API 610 第12版重要变化解读

发布日期：2023-10-31 作者：陈超、徐辉点击：

摘要：文章介绍了API 610规范的重要性以及升版情况，详细对比了API 610第11版和第12版的区别，并结合工程实际进行了解读。API 610第12版经过10年的总结和提升，更符合工程实际，能够为广大从业者提供更好的选型设计参考。同时，新版本中的一些要求尚未在实际工程中应用，未来还需各方相互协商、详尽研读、逐步适应。

关键词：API 610；离心泵；第11版；第12版

API 610《石油、石化和天然气工业用离心泵》规范（以下简称API 610）是全球石油化工离心泵领域最重要、使用最广泛的规范。现常用版本为2010年出版的第11版【1】，经过10年的应用、反馈和改进，API 610第12版【2】2021年正式出版。表１所示为API 610第11版和第12版的简单对比。

表１API 610第11版和第12版的简单对比图片

API编委会经过10年的总结，在API 610第12版中提出了很多新的理念，并对第11版进行了部分修改和补充。本文着重对比第12版和第11版的重要变化，并结合工程实际进行分析解读。

一、API 610第12版重要变化解读

下述描述中，如使用要求、规定两个术语，则说明该条款在API 610第12版中为强制性要求，而使用推荐、建议两个术语，则说明该条款在API 610第12版中为非强制性要求或需要买方额外规定。

1）API 610第12版不会与ISO13709共同升版，因此API 610第12版中引用的标准以API标准为主，而不再引用ISO标准。

2）API 610第12版对BB1的水平中开泵型进行了更加细致的分类，分成了BB1-A(地脚安装型)和BB1-B(近中心安装型)两种泵型，如图1(a)~图1(b)所示。实际工程中，对于重载的BB1泵，一般要求使用如图1(b)所示的近中心安装型。

图1 两种安装形式的BB1泵

3) API 610第12版首次提出了优先级(Hi-erarchy of Requirements)的概念，其中规定：如果API 610第12版中的相关规定与询价文件有冲突时，应该以询价文件为准；当到了采购阶段，应该以采购订单(PO-purchase order)为准；当本标准中关于某个特殊泵型的要求与本标准中的第9章节部分有冲突时，应以本标准中的第9章节的部分为准；买方的询价文件中应该指定文件的优先级。此新增条款虽然没有在第11版中提及，但是实际工程项目中均已按照此要求执行。

4) API 610第11版中规定，泵的使用寿命不少于20年，连续运转不少于3年。而第12版中删除了此条要求，取而代之的是，如买方要求，供货商所提供的设备应该是经过现场证明的(何为现场证明由买方定义，买方可参考API691—2017《基于风险的设备管理》中内容)，同时，供货商应提供相关证明文件，证明设备是可靠的且经过现场证明的。卖方应在报价文件中提供部件的有限寿命。

在实际工程中，连续运转不小于3年的概念是很难界定的，而使用提供各个部件有限寿命的方式更适用于实际情况。

5) API691规范的第一版发布于2017年6月，首次引用了一套完整的基于风险的设备管理程序。对设备进行了风险分类，根据风险等级进行管理。而API 610第12版首次提出了基于API691—2017(以下简称API691)《基于风险的设备管理标准》的建议，其中推荐，如果买方要求设备符合API691，供货商应指明哪些设备部件不符合API691中的“现场验证”的要求。对于特殊用途泵，关键泵，以及HAZOP、PSM或内部风险评估识别的泵均可以引用API691标准。

6) API 610第12版新增建议，对于没有独立流量控制的并联运行泵，在各自优先工作区内任意给定流量下的泵扬程偏差应控制在3%的范围内。

图2 2台不同流量扬程曲线泵的并联性能曲线

如图2所示，红色曲线是B泵曲线，蓝色曲线是A泵曲线，紫色是2台泵并联运行时的联合曲线。从图2中可以看出：由于2台泵在任意相同流量下扬程差距较大，导致2台泵并联运行时的联合曲线出现了拐点。当2台泵联合曲线运行在图2中的方块点时，就会导致A泵变成了“强泵”吸走了大部分流量，而B泵变成了“弱泵”，流量急遽减少，从而导致B泵运行点偏离优先工作区，甚至偏离允许工作区，进而造成B泵损坏。而当并联运行的泵曲线完全相同或任意流量点的扬程非常接近时，则不会出现以上问题。

7) API 610第11版和第12版均要求泵的优先工作区应位于泵BEP(Best Eficient Point，即最佳效率点)流量点的70%~120%范围内，且额定流量应位于泵BEP点的80%~110%范围内；而API 610第12版新增了建议，即泵的BEP点位于正常流量和额定流量之间，该类型的泵相对于BEP点大于额定流量的泵来说更节能。此条虽然是强制要求，但其后面的备注指出，此限制并非为了开发更多泵型或限制使用高比转速的泵，合适的情况下，在BEP点70%流量下或高比转速条件下运行良好的泵也可以提供给买方。

实际工程中，因为厂商的水力模型有限，很难满足所有泵的运行点都在BEP点的80%~100%范围内，此条可以作为评标时的加分项处理。

离心泵一般按照额定流量点选用，而泵的长期操作点却往往是正常流量点，如果泵的BEP点大于额定流量点，则泵在正常流量点运行时，效率往往相对较低，且运行相对不稳定，因此建议泵的BEP点尽量位于正常流量和额定流量之间。

8) API 610第11版和第12版均要求冷却系统的最小温升为20K，最小流速为1.5~2.5m/s。API 610第12版新补充了说明，即最小温升要求是为了节约冷却水，而最小流速要求是为了防止冷却水结垢，如果冷却系统的最小温升和最小流速无法同时满足，卖方应给买方提供说明。这样更符合工程实际要求。

9) API 610第12版中新增建议，如指定，供货商代表应见证并检查螺栓松动状态下的主要管道对中情况，同时还应进行环境条件下的轴初始对中检查(冷态对中)和工作温度下的轴对中情况检查(热态对中)，以上检查可以参考API686—2009《机械设备安装及设计安装惯例》标准。

实际工程中,往往要求泵制造商进行现场安装指导。安装指导包括指导监督管道与泵口的对中和泵与电机的轴线对中。但是这种对中往往只是冷态对中，而加上此条规定可进一步提高泵的对中度，降低管口安装应力和不对中情况发生的概率。

10) API 610第12版中新增了两种需要使用径向剖分泵的情况，一种是泵送液体温度瞬变大于55°C，另一种是泵送液体温度瞬变引起泵壳温度变化率大于3°C/min。以上两种工况一般发生在启动或紧急停止时，温度的瞬变会影响壳体热膨胀的均匀性。轴向剖分泵的主密封面的对温度瞬变十分敏感，如以上情况下使用轴向剖分泵，则过高的温度瞬变会引起其主密封面的泄漏，因此这两种情况下应使用径向剖分泵。

11) API 610第12版中新增建议，如果规定，泵壳体的主螺栓应使用液压拉紧螺栓，此条尤其适用于BB3和BB5的主密封面。

12) API 610第12版新增规定，焊接到壳体上的管道及附件(不含法兰形式等非焊接连接的管道)，包括加固撑板，需要符合或超过壳体的材料以及壳体的温压要求(包括冲击值)。对于C6材质的泵，操作温度在260°C及以下时，焊接到壳体上的管线或加固撑板应采用316L材质；操作温度在260°C以上时，焊接到壳体上的管线应采用UNSN06625材质，加固撑板应至少采用316L材质。

以上要求主要影响泵壳体的排凝管线。实际工程中，泵体的排凝管线大多采用承插焊的方式焊接到泵体上(部分采用法兰连接)，这就要求排凝管线的材质及壁厚满足壳体材质及温压要求。

13) API 610第12版新增要求，泵轴应是单件结构，单独加工。此条限制了多段焊接轴的使用。

14) API 610第12版新增要求，可使用非金属的耐磨环。

15) API 610第12版新增1条需要做无阻尼固有频率分析的要求，要求1500kW及以上的感应异步电动机驱动的泵应进行无阻尼固有频率分析。

16) API 610第12版新增建议，采用“排气到轴承箱”而不是“排气到大气”的恒位油杯。“排气到轴承箱”的恒位油杯如图3所示，轴承箱与恒位油杯内腔通过管道连接(图3中的蓝色管道)，这样就可以保证油杯油位和轴承箱油位完全一致，而“排气到大气”的恒位油杯会因为轴承箱压力升高或恒位油杯通气口堵塞导致轴承箱油位得不到补充。

图3 排气到轴承箱的恒位油杯

17) API 610第12版新增建议，每个轴承箱下部可设置1个可以收集轴承箱杂质(如铁屑，水等)的透明容器(如图4所示)，此容器材质应与润滑油相适应，且应带排放门。这样就可以很方便地观察到轴承箱油品的质量。

图4 轴承箱油观察器

18) API 610第12版新增建议，如泵的口环采用的是非金属材质，应由买卖双方共同确认，且在泵体材质代号后面增加字母“C”(如S-6C)。

19) API 610第12版新增要求，对于纯油雾润滑系统，轴承箱表面温度不应超过71°C，轴承本体金属温度不应超过88°C。相比于压力润滑和油环润滑，使用纯油雾润滑的轴承，其本体及轴承箱温度要求更为苛刻。

20) API 610第12版修改联轴器的精度要求，从第11版的G6.3改为买卖双方协商平衡精度要求。

21) API 610第12版新增要求，轴承箱和密封压盖之间也应设置防护罩，防护罩应能防止气体或液体的聚集，并能在不拆除防护罩的前提下观察密封运行情况。从图5(a)可以看出，常规设计的泵的轴承箱和机封腔之间存在孔洞，存在手伸进去或异物掉入的风险，而图5(b)所示的防护罩可以很好地满足此条要求。

图5 轴承箱和密封压盖之间的防护罩

22) API 610第12版新增建议，增加了一种带斜坡集液槽的平底座形式，如图6所示。相对于斜坡底座，此次新增的底座形式为平底座，两端悬挂带有坡度的集液槽，用于收集平底座上的液体。

图6 带斜坡集液槽的平底座

23) API 610第12版修改了水压试验用水的氯离子含量要求。奥氏体不锈钢的泵进行水压试验时，试验用水中的氯离子含量由第11版中的不超过50mg/L增加到不应超过100mg/L。

24) 相对于第11版，API 610第12版新增了几个性能试验点的要求，从第11版的6个点增加到第12版的9个点。新增的3个试验点分别为最小连续稳定流量点与优先工作区最小流量点之间的中间点、优先工作区最小流量点和优先工作区最大流量点，如图7所示。

图7 API 610第12版中要求的性能试验点

25) API 610第12版新增要求，对于某些高能泵、整体齿轮泵或多级泵，在关闭点进行试验会导致温度的急剧增加，可能引起安全问题，而温度的上升与能量密度息息相关，可通过式(1)计算出能量密度PD，如果计算的能量密度PD大于13MW/m3，则不建议在泵的关闭点进行试验。

26) API 610第12版新增要求，如果OH3泵是利用驱动机推力轴承作为泵轴向力承受单元的泵，其驱动机支撑材质应为钢。

27) API 610第12版新增要求，对于VS1~VS7的立式泵，应提供至少4点对中螺柱用于驱动机的对中。并且利用驱动机推力轴承作为泵轴向力承受单元的泵，其驱动机支撑材质应为钢。

28) API 610第12版新增要求，对于采用机械密封和整体止推轴承的立式泵，联轴器的配置应有足够的长度允许更换密封组件而不需要移除驱动机。该版提供了2种方案，如图8(a)~图8(b)所示。方案1是将全金属的弹性元件和加长段的联轴器安装在推力轴承和驱动机轴之间，机械密封和推力轴承箱之间没有联轴器;方案2是将1个刚性可调带加长段的联轴器安装在泵和推力轴承箱之间，另外在推力轴承和驱动机轴之间设置全金属弹性非加长的联轴器。