國(guó)外離心泵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)性研究

(中國(guó)石油北京油氣調(diào)控中心，北京 100007)

國(guó)外離心泵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)性研究

丁俊剛

(中國(guó)石油北京油氣調(diào)控中心，北京 100007)

為了減少離心泵故障率，降低維護(hù)成本，全面梳理了國(guó)內(nèi)外離心泵運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)。從離心泵設(shè)計(jì)安裝、運(yùn)行管理和維護(hù)修理等三個(gè)方面，深入研究了國(guó)內(nèi)外離心泵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)的差異。系統(tǒng)闡述了俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)和ISO標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性，包括泵與出入口管道的連接要求、泵房通風(fēng)系統(tǒng)控制邏輯關(guān)系、泵基礎(chǔ)下陷情況監(jiān)測(cè)、泵緊急停車(chē)的情形、泵檢測(cè)維修周期以及泵軸承箱和泵軸的振動(dòng)幅度和速度限制等。最后，針對(duì)借鑒國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)理念，提高我國(guó)離心泵運(yùn)行管理標(biāo)準(zhǔn)水平，以及加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作，提出了建議。

離心泵 標(biāo)準(zhǔn) 運(yùn)行 維護(hù) 通風(fēng) 振動(dòng) 密封

0 引言

離心泵是輸油管道系統(tǒng)的動(dòng)力源，文獻(xiàn)[1-2]側(cè)重于離心泵運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施，例如機(jī)械密封失效、軸瓦溫度超高、泵軸震動(dòng)超標(biāo)、電機(jī)過(guò)熱、泵效偏低等?；陔x心泵的技術(shù)工作原理和歷史運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，建立高質(zhì)量、科學(xué)可靠、適用于生產(chǎn)實(shí)際的離心泵運(yùn)行維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，可有效地減少離心泵故障，降低維護(hù)成本[3]。通過(guò)開(kāi)展國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)差異分析，研究借鑒國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)中先進(jìn)的條款內(nèi)容和技術(shù)指標(biāo)，對(duì)于提升我國(guó)管道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)水平具有重要意義。以離心泵運(yùn)行維護(hù)修理為例，深入研究國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)存在的差異，理解國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)理念，從而為我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作提供參考。國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 離心泵運(yùn)行維護(hù)修理國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)目錄

1 泵設(shè)計(jì)安裝

1.1 泵安裝要求

GB 50275規(guī)定了葉輪在泵體內(nèi)前軸向、后軸向間隙，滾動(dòng)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(guī)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(duì)泵與出入口管道的連接要求，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)規(guī)定。俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)Р Д 153-39.4-056-2000規(guī)定泵安裝適應(yīng)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(guò)12°；泵入口短管和泵出口管道之間的擴(kuò)散性不超過(guò)10°，具有借鑒意義。

1.2 泵修理試運(yùn)行

Q/SY GD0028規(guī)定泵機(jī)組大修后應(yīng)帶負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行72h；俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)Р Д 153-39ТН-008-1996規(guī)定泵小修后試運(yùn)行8h，中修和大修后試運(yùn)行72h視為驗(yàn)收并投入運(yùn)行，并記錄泵運(yùn)行參數(shù)，與修理前測(cè)試值進(jìn)行對(duì)比，編寫(xiě)修理質(zhì)量報(bào)告。小修指更換部件，中修指根據(jù)故障診斷和工作時(shí)間更換限制性部件，大修指接近設(shè)備使用壽命進(jìn)行的維修。俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)更為合理。

1.3 泵葉輪切削

針對(duì)泵葉輪切削，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)規(guī)定。俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)Р Д 153-39.4-056-2000規(guī)定泵主葉輪和可拆卸葉輪車(chē)削可不超過(guò)20%，以保證泵額定運(yùn)行狀態(tài)或優(yōu)化運(yùn)行狀態(tài)。如果切削量超過(guò)20%，應(yīng)與規(guī)定工藝輸送方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證。

1.4 泵房通風(fēng)系統(tǒng)

針對(duì)泵房通風(fēng)系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)為引用標(biāo)準(zhǔn)，可操作性不強(qiáng)。例如GB 50253規(guī)定輸油站泵房通風(fēng)應(yīng)符合GBJ 19-1987《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》和SH 3004-2011《石油化工采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)定》，輸油泵房宜設(shè)置機(jī)械通風(fēng)設(shè)施，通風(fēng)次數(shù)宜為10次/h。

俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)РД 153-39.4-056-2000規(guī)定通風(fēng)系統(tǒng)檢驗(yàn)每年進(jìn)行一次；可燃?xì)怏w濃度達(dá)到燃燒最低濃度10%時(shí)，可利用氣體分析傳感器啟動(dòng)備用緊急通風(fēng)系統(tǒng)；在工作通風(fēng)機(jī)故障情況下，可利用手動(dòng)和遠(yuǎn)程裝置，啟動(dòng)備用通風(fēng)機(jī)；泵房已發(fā)生火災(zāi)情況下，自動(dòng)斷開(kāi)通風(fēng)裝置。針對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)檢驗(yàn)周期和控制邏輯關(guān)系，俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)具有借鑒意義。

俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)РД 153-39.4-056-2000規(guī)定超過(guò)300m3的泵房，通風(fēng)方式應(yīng)為上部20%區(qū)域的自然通風(fēng)以及下部80%區(qū)域的機(jī)械通風(fēng)，寒冷季節(jié)的進(jìn)氣通風(fēng)為機(jī)械通風(fēng)，溫暖季節(jié)時(shí)的進(jìn)氣通風(fēng)為自然通風(fēng)；帶有閥門(mén)和工藝管道的泵房，通風(fēng)方式應(yīng)為上部1/3區(qū)域的自然通風(fēng)以及下部2/3區(qū)域的機(jī)械通風(fēng)，進(jìn)氣通風(fēng)為自然通風(fēng)，下部區(qū)域機(jī)械通風(fēng)次數(shù)為8次/ h。針對(duì)通風(fēng)次數(shù)，中俄標(biāo)準(zhǔn)基本一致。針對(duì)通風(fēng)方式，俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)具有借鑒意義。

2 泵運(yùn)行管理

2.1 泵運(yùn)行控制參數(shù)

針對(duì)泵運(yùn)行控制參數(shù)，國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)基本一致，包括泵出口壓力、給油泵運(yùn)行狀態(tài)、泵和電機(jī)運(yùn)行溫度、泵殼體溫度、潤(rùn)滑油工作壓力、泵軸震動(dòng)等，此外俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)О Р 07.00-60.30.00-КТН-010-1-2000規(guī)定應(yīng)監(jiān)控泵房?jī)?nèi)有害氣體濃度、泵房洪水和火災(zāi)可能性、通風(fēng)機(jī)/抽風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、無(wú)抽風(fēng)機(jī)房間空氣壓力和未完成的啟動(dòng)或停機(jī)程序處理等，具有借鑒意義。

2.2 禁止啟動(dòng)泵的情形

Q/SY GD 0028側(cè)重泵啟動(dòng)前的檢查和準(zhǔn)備工作，例如確認(rèn)所有閥門(mén)、儀表、保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)、高低壓變頻系統(tǒng)、軟啟動(dòng)裝置和污油系統(tǒng)等正?？煽俊６砹_斯標(biāo)準(zhǔn)РД 153-39.4-056-2000規(guī)定以下情形禁止啟動(dòng)泵：泵未填充液體；放空排流裝置未啟動(dòng)；潤(rùn)滑油油系統(tǒng)未啟動(dòng)；原油進(jìn)入潤(rùn)換油系統(tǒng)；填料密封損壞；泵出口單向閥損壞等。建議借鑒俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行補(bǔ)充完善。

2.3 泵緊急停車(chē)的情形

Q/SY GD 0028側(cè)重就地停機(jī)和站控停機(jī)操作規(guī)程。俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)РД 153-39.4-056-2000規(guī)定以下情形泵應(yīng)緊急停車(chē)：設(shè)備、工藝管道面臨洪水災(zāi)害或存在泄漏威脅；轉(zhuǎn)動(dòng)部件起火或產(chǎn)生火花；中心控制室發(fā)現(xiàn)泵操作人員狀況信息消失可能引起緊急情況；原油進(jìn)入潤(rùn)滑油系統(tǒng)等。建議借鑒俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行補(bǔ)充完善。

2.4 泵基礎(chǔ)下陷情況監(jiān)測(cè)

針對(duì)泵基礎(chǔ)下限情況監(jiān)測(cè)，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)規(guī)定。俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)Р Д 153-39.4-056-2000規(guī)定新泵第1年運(yùn)行期間，每月檢查基礎(chǔ)下陷情況。若一年后仍發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)下陷，每三個(gè)月進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)。停止下陷后每隔6個(gè)月檢查一次。如發(fā)現(xiàn)泵基礎(chǔ)下陷，應(yīng)測(cè)定和評(píng)估泵短管和配件的附加應(yīng)力，采取降低附加應(yīng)力的措施，例如切除不重要管段、安裝過(guò)渡線軸、使用補(bǔ)償器、澆灌基礎(chǔ)等。俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)具有借鑒意義。

2.5 潤(rùn)滑油系統(tǒng)

Q/SY GD0028規(guī)定檢查潤(rùn)滑油泵出口壓力應(yīng)在0.1～0.3MPa，檢查潤(rùn)滑油溫度應(yīng)在15～50℃。俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)О Р 07.00-60.30.00-КТН-010-1-2000規(guī)定潤(rùn)滑油工作溫度應(yīng)在介于35～55℃，工作壓力應(yīng)在0.03～0.08MPa；針對(duì)“潤(rùn)滑油工作溫度”，俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)格。

2.6 軸密封系統(tǒng)

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

俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)РД 153-39.4-056-2000規(guī)定端面密封合格的標(biāo)準(zhǔn)是通過(guò)容積法測(cè)量的泄漏值不得超過(guò)0.3·10-3立方米/小時(shí)(0.3升/小時(shí))。API Std 682規(guī)定在密封腔壓力等于或小于密封泄漏臨界壓力設(shè)定值條件下，密封系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)行至少25000h而無(wú)需替換；所有類型密封系統(tǒng)最大濾過(guò)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(zhì)測(cè)試密封是否合格的試驗(yàn)程序，機(jī)械密封最低性能指標(biāo)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(guò)密封表面的流體平均泄漏速率小于5.6g/ h。

關(guān)于軸密封系統(tǒng)，國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)于國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)側(cè)重于泄流量，國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)在此基礎(chǔ)上還規(guī)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(zhì)測(cè)試密封是否合格的試驗(yàn)程序。

2.7 離心泵噪音(聲壓等級(jí))

Q/SY GD0028規(guī)定輸油泵機(jī)組正常噪音(聲壓級(jí))數(shù)值應(yīng)根據(jù)操作人員累計(jì)停留時(shí)間確定，停留時(shí)間為4h、2h、1h分別對(duì)應(yīng)為88dB、91dB和94dB。API Std 610僅作原則性規(guī)定，“賣(mài)方應(yīng)提供設(shè)備按音帶分級(jí)的最大聲壓力和聲力等級(jí)數(shù)據(jù)，賣(mài)方提供的設(shè)備應(yīng)符合規(guī)定的最大允許聲壓力等級(jí)”。關(guān)于離心泵噪音(聲壓等級(jí))，Q/SY GD0028有明確定量規(guī)定，國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)僅有定性規(guī)定，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)于國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)。

2.8 軸承箱視油液位

API Std 610規(guī)定軸承箱應(yīng)配備一個(gè)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(wǎng)保護(hù)罩。應(yīng)準(zhǔn)確定出適當(dāng)油位的永久性標(biāo)記，并用耐久的金屬標(biāo)牌，在鑄件上鑄出標(biāo)記，或用其他耐久的方法將適當(dāng)油位清晰的標(biāo)志在軸承箱外面。Q/SY GD0028規(guī)定泵軸承潤(rùn)滑油視鏡(視油箱)液位為1/2；Q/SY GD0081.1-2002規(guī)定泵軸承潤(rùn)滑油視鏡液位為1/2～2/3；軸承采用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑時(shí)，油位應(yīng)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(guān)于軸承箱視油液位，國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定基本相同，國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)側(cè)重視油器的標(biāo)記(金屬標(biāo)牌)。

3 泵維護(hù)修理

3.1 泵檢測(cè)維修周期

Q/SY GD 0028規(guī)定泵累計(jì)運(yùn)行時(shí)間分為2000h和8000h維護(hù)。俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)Р Д 153-39Т Н-008-1996規(guī)定泵效率評(píng)估周期為2000h。俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)РД 153-39.4-056-2000規(guī)定應(yīng)檢測(cè)泵效率和壓力值相對(duì)基礎(chǔ)值下降情況，水平泵和垂直泵的壓力值相對(duì)于基礎(chǔ)值分別下降5～6%和7%以上，或者泵效率下降2～4%時(shí)，泵應(yīng)進(jìn)行維修。俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)具有借鑒意義。

3.2 評(píng)估泵容許汽蝕余量

針對(duì)評(píng)估泵容許汽蝕余量，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)規(guī)定。俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)Р Д 153-39.4-056-2000規(guī)定以下情形應(yīng)評(píng)估泵容許汽蝕余量：葉輪切削超過(guò)20%；泵壓力值相對(duì)基礎(chǔ)值下降10%以上；泵改型導(dǎo)致葉輪吸入端的泵流通面積或縫隙密封結(jié)構(gòu)發(fā)生變化；原油粘度增加流動(dòng)性能變差；新泵或大修后泵的啟動(dòng)；泵額定轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)具有借鑒意義。

3.3 泵振動(dòng)幅度/速度

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

表2 懸臂泵和兩端支承泵的振動(dòng)限制

表3 立式懸臂泵的振動(dòng)限制

備注：Vu測(cè)量的未濾波速度；Au測(cè)量的未濾波位移的振幅；n轉(zhuǎn)速，r/min。

ISO 9905-1994規(guī)定的泵振動(dòng)限制見(jiàn)表4。

表4 水平式多級(jí)葉輪泵振動(dòng)程度限制

備注：水平式泵振動(dòng)測(cè)量條件是在泵軸承房間，旋轉(zhuǎn)速率±5%和流速±5%且不發(fā)生氣蝕條件下測(cè)量某一工況點(diǎn)。

ISO 5199-2001規(guī)定的泵振動(dòng)限制見(jiàn)表5。

表5 泵振動(dòng)最大允許值

俄羅斯標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ規(guī)定了輸油泵機(jī)組振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表6。

Q/SY GD0028規(guī)定泵軸承和電機(jī)軸承振幅正常值<0.05mm，報(bào)警值為0.05mm；輸油泵機(jī)組振動(dòng)速度值應(yīng)滿足表7規(guī)定。

表7 輸油泵機(jī)組的振動(dòng)速度值

國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于泵軸振幅和振動(dòng)速度指標(biāo)基本相當(dāng)，國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)更為詳盡，主要表現(xiàn)在：針對(duì)軸承箱和泵軸分別進(jìn)行振動(dòng)幅度和速度的限制；指出泵振動(dòng)的影響因素，以及超出泵額定工作區(qū)情況下泵振動(dòng)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(hào)：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(xué)士，現(xiàn)從事輸油管道調(diào)度運(yùn)行工作。