成品油管道離心式輸油泵的常見故障及處理

張 招

〔中國石化福建石油分公司 福建福州 350003〕

成品油管道離心式輸油泵的常見故障及處理

張 招

〔中國石化福建石油分公司 福建福州 350003〕

敘述了成品油輸油管道離心式輸油泵的構成、工作原理、性能曲線和合理配置，分述了輸油泵常見的不能啟動、不排液、不上液、流量減少、硬度力降低、功耗增大與電機發(fā)熱、泵震動或異常響動、軸承過熱、機械密封泄漏、轉子竄動大以及水擊等故障的原因，同時給出了相應的處理方法，認為提高輸油泵管理水平和操作人員素質，并予以充分重視，可提高泵的可靠性和利用率。

離心式輸油泵 構造 工作原理 故障 分析 解決措施

離心式輸油泵(以下簡稱離心泵)是管道輸油生產中的關鍵設備，特點是大型、高能耗、價格貴。泵機組的工作直接關系到輸油生產的安全、平穩(wěn)、高效。因此，搞清楚離心泵的構成、工作原理和性能等，深入分析離心泵的故障，并采取有效的防范措施具有重要意義。

1 離心泵的構成

離心泵主要由泵體、泵蓋、轉子部件、軸承部件及密封等幾部分組成。

1.1 泵體

泵的殼體為水平中開式，上部為泵蓋，下部為泵體。泵的進出口位于泵體的兩側，距泵中心的高度相同。壓水室采用雙窩殼結構以平衡徑向力。泵殼材料為鑄鋼。

1.2 轉子部分

泵的轉子部分主要由軸、葉輪、泄壓套和級間套等組成。軸由合金鋼經精密加工而成。葉輪采用不銹鋼經精密鑄造而成。葉輪與軸采用過渡配合，采用鍵聯(lián)接。葉輪采用兩半圓卡環(huán)進行軸向定位。

1.3 密封部分

密封部分主要包括泵內級間密封和軸封兩大部分。級間密封主要由可更換的葉輪密封環(huán)、泵體密封環(huán)來實現(xiàn)，運轉間隙較小，以減少液流從高壓區(qū)向低壓區(qū)泄漏。兩端軸封采用相同的單端面平衡型集裝式機械密封。

1.4 機械密封沖洗管路

機械密封沖洗液一般從第一級壓出室引出，經節(jié)流孔板后進入密封腔。沖洗冷卻密封端面后返回泵內。

1.5 聯(lián)軸器

聯(lián)軸器采用加長膜片彈性聯(lián)軸器。當機械密封需維修或更換時，只要拆下中間聯(lián)軸器即可進行，而不需打開泵蓋或拆下進、出口管線。

1.6 軸承

泵上裝有軸承部件甲和軸承部件乙各一套。部件甲為徑向滑動軸承，部件乙由徑向滑動軸承和一對向心推力球軸承組成。泵在運行中產生的徑向力及轉子的重量由兩端的徑向滑動軸承承受。泵在運行中的剩余軸向力由一對向心推力球軸承承受。

軸承采用自潤滑方式。軸承中設有油環(huán)、油環(huán)的下部浸沒在潤滑油中，通過油環(huán)隨軸轉動把潤滑油帶到軸承處。

軸承體上有散熱片，為風冷軸承部件。

在軸承體上裝有自動加油杯。當軸承室內的油位下降時，自動加油杯會自動將杯中的油加入潤滑油室中，以保持油室中的油位高度。

2 離心泵的工作原理

離心泵之所以能把介質送出是由于離心力的作用。離心泵在工作前必須進行灌泵，使泵體和進出口管線灌滿介質，形成真空狀態(tài)。當葉輪快速轉動時，葉片促使泵腔內的介質很快旋轉，旋轉

著的介質在離心力的作用下從葉輪中飛出，泵內的介質被拋出后，葉輪的中心部分形成真空區(qū)域。介質源在大氣壓力(或靜壓)的作用下通過管網壓到泵的入口管線內。這樣不斷循環(huán)，就可以實現(xiàn)連續(xù)輸送介質。在此值得一提的是：離心泵啟動前一定要對泵進行排氣，使泵腔內充滿介質以后，方可啟動，否則將造成泵體發(fā)熱、振動、抽空等現(xiàn)象，出現(xiàn)氣蝕對離心泵造成損壞發(fā)生設備事故！

3 離心泵的性能曲線

離心泵的性能參數(shù)有：流量Q、揚程H、軸功率P、額定轉速N、氣蝕余量NPSH和效率E，并在它們之間存在著一定的數(shù)學關系，它們間的量值變化關系可用曲線來表示，這種曲線稱為離心泵的性能曲線。

離心泵性能參數(shù)之間的相互變化關系及相互制約性，首先以泵的額定轉速為先決條件。

離心泵性能曲線主要有三條：揚程—流量關系曲線、功率—流量關系曲線及效率—流量關系曲線。

3.1 揚程—流量關系曲線

它是離心泵的基本性能曲線。轉速比小于80的離心泵曲線具有上升和下降的特點(即中間凸起，兩邊下彎)，稱駝峰性能曲線。轉速比在80～150之間的離心泵是平坦的性能曲線。轉速比在150以上的離心泵是陡降形性能曲線。一般而言，當流量小時，揚程就高，隨著流量的增加揚程就逐漸下降。

3.2 功率—流量關系曲線

軸功率是隨著流量而增加的。當流量Q=0時，相應的軸功率并不等于零，而為一定值(約為正常運行的60 %左右)，主要用于機械損失。此時離心泵里充滿輸送介質，如果長時間運行，會導致泵內溫度不斷升高，泵殼和軸承會迅速發(fā)熱，嚴重時可能使泵體產生熱力變形，稱為“憋壓”，此時揚程為最大值。當泵的出口閥逐漸打開時，流量就會逐漸增加，軸功率亦緩慢增加。因此，成品油管線的離心泵一般要求泵的出口閥需打開至中間位(大概10 %開度)，才能允許啟泵。

3.3 效率—流量關系曲線

該曲線像山頭形。當流量為零時，效率也等于零，隨著流量增大，效率也逐漸的增加，但增加到一定數(shù)值之后效率開始下降，即效率有一個最高值。在最高效率點附近，效率都比較高，稱為高效率區(qū)。

4 離心泵的合理配置

管道的流量就是泵站的排量，泵站的總揚程就是管道需要的總壓能，泵站—管道系統(tǒng)的工作點是在壓力供需平衡條件下，管道流量與泵站進、出站壓力等參數(shù)的交匯點。在設計和生產管理工作中，常用泵站特性曲線和管道特性曲線，求二者交點的方法，確定泵站的排量和進、出站壓力。

圖1 泵站—管道系統(tǒng)工作特性

圖1為泵站管道系統(tǒng)的工作曲線。圖中曲線C為泵站出站壓頭隨排量的變化曲線，G為管道特性曲線，忽略進站壓頭，二者的交點稱為系統(tǒng)的工作點，即泵站的排量QA，出站壓頭為HA。 離心泵和管道系統(tǒng)的經濟、高效進行，都需要根據管道輸送流量和管線特點進行合理配泵，以便企業(yè)在節(jié)能降耗的同時創(chuàng)造良好的經濟效益。

5 離心泵常見故障的原因及處理

離心泵常見故障分為水力故障和機械故障兩大類。認真分析離心泵的故障原因，熟練掌握處理方法，能夠有效地保證輸油管道的安全、平穩(wěn)運行。

5.1 泵不能啟動

(1)泵的聯(lián)鎖條件沒消除，需檢查泵的入口壓力低聯(lián)鎖情況。

(2)電動機或電源不正常，應檢查電源和電動機情況。

(3)泵被卡住，用手盤動聯(lián)軸器檢查，必要時解體檢查，消除動靜部分故障。

(4)泵的輔助設備準備不到位，需重新對泵復位，點擊“準備好”按鈕，檢查入口閥和出口閥是否開啟到位并具備允許啟泵信號，重新啟動。

(5)填料壓得太緊，放松填料。

5.2 泵不排液

(1)灌泵不足(或泵內氣體未排完)，重新灌泵。

(2)管線沿程摩阻高于泵提供的揚程，需切換大揚程的離心泵或者增泵。

(3)泵轉向不對，檢查旋轉方向。

(4)泵轉速太低，檢查轉速，提高轉速。

(5)過濾器濾網堵塞，檢查濾網，消除雜物。

(6)泵的汽蝕余量不足，降低泵的吸入高度。

5.3 泵吸不上液體

(1)吸入管道漏氣，檢查吸入側管道連接處及填料函密封情況。

(2)灌泵時吸入側氣體未排完，重新灌泵。

(3)吸入側突然被異物堵住，停泵處理異物。

(4)吸入大量氣體，檢查儲油罐液位是否太低，進行排氣。

5.4 流量減少

(1)灌泵不足(或泵內氣體未排完)，重新灌泵。

(2)管線沿程摩阻高于泵提供的揚程，切換大揚程的離心泵或者增泵。

(3)阻力損失增加，檢查管路及線路截斷閥等障礙。

(4)殼體和葉輪密封環(huán)磨損過大，更換或維修密封環(huán)及葉輪。

(5)其他部位泄漏，檢查軸封等部位。

(6)泵葉輪堵塞、磨損、腐蝕，進行清洗、檢查，更換。

5.5 壓力降低

(1)泵的汽蝕余量不足，需降低泵的吸入高度。

(2)液體密度、粘度與設計條件不符，檢查液體的物理性質。

(3)葉輪裝反(雙吸輪)，檢查葉輪。

(4)泵轉速太低，檢查轉速，提高轉速。

(5)殼體和葉輪密封環(huán)磨損過大，應更換或維修密封環(huán)及葉輪。

(6)操作時流量太大。處理方法：減少流量。

5.6 運行中功耗大 ，電機發(fā)熱

(1)液體密度、粘度與設計條件不符，檢查液體的物理性質。

(2)操作時流量太大，減少流量。

(3)葉輪與密封環(huán)、葉輪與泵殼有磨擦，檢查并修理。

(4)填料壓得太緊或干磨擦，放松填料，檢查水封管。

(5)軸承損壞，檢查修理或更換軸承。

(6)轉速過高，檢查驅動機和電源。

(7)泵軸彎曲，矯正泵軸。

(8)軸向力平衡裝置失敗，檢查平衡孔，回水管是否堵塞。

(9)聯(lián)軸器對中不良或軸向間隙太小，檢查對中情況和調整軸向間隙。

5.7 泵振動或異常聲響

(1)灌泵時吸入側氣體未排完，重新灌泵。

(2)泵葉輪堵塞、磨損、腐蝕，清洗、檢查、更換。

(3)潤滑不好或軸承潤滑油不干凈，添加、更換潤滑油。

(4)管路應力變形，校正泵的進出口管線。

(5)聯(lián)軸器對中不良，徑向或軸向間隙太大，檢查對中情況和調整徑向或軸向間隙。

(6)軸承損壞，檢查修理或更換軸承。

(7)泵軸彎曲，矯正泵軸。

(8)密封間隙過大，護圈松動，密封磨損，檢查、調整或更換密封。

(9)殼體變形，密封摩擦，支座或基礎共振，管路、機器共振，校正本體，加固基礎或管路。

5.8 軸承過熱

(1)軸瓦刮研不合要求，重新修理軸承瓦或更換。

(2)軸承間隙過小，調整軸承間隙或刮研。

(3)潤滑油量不足，油質不良，增加油量或更換潤滑油。

(4)軸承裝配不良，按要求檢查軸承裝配情況，消除不合要求因素。

(6)軸承磨損或松動，修理軸承。

(7)泵軸彎曲，矯正泵軸。

(8)甩油環(huán)變形，甩油環(huán)不能轉動，潤滑差，更新甩油環(huán)。

(9)聯(lián)軸器對中不良或軸向間隙太小，檢查對中情況和調整軸向間隙。

5.9 機械密封泄漏過大、發(fā)熱

(1)填料壓得太緊或磨擦，放松填料，檢查水封管。

(2)管路應力變形，校正泵的進出口管線。

(3)聯(lián)軸器對中不良或軸向間隙太小，檢查對中情況和調整軸向間隙。

(4)機械密封有故障，檢查機械密封。

(5)軸承磨損或松動，修理軸承。

(6)泵軸彎曲，矯正泵軸。

(7)水封圈與水封管錯位，重新檢查對準。

(8)沖洗液、冷卻不良，檢查沖洗冷卻循環(huán)管，更換沖洗液。

5.10 轉子竄動大

(1)操作不當，運行工況遠離泵的設計工況，嚴格操作，使泵始終在設計工況下運行。

(2)平衡不通暢，疏通平衡管。

5.11 發(fā)生水擊現(xiàn)象

(1)由于突然停電，造成系統(tǒng)壓力波動，出現(xiàn)排出系統(tǒng)負壓，溶于液體中的氣泡逸出使泵或管道內存在氣體，將氣體排凈。

(2)泵的出口閥關閉過快，緩慢關閉閥門。

6 離心泵故障的預防措施

(1)保證離心泵的潤滑良好。

(2)加強易損件的維護。

(3)流量變化平緩，一般不做快速大幅度調整。

(4)嚴格執(zhí)行操作規(guī)程，杜絕違章操作和野蠻操作。

(5)做好狀態(tài)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題及時分析處理。

(6)泵停運時及時進行保養(yǎng)和盤車。

(7)定期清理泵入口過濾器。

7 結束語

離心泵產生故障的原因可能是多方面的，但絕大多數(shù)與技術管理水平、安裝、保養(yǎng)、操作人員的素質及重視程度有關。若能得到充分重視，則能夠將離心泵的修理平均間隔時間延長，使泵的可靠性和利用率得到大幅度提高。

[1] 夏于飛，張國忠，卜文平.成品油管道的運行與技術管理[M].北京:中國科學技術出版社，2010.

[2] 竺柏康.油氣儲運[M].北京:中國石化出版社，1999.

[3] 姜衛(wèi)忠，黃新農.設備檢修安全[M].北京:中國石化出版社，2006.

[4] 聞建龍，鄧紹更，陳匯龍，等.離心輸油管線泵基于振動信號的故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測[J].水泵技術，2004，(01)：29-31.

2016-11-04。

張招(1983-)，男，本科，學士，2006年畢業(yè)于福建工程學院，機械設計制造及其自動化專業(yè)，工程師，現(xiàn)從事成品油管道生產調度運行管理工作。