國外離心泵技術標準先進性研究

(中國石油北京油氣調控中心，北京 100007)

國外離心泵技術標準先進性研究

丁俊剛

(中國石油北京油氣調控中心，北京 100007)

為了減少離心泵故障率，降低維護成本，全面梳理了國內外離心泵運行管理標準。從離心泵設計安裝、運行管理和維護修理等三個方面，深入研究了國內外離心泵技術標準國的差異。系統闡述了俄羅斯標準、美國標準和ISO標準的先進性，包括泵與出入口管道的連接要求、泵房通風系統控制邏輯關系、泵基礎下陷情況監測、泵緊急停車的情形、泵檢測維修周期以及泵軸承箱和泵軸的振動幅度和速度限制等。最后，針對借鑒國外標準先進理念，提高我國離心泵運行管理標準水平，以及加強標準制修訂工作，提出了建議。

離心泵 標準 運行 維護 通風 振動 密封

0 引言

離心泵是輸油管道系統的動力源，文獻[1-2]側重于離心泵運行過程中出現的問題及應對措施，例如機械密封失效、軸瓦溫度超高、泵軸震動超標、電機過熱、泵效偏低等?；陔x心泵的技術工作原理和歷史運行經驗，建立高質量、科學可靠、適用于生產實際的離心泵運行維護標準，可有效地減少離心泵故障，降低維護成本[3]。通過開展國內外標準差異分析，研究借鑒國外標準中先進的條款內容和技術指標，對于提升我國管道行業標準技術水平具有重要意義。以離心泵運行維護修理為例，深入研究國內外標準存在的差異，理解國外標準的先進理念，從而為我國標準的制修訂工作提供參考。國內外標準見表1。

表1 離心泵運行維護修理國內外標準目錄

1 泵設計安裝

1.1 泵安裝要求

GB 50275規定了葉輪在泵體內前軸向、后軸向間隙，滾動軸承與端蓋間的軸向間隙，以及組裝填料密封徑向總間隙等。SY 4201.1規定了泵底座、地腳螺栓、墊鐵施工要求，以及泵軸找正和縱向、水平安裝水平偏差等。但針對泵與出入口管道的連接要求，國內標準無規定。俄羅斯標準Р Д 153-39.4-056-2000規定泵安裝適應保證：提升泵入口短管前的管道直線段，傾斜度不低于0.005；泵入口處管道和泵入口短管之間的漸縮性不超過12°；泵入口短管和泵出口管道之間的擴散性不超過10°，具有借鑒意義。

1.2 泵修理試運行

Q/SY GD0028規定泵機組大修后應帶負荷連續運行72h；俄羅斯標準Р Д 153-39ТН-008-1996規定泵小修后試運行8h，中修和大修后試運行72h視為驗收并投入運行，并記錄泵運行參數，與修理前測試值進行對比，編寫修理質量報告。小修指更換部件，中修指根據故障診斷和工作時間更換限制性部件，大修指接近設備使用壽命進行的維修。俄羅斯標準更為合理。

1.3 泵葉輪切削

針對泵葉輪切削，國內標準無規定。俄羅斯標準Р Д 153-39.4-056-2000規定泵主葉輪和可拆卸葉輪車削可不超過20%，以保證泵額定運行狀態或優化運行狀態。如果切削量超過20%，應與規定工藝輸送方案進行技術經濟論證。

1.4 泵房通風系統

針對泵房通風系統，國內標準為引用標準，可操作性不強。例如GB 50253規定輸油站泵房通風應符合GBJ 19-1987《采暖通風與空氣調節設計規范》和SH 3004-2011《石油化工采暖通風與空氣調節設計規定》，輸油泵房宜設置機械通風設施，通風次數宜為10次/h。

俄羅斯標準РД 153-39.4-056-2000規定通風系統檢驗每年進行一次；可燃氣體濃度達到燃燒最低濃度10%時，可利用氣體分析傳感器啟動備用緊急通風系統；在工作通風機故障情況下，可利用手動和遠程裝置，啟動備用通風機；泵房已發生火災情況下，自動斷開通風裝置。針對通風系統檢驗周期和控制邏輯關系，俄羅斯標準具有借鑒意義。

俄羅斯標準РД 153-39.4-056-2000規定超過300m3的泵房，通風方式應為上部20%區域的自然通風以及下部80%區域的機械通風，寒冷季節的進氣通風為機械通風，溫暖季節時的進氣通風為自然通風；帶有閥門和工藝管道的泵房，通風方式應為上部1/3區域的自然通風以及下部2/3區域的機械通風，進氣通風為自然通風，下部區域機械通風次數為8次/ h。針對通風次數，中俄標準基本一致。針對通風方式，俄羅斯標準具有借鑒意義。

2 泵運行管理

2.1 泵運行控制參數

針對泵運行控制參數，國內外標準基本一致，包括泵出口壓力、給油泵運行狀態、泵和電機運行溫度、泵殼體溫度、潤滑油工作壓力、泵軸震動等，此外俄羅斯標準О Р 07.00-60.30.00-КТН-010-1-2000規定應監控泵房內有害氣體濃度、泵房洪水和火災可能性、通風機/抽風機運行狀態、無抽風機房間空氣壓力和未完成的啟動或停機程序處理等，具有借鑒意義。

2.2 禁止啟動泵的情形

Q/SY GD 0028側重泵啟動前的檢查和準備工作，例如確認所有閥門、儀表、保護監控系統、高低壓變頻系統、軟啟動裝置和污油系統等正常可靠。俄羅斯標準РД 153-39.4-056-2000規定以下情形禁止啟動泵：泵未填充液體；放空排流裝置未啟動；潤滑油油系統未啟動；原油進入潤換油系統；填料密封損壞；泵出口單向閥損壞等。建議借鑒俄羅斯標準進行補充完善。

2.3 泵緊急停車的情形

Q/SY GD 0028側重就地停機和站控停機操作規程。俄羅斯標準РД 153-39.4-056-2000規定以下情形泵應緊急停車：設備、工藝管道面臨洪水災害或存在泄漏威脅；轉動部件起火或產生火花；中心控制室發現泵操作人員狀況信息消失可能引起緊急情況；原油進入潤滑油系統等。建議借鑒俄羅斯標準進行補充完善。

2.4 泵基礎下陷情況監測

針對泵基礎下限情況監測，國內標準無規定。俄羅斯標準Р Д 153-39.4-056-2000規定新泵第1年運行期間，每月檢查基礎下陷情況。若一年后仍發現基礎下陷，每三個月進行一次監測。停止下陷后每隔6個月檢查一次。如發現泵基礎下陷，應測定和評估泵短管和配件的附加應力，采取降低附加應力的措施，例如切除不重要管段、安裝過渡線軸、使用補償器、澆灌基礎等。俄羅斯標準具有借鑒意義。

2.5 潤滑油系統

Q/SY GD0028規定檢查潤滑油泵出口壓力應在0.1～0.3MPa，檢查潤滑油溫度應在15～50℃。俄羅斯標準О Р 07.00-60.30.00-КТН-010-1-2000規定潤滑油工作溫度應在介于35～55℃，工作壓力應在0.03～0.08MPa；針對“潤滑油工作溫度”，俄羅斯標準更為嚴格。

2.6 軸密封系統

GB 50275和SY 4201.1規定機械密封泄漏量不應大于5ml/h；Q/SY GD0028規定檢查輸油泵軸密封泄漏量是否在規定范圍內，機械密封≤10滴/分；螺旋密封≤10滴/分；填料密封≤30滴/分。

俄羅斯標準РД 153-39.4-056-2000規定端面密封合格的標準是通過容積法測量的泄漏值不得超過0.3·10-3立方米/小時(0.3升/小時)。API Std 682規定在密封腔壓力等于或小于密封泄漏臨界壓力設定值條件下，密封系統應運行至少25000h而無需替換；所有類型密封系統最大濾過值為1000ml/m3；提出了以水、丙烷、20%氫氧化鈉溶液和煤油四種介質測試密封是否合格的試驗程序，機械密封最低性能指標是允許泄漏量滿足：

1) 使用EPA 21方法，蒸氣濃度低于1000ml/m3；

2) 通過密封表面的流體平均泄漏速率小于5.6g/ h。

關于軸密封系統，國外標準優于國內標準，國內標準側重于泄流量，國外標準在此基礎上還規定了使用壽命，以及使用水、丙烷、20%氫氧化鈉溶液和煤油四種介質測試密封是否合格的試驗程序。

2.7 離心泵噪音(聲壓等級)

Q/SY GD0028規定輸油泵機組正常噪音(聲壓級)數值應根據操作人員累計停留時間確定，停留時間為4h、2h、1h分別對應為88dB、91dB和94dB。API Std 610僅作原則性規定，“賣方應提供設備按音帶分級的最大聲壓力和聲力等級數據，賣方提供的設備應符合規定的最大允許聲壓力等級”。關于離心泵噪音(聲壓等級)，Q/SY GD0028有明確定量規定，國外標準僅有定性規定，國內標準優于國外標準。

2.8 軸承箱視油液位

API Std 610規定軸承箱應配備一個容量至少為12dl體積的可視恒油位注油器，其上有確定油位的定位器、耐熱玻璃的盛油器和金屬絲網保護罩。應準確定出適當油位的永久性標記，并用耐久的金屬標牌，在鑄件上鑄出標記，或用其他耐久的方法將適當油位清晰的標志在軸承箱外面。Q/SY GD0028規定泵軸承潤滑油視鏡(視油箱)液位為1/2；Q/SY GD0081.1-2002規定泵軸承潤滑油視鏡液位為1/2～2/3；軸承采用潤滑油潤滑時，油位應處于最高油位和最低油位之間，一般在視窗1/2～2/3之間。關于軸承箱視油液位，國內外標準規定基本相同，國外標準側重視油器的標記(金屬標牌)。

3 泵維護修理

3.1 泵檢測維修周期

Q/SY GD 0028規定泵累計運行時間分為2000h和8000h維護。俄羅斯標準Р Д 153-39Т Н-008-1996規定泵效率評估周期為2000h。俄羅斯標準РД 153-39.4-056-2000規定應檢測泵效率和壓力值相對基礎值下降情況，水平泵和垂直泵的壓力值相對于基礎值分別下降5～6%和7%以上，或者泵效率下降2～4%時，泵應進行維修。俄羅斯標準具有借鑒意義。

3.2 評估泵容許汽蝕余量

針對評估泵容許汽蝕余量，國內標準無規定。俄羅斯標準Р Д 153-39.4-056-2000規定以下情形應評估泵容許汽蝕余量：葉輪切削超過20%；泵壓力值相對基礎值下降10%以上；泵改型導致葉輪吸入端的泵流通面積或縫隙密封結構發生變化；原油粘度增加流動性能變差；新泵或大修后泵的啟動；泵額定轉速發生變化。俄羅斯標準具有借鑒意義。

3.3 泵振動幅度/速度

API Std 610規定離心泵振動值在最佳效率點流量附近最小，隨著流量的增大或減小而增加；泵振動變化隨能量密度、比轉速和汽蝕比轉速的增加而增加；超出泵的優先工作區，但在允許工作區內的各流量點振動的允許增加量為30%。軸承箱的總振動測量用均方根(RMS)速度表示，mm/s；泵軸振動測量用位移峰值表示，mμ。懸臂泵和兩端支承泵的振動限制見表2，立式懸吊泵的振動限制見表3。

表2 懸臂泵和兩端支承泵的振動限制

表3 立式懸臂泵的振動限制

備注：Vu測量的未濾波速度；Au測量的未濾波位移的振幅；n轉速，r/min。

ISO 9905-1994規定的泵振動限制見表4。

表4 水平式多級葉輪泵振動程度限制

備注：水平式泵振動測量條件是在泵軸承房間，旋轉速率±5%和流速±5%且不發生氣蝕條件下測量某一工況點。

ISO 5199-2001規定的泵振動限制見表5。

表5 泵振動最大允許值

俄羅斯標準Ⅲ規定了輸油泵機組振動標準見表6。

Q/SY GD0028規定泵軸承和電機軸承振幅正常值<0.05mm，報警值為0.05mm；輸油泵機組振動速度值應滿足表7規定。

表7 輸油泵機組的振動速度值

國內外標準關于泵軸振幅和振動速度指標基本相當，國外標準更為詳盡，主要表現在：針對軸承箱和泵軸分別進行振動幅度和速度的限制；指出泵振動的影響因素，以及超出泵額定工作區情況下泵振動的允許增加值。

Advancement Research of Foreign Centrifugal Pump Technical Standards

DING Jun-gang
(PetroChina Oil & Gas Pipeline Control Center, Beijing 100007, China)

In order to decrease failure rate and maintenance cost of centrifugal pumps, domestic and international operation and maintenance standards for centrifugal pumps were roundly classified. In allusion to design and installation and operation and management and maintenance and repair of centrifugal pumps, difference between domestic and international technology standards of centrifugal pumps were studied in detail. The advancement of Russia standards and American standards and ISO standards were systematacially expounded, including connection requirements of pumps and inlet/ outlet pipeline, and logical control relationship for pumps house vent systems, and pumps base sinking inspection, and pumps emergency shutdown conditions, and pumps inspection and maintenance periods, and vibration and speed for bearing box and pumps shaft. Finally, by means of learning foreign standards, recommendations are made to raise the level of centrifugal pumps operation and management standards and strength the work of standards revision and development.

centrifugal pumps; standards; operation; maintenance; vent; vibration; seal

TH311

A< class="emphasis_bold">文章編號：1008-7818(2014)03-0019-04

1008-7818(2014)03-0019-04

丁俊剛 (1982－) ，男，甘肅武山人，工程師，學士，現從事輸油管道調度運行工作。