油田離心泵故障原因與維修

摘 要：離心泵具有運行平穩、效率高、維修率低、易于調整等特點，已廣泛應用于油田的生產和輸送，是原油輸送、注水、核桃殼反洗等主要動力裝置。所以，在油田的生產中，經常進行定期的維護成為油田生產過程中重要環節。因此，本文對油田離心泵故障原因與維修策略進行了探討，以供參考。

關鍵詞：油田；離心泵；故障原因；維修策略

離心泵是油田的基礎設備，也是油田生產中不可或缺的一部分。離心泵廣泛應用于油田各個系統中。由于離心泵設備的維修費用比較高，所以在使用時要嚴格遵守有關的規程和操作方法，如果不及時進行維護，就會導致離心泵的使用壽命下降。隨著油田生產的發展，對離心泵設備穩定性的要求也越來越高，為了保證離心泵設備正常的運轉，需要對離心泵設備進行有效的管理，并對其進行定期的維護，以保證離心泵設備正常工作。

一、離心泵概述

在油田的生產中，離心泵的選擇與安裝都要符合油田的技術指標。對離心泵進行必要的維護保養，以保證其工作效率，達到輸送介質的要求。油田離心泵的設計應以防腐蝕為重點，為了避免介質具有高腐蝕性而影響使用壽命，應選用耐腐蝕性能較好的離心泵。在生產中，采用離心泵輸送流體，其中雜質會腐蝕離心泵。為了防止離心泵出現故障影響生產過程，必須加強維護保養。對離心泵各組件進行防腐處理，在維護期間，要注意對零件的腐蝕情況，若不符合要求，應及時更換，特別是葉輪。若有砂孔、變形，將會影響到輸送介質的流量和壓力，因此，需要更換新的葉輪，以保證離心泵在工作時，能夠滿足輸送介質的要求。離心泵在油田中的應用：油田離心泵采用的是葉輪高速轉動產生離心力，當泵里裝滿液體時，電機利用耦合器驅動葉輪以較快的速度轉動，從而將葉輪溝槽中的液體從離心力中拋出，并將泵中的液體拋入泵體內，實現泵中的液體的輸送；同時，由于離心機的作用，使葉輪中心的壓力減小，與進液管道的壓力差形成一個差值，通過吸液器將液體不斷地抽吸到葉輪上，使離心泵能夠持續地吸液體、給液體，滿足油田的生產需求。離心泵見圖1。

二、油田離心泵故障原因分析

（一）離心泵轉子類故障

離心泵轉子類故障有轉子不平衡、轉子不對中等問題。在轉子不平衡故障時，轉子的質心與幾何中心不一致，并根據不平衡的產生過程劃分，可分為三類：原始不平衡、漸發性不平衡和突發不平衡。原始不均衡是指在出廠時為了滿足要求而在出廠前就有很大的振動和噪聲；漸發的不均衡主要是由于在轉子表面形成了不均勻的污垢，由于流體中的微粒長期侵蝕了離心泵的葉輪，使其產生了不均衡的品質，從而使離心泵的振動程度隨時間的延長而加重；突發性不平衡是指在轉子處的零件或葉輪的流動通道中附著有雜質，從而使離心泵在瞬間產生振動。在轉子不對中故障時，兩個相鄰的轉子軸中心線會產生傾角偏差。由于出現了故障，離心泵的轉子在運行時容易出現一系列的動態影響，這些影響因素包括軸承損壞、聯軸器偏轉、軸向彎曲等，從而使離心泵出現了異常的振動和噪聲[1] 。

（二）離心泵葉輪故障

在離心泵運行時，流體介質在流經葉輪時會發生水力沖擊，隨后形成幾倍頻的壓力脈動，這種脈動會被傳送到離心泵泵體，并使其振動，其頻率為葉片的流速。當葉片因磨損或破裂時，葉輪的轉速或壓力脈動表示葉輪的外徑與導向葉尖的間距過短，造成不能滿足渦流的要求。葉片通過頻率是葉片數量和工作頻率的乘積。氣蝕是由于葉輪入口流體流量急劇增加，此時所形成的壓強小于工作溫度下的飽和壓力，致使部分液體蒸發，形成氣蝕。當氣泡接觸到高壓區域時，受到的壓力會驟然凝固，周圍的液體會被填充到這里，從而產生水壓。由于持續受到局部的撞擊，材料的表面會逐漸疲勞，最終造成金屬表面的剝蝕，也就是各種尺寸的蜂窩狀蝕孔，這種蝕孔不但會對金屬零件造成損傷，而且會造成化學腐蝕，造成設備的氧化。空化過程中的非平穩特性，除了引起泵的振動、噪聲外，還會使氣泡阻塞葉輪通道，造成揚程和流量的同步下降，從而影響效率。

（三）離心泵滾動軸承故障

滾動軸承的故障形式多種多樣，其中最常見的有：疲勞脫落（點蝕）、磨損和粘接。點蝕是指在滾動軸承工作時，由于受交流載荷的影響，滾動體與滾道之間會產生較大的摩擦應力，使其表面產生較大的疲勞源，從而產生微小的裂紋，但由于材料硬度高、脆性大，使其無法向更深的方向發展，從而使表面產生微小的麻點。如果故障加劇，軸承的金屬表面出現了片狀剝落，產生了一個凹坑，如果軸承繼續工作，就會出現更大的裂紋。由于疲勞點蝕在運行過程中會產生沖擊負荷，使離心泵的工作性能更加惡化。磨損是指滾動軸承內部的相互接觸的表面因相對移動而引起的摩擦，從而引起金屬的形狀、尺寸和性能的變化。如果磨損量加大，則會造成軸承間隙的增大，表面粗糙度升高，不但影響了軸承的運行精度，而且還會加大離心泵的振動、噪聲。粘接是指金屬在某一表面相互粘連的過程，其主要原因是潤滑不良、重載、高速、高溫等。輕微的粘接和嚴重的粘接稱為擦傷和燒穿。在較大的條件下，粘接狀況會引起振動、噪聲的大幅增加，使設備在大部分時間內無法正常工作。滾動軸承也存在著斷裂、腐蝕、塑形變形、保持架破損等故障，這些故障都會導致軸承溫度升高、振動劇烈、噪聲大，需要對其進行有效的維修[2] 。

（四）離心泵設備松動故障

在正常運轉時，離心泵不會有異常聲音，如果有異常響聲或振幅比較大，就說明離心泵有問題。離心泵故障的原因有很多，有可能是由于地腳螺栓松動，導致產生振動，若不能及時處理，將導致部件損壞。如果離心泵的葉輪有松動或轉動不均勻，應由專門的人員進行糾正，以免造成葉片的損傷。當離心泵發生故障時，需要進行定期維修，以保證正常工作。

（五）離心泵電機故障

油田化工用離心泵電動機的故障類型為轉子不平衡和偏心轉子的故障。轉子不平衡故障，其主要原因是轉子零件的重心偏移。油田化工離心泵的內轉子由幾個轉臺和一個轉軸構成，轉臺在運行時很容易發生偏移，導致轉子失去平衡。而偏心轉子的故障則有兩類：定子心的差異和轉子心的差異。但這兩種情況都會引起轉子的頻率振動。因此，油田化工用離心泵出現偏心轉子故障時，對于電動機的故障，需要進行重心的調整，加強日常的管理，并能及時地解決這些問題。通過合理的負荷調節，確保了離心泵的穩定和正常運行。

（六）離心泵機械密封故障

機械密封又稱為端面密封，其作用是防止液體滲漏，是一種適用于轉動設備的軸封設備。機械密封由動環、靜環、壓緊元件、密封等組成。端面密封故障的主要表現為磨損、熱裂、變形和破損；彈簧等壓力部件的故障表現為松弛、斷裂和腐蝕。在離心泵工作過程中，機械密封的故障表現為振動、發熱、磨損，最終出現液體介質滲漏[3] 。

三、油田離心泵存在故障的維修策略

（一）離心泵故障診斷模式

一是故障后診斷。通常用于設備故障無法正常工作的診斷方法。其降低了維護工人的技術水平，降低了維修成本，但是由于停運造成的損失更大。二是定期維修診斷。根據設備的實際操作狀況，進行定期維修。該方法能有效地降低或預防設備的故障，并能保證長期的維護工作。但是，存在著機械設備利用率低、勞動強度大、維護費用高的弊端。三是預知性診斷維修。故障診斷與維修是最好的辦法，可以幫助有關人員及早了解設備的工作狀況，并有針對性地進行維修。該方法具有效率高、經濟性好、節約維修成本等特點。

（二）離心泵運轉聲響處理措施

由于各種因素的影響，離心泵在運行過程中會出現噪聲或振動過大等問題。這是機械和液體的問題，因為離心泵軸長期運行，會有一定的壓力、彎折，會造成嚴重的摩擦，而且泵座也有可能在長期使用中出現松動，從而引起共振，所以需要對這些問題進行詳細的檢查，找出問題所在，并將其擰緊。在施工過程中，也要嚴格按照規范和標準來進行，力求從根本上解決這類問題。

（三）離心泵平衡裝置的故障檢測維修

在離心泵的平衡裝置中，長期使用會產生磨損，而且隨著磨損程度的增加，其表面會產生一些不均勻的變化。通過檢查，可以發現問題所在，要求維修人員及時進行焊接或研磨，解決出現在泵體部位的凹凸狀況。維修完畢后，應將密封墊置于泵外殼與平衡環連接處，以防止已修復過的平衡器再次發生磨損。在維修時，要注意的是，要排除人工打磨、補焊造成的不平整現象。當離心泵的平衡器出現了很大的損傷時，需要及時更換，盲目維修只會給以后的安全和經濟造成損害。

（四）離心泵軸承溫度的故障檢測維修

離心泵軸承在高速運行時，由于長期的摩擦，會產生大量的熱量，超過一定的熱負荷，會引起各種故障，特別是高溫會加速離心機的零件和結構的磨損。所以，有關部門和維修工要隨時進行檢查，使離心軸承在高速運行期間所產生的熱量維持在正常的范圍之內。對已造成損害的設備應進行替換，在檢查期間，若出現明顯的軸向竄動現象，應將一層適當的、平滑的襯墊置于平衡環機構和平衡器之間，作為間隔載體，使轉子能夠平穩地工作。

（五）啟動故障、啟動負荷大的優化措施

對于這類故障，需要對吸附管的密封性能進行仔細的檢驗和分析。最常見的問題就是有異物，如果吸管中有大量的氣體，很有可能會導致漩渦被吞噬，甚至被掩埋。轉子的擺動很大。離心泵工作時，需要使用轉子，但往往會產生轉子漏氣太大，這主要是由于操作上的問題，也可能是由于平衡管不穩而引起的。在離心泵的故障中，此類故障較為普遍，應嚴格遵守有關操作規范，科學合理地操作[4]。

（六）積極性維護管理技術

積極性維修技術是指針對離心泵的故障與事故，根據故障原因，制訂有針對性的維修工作方案，及時解決問題。在對離心泵的維修和檢修中，如果發現某一參數、零部件、運行狀況出現了不正常的情況，工作人員要根據故障的具體情況及時解決。采用主動維修技術，使離心泵的設計問題得到了有效解決。采用積極性維修管理技術，可以有效地提高離心泵的使用壽命，避免頻繁維修、更換，從而減少油田的生產成本，提高油田生產的經濟效益。

（七）預防性維護技術

預防性維護技術是指在一段時間內，在機器沒有出現故障的前提下，進行一次全面的檢修和檢測，以防止出現故障，保證機器的運行狀況。在實施離心泵的預防性維護技術時，要合理安排維護周期，并依據其使用年限、以往的故障記錄等內容，對其進行全面維護，并制定相應的維護方案，以便及時發現和解決這些問題。采用預防性維護技術可以降低離心泵運行中的安全風險，防止出現嚴重的事故。同時，對離心泵的維護資源進行綜合利用，可以有效降低維護成本，避免造成不必要的資源和經濟損失。

（八）離心泵聯軸器間隙的故障檢測維修

應充分考慮聯軸器間隙對轉子運動的影響，發現故障應及時調整和維修，由于軸承在加熱時會產生膨脹，因此，在設置接頭間隙時，需要稍大于標準值，以保證其在操作中的穩定。

（九）防范人為因素

首先，提升操作人員的安全生產責任意識，規范他們操作設備的行為方法，并按照規范的要求來完成所有的工作。其次，要建立和完善維修管理體系，實行崗位職責，嚴格執行維修工作的各項內容。另外，做好機器維護和操作技術的培訓，提高員工的綜合素質。建立考核制度，嚴格落實考核制度，將考核結果與薪酬、獎金等相結合，是激勵員工工作積極性的一種有效途徑[5] 。

結束語

總而言之，要想改善離心泵在油田中的應用效果，就需要從故障頻繁出現的原因出發，從多個方面提高診斷精度。對于離心泵的維修與保養，通常是在油田的設備大修階段進行的，對離心泵實施了全面的維修保養，可以大大提高離心泵的工作質量，適應油田工作的實際需求。

參考文獻：

[1]蔣衍志.油田離心泵故障原因與維修分析[J].中國設備工程，2022（15）：180-182.

[2]李柄璋.離心泵故障原因分析與維修策略[J].河北農機，2022（12）：31-33.

[3]王皓.離心泵故障原因分析與維修策略[J].中國設備工程，2022（24）：162-164.

[4]張穎.探討離心泵常見故障檢測與維修[J].中國設備工程，2020（16）：159-160.

[5]徐偉族.離心泵故障原因分析與維修策略[J].名城繪，2019（02）：35.