：从行业的角度讲，未来有什么样的计划？
答：流程工厂将继续致力于以更小的投入制造更大的产出。这需要更加高效的设备设计、更加高效的流程设计、更好的流程控制和更少的工作人员。我看到培训、控制和监控已经成为缔造更加安全、更有利润的未来的基石。为了最大化利用员工的价值，我们必须提供最好的培训，并使用最先进的监控技术，让他们始终可以了解自己负责的机器的情况。
毫无疑问，如果没有有效的控制，一切都是浮云。我们需要控制来优化流程产出。优化需要平衡产量、能源与维护成本之间的关系。未来的控制技术将在设计中融合所有这些因素，最大化流程的价值。
