国外离心泵技术标准先进性研究

(中国石油北京油气调控中心，北京 100007)

国外离心泵技术标准先进性研究

丁俊刚

(中国石油北京油气调控中心，北京 100007)

为了减少离心泵故障率，降低维护成本，全面梳理了国内外离心泵运行管理标准。从离心泵设计安装、运行管理和维护修理等三个方面，深入研究了国内外离心泵技术标准国的差异。系统阐述了俄罗斯标准、美国标准和ISO标准的先进性，包括泵与出入口管道的连接要求、泵房通风系统控制逻辑关系、泵基础下陷情况监测、泵紧急停车的情形、泵检测维修周期以及泵轴承箱和泵轴的振动幅度和速度限制等。最后，针对借鉴国外标准先进理念，提高我国离心泵运行管理标准水平，以及加强标准制修订工作，提出了建议。

离心泵 标准 运行 维护 通风 振动 密封

0 引言

离心泵是输油管道系统的动力源，文献[1-2]侧重于离心泵运行过程中出现的问题及应对措施，例如机械密封失效、轴瓦温度超高、泵轴震动超标、电机过热、泵效偏低等。基于离心泵的技术工作原理和历史运行经验，建立高质量、科学可靠、适用于生产实际的离心泵运行维护标准，可有效地减少离心泵故障，降低维护成本[3]。通过开展国内外标准差异分析，研究借鉴国外标准中先进的条款内容和技术指标，对于提升我国管道行业标准技术水平具有重要意义。以离心泵运行维护修理为例，深入研究国内外标准存在的差异，理解国外标准的先进理念，从而为我国标准的制修订工作提供参考。国内外标准见表1。

表1 离心泵运行维护修理国内外标准目录

1 泵设计安装

1.1 泵安装要求

GB 50275规定了叶轮在泵体内前轴向、后轴向间隙，滚动轴承与端盖间的轴向间隙，以及组装填料密封径向总间隙等。SY 4201.1规定了泵底座、地脚螺栓、垫铁施工要求，以及泵轴找正和纵向、水平安装水平偏差等。但针对泵与出入口管道的连接要求，国内标准无规定。俄罗斯标准Р Д 153-39.4-056-2000规定泵安装适应保证：提升泵入口短管前的管道直线段，倾斜度不低于0.005；泵入口处管道和泵入口短管之间的渐缩性不超过12°；泵入口短管和泵出口管道之间的扩散性不超过10°，具有借鉴意义。

1.2 泵修理试运行

Q/SY GD0028规定泵机组大修后应带负荷连续运行72h；俄罗斯标准Р Д 153-39ТН-008-1996规定泵小修后试运行8h，中修和大修后试运行72h视为验收并投入运行，并记录泵运行参数，与修理前测试值进行对比，编写修理质量报告。小修指更换部件，中修指根据故障诊断和工作时间更换限制性部件，大修指接近设备使用寿命进行的维修。俄罗斯标准更为合理。

1.3 泵叶轮切削

针对泵叶轮切削，国内标准无规定。俄罗斯标准Р Д 153-39.4-056-2000规定泵主叶轮和可拆卸叶轮车削可不超过20%，以保证泵额定运行状态或优化运行状态。如果切削量超过20%，应与规定工艺输送方案进行技术经济论证。

1.4 泵房通风系统

针对泵房通风系统，国内标准为引用标准，可操作性不强。例如GB 50253规定输油站泵房通风应符合GBJ 19-1987《采暖通风与空气调节设计规范》和SH 3004-2011《石油化工采暖通风与空气调节设计规定》，输油泵房宜设置机械通风设施，通风次数宜为10次/h。

俄罗斯标准РД 153-39.4-056-2000规定通风系统检验每年进行一次；可燃气体浓度达到燃烧最低浓度10%时，可利用气体分析传感器启动备用紧急通风系统；在工作通风机故障情况下，可利用手动和远程装置，启动备用通风机；泵房已发生火灾情况下，自动断开通风装置。针对通风系统检验周期和控制逻辑关系，俄罗斯标准具有借鉴意义。

俄罗斯标准РД 153-39.4-056-2000规定超过300m3的泵房，通风方式应为上部20%区域的自然通风以及下部80%区域的机械通风，寒冷季节的进气通风为机械通风，温暖季节时的进气通风为自然通风；带有阀门和工艺管道的泵房，通风方式应为上部1/3区域的自然通风以及下部2/3区域的机械通风，进气通风为自然通风，下部区域机械通风次数为8次/ h。针对通风次数，中俄标准基本一致。针对通风方式，俄罗斯标准具有借鉴意义。

2 泵运行管理

2.1 泵运行控制参数

针对泵运行控制参数，国内外标准基本一致，包括泵出口压力、给油泵运行状态、泵和电机运行温度、泵壳体温度、润滑油工作压力、泵轴震动等，此外俄罗斯标准О Р 07.00-60.30.00-КТН-010-1-2000规定应监控泵房内有害气体浓度、泵房洪水和火灾可能性、通风机/抽风机运行状态、无抽风机房间空气压力和未完成的启动或停机程序处理等，具有借鉴意义。

2.2 禁止启动泵的情形

Q/SY GD 0028侧重泵启动前的检查和准备工作，例如确认所有阀门、仪表、保护监控系统、高低压变频系统、软启动装置和污油系统等正常可靠。俄罗斯标准РД 153-39.4-056-2000规定以下情形禁止启动泵：泵未填充液体；放空排流装置未启动；润滑油油系统未启动；原油进入润换油系统；填料密封损坏；泵出口单向阀损坏等。建议借鉴俄罗斯标准进行补充完善。

2.3 泵紧急停车的情形

Q/SY GD 0028侧重就地停机和站控停机操作规程。俄罗斯标准РД 153-39.4-056-2000规定以下情形泵应紧急停车：设备、工艺管道面临洪水灾害或存在泄漏威胁；转动部件起火或产生火花；中心控制室发现泵操作人员状况信息消失可能引起紧急情况；原油进入润滑油系统等。建议借鉴俄罗斯标准进行补充完善。

2.4 泵基础下陷情况监测

针对泵基础下限情况监测，国内标准无规定。俄罗斯标准Р Д 153-39.4-056-2000规定新泵第1年运行期间，每月检查基础下陷情况。若一年后仍发现基础下陷，每三个月进行一次监测。停止下陷后每隔6个月检查一次。如发现泵基础下陷，应测定和评估泵短管和配件的附加应力，采取降低附加应力的措施，例如切除不重要管段、安装过渡线轴、使用补偿器、浇灌基础等。俄罗斯标准具有借鉴意义。

2.5 润滑油系统

Q/SY GD0028规定检查润滑油泵出口压力应在0.1～0.3MPa，检查润滑油温度应在15～50℃。俄罗斯标准О Р 07.00-60.30.00-КТН-010-1-2000规定润滑油工作温度应在介于35～55℃，工作压力应在0.03～0.08MPa；针对“润滑油工作温度”，俄罗斯标准更为严格。

2.6 轴密封系统

GB 50275和SY 4201.1规定机械密封泄漏量不应大于5ml/h；Q/SY GD0028规定检查输油泵轴密封泄漏量是否在规定范围内，机械密封≤10滴/分；螺旋密封≤10滴/分；填料密封≤30滴/分。

俄罗斯标准РД 153-39.4-056-2000规定端面密封合格的标准是通过容积法测量的泄漏值不得超过0.3·10-3立方米/小时(0.3升/小时)。API Std 682规定在密封腔压力等于或小于密封泄漏临界压力设定值条件下，密封系统应运行至少25000h而无需替换；所有类型密封系统最大滤过值为1000ml/m3；提出了以水、丙烷、20%氢氧化钠溶液和煤油四种介质测试密封是否合格的试验程序，机械密封最低性能指标是允许泄漏量满足：

1) 使用EPA 21方法，蒸气浓度低于1000ml/m3；

2) 通过密封表面的流体平均泄漏速率小于5.6g/ h。

关于轴密封系统，国外标准优于国内标准，国内标准侧重于泄流量，国外标准在此基础上还规定了使用寿命，以及使用水、丙烷、20%氢氧化钠溶液和煤油四种介质测试密封是否合格的试验程序。

2.7 离心泵噪音(声压等级)

Q/SY GD0028规定输油泵机组正常噪音(声压级)数值应根据操作人员累计停留时间确定，停留时间为4h、2h、1h分别对应为88dB、91dB和94dB。API Std 610仅作原则性规定，“卖方应提供设备按音带分级的最大声压力和声力等级数据，卖方提供的设备应符合规定的最大允许声压力等级”。关于离心泵噪音(声压等级)，Q/SY GD0028有明确定量规定，国外标准仅有定性规定，国内标准优于国外标准。

2.8 轴承箱视油液位

API Std 610规定轴承箱应配备一个容量至少为12dl体积的可视恒油位注油器，其上有确定油位的定位器、耐热玻璃的盛油器和金属丝网保护罩。应准确定出适当油位的永久性标记，并用耐久的金属标牌，在铸件上铸出标记，或用其他耐久的方法将适当油位清晰的标志在轴承箱外面。Q/SY GD0028规定泵轴承润滑油视镜(视油箱)液位为1/2；Q/SY GD0081.1-2002规定泵轴承润滑油视镜液位为1/2～2/3；轴承采用润滑油润滑时，油位应处于最高油位和最低油位之间，一般在视窗1/2～2/3之间。关于轴承箱视油液位，国内外标准规定基本相同，国外标准侧重视油器的标记(金属标牌)。

3 泵维护修理

3.1 泵检测维修周期

Q/SY GD 0028规定泵累计运行时间分为2000h和8000h维护。俄罗斯标准Р Д 153-39Т Н-008-1996规定泵效率评估周期为2000h。俄罗斯标准РД 153-39.4-056-2000规定应检测泵效率和压力值相对基础值下降情况，水平泵和垂直泵的压力值相对于基础值分别下降5～6%和7%以上，或者泵效率下降2～4%时，泵应进行维修。俄罗斯标准具有借鉴意义。

3.2 评估泵容许汽蚀余量

针对评估泵容许汽蚀余量，国内标准无规定。俄罗斯标准Р Д 153-39.4-056-2000规定以下情形应评估泵容许汽蚀余量：叶轮切削超过20%；泵压力值相对基础值下降10%以上；泵改型导致叶轮吸入端的泵流通面积或缝隙密封结构发生变化；原油粘度增加流动性能变差；新泵或大修后泵的启动；泵额定转速发生变化。俄罗斯标准具有借鉴意义。

3.3 泵振动幅度/速度

API Std 610规定离心泵振动值在最佳效率点流量附近最小，随着流量的增大或减小而增加；泵振动变化随能量密度、比转速和汽蚀比转速的增加而增加；超出泵的优先工作区，但在允许工作区内的各流量点振动的允许增加量为30%。轴承箱的总振动测量用均方根(RMS)速度表示，mm/s；泵轴振动测量用位移峰值表示，mµ。悬臂泵和两端支承泵的振动限制见表2，立式悬吊泵的振动限制见表3。

表2 悬臂泵和两端支承泵的振动限制

表3 立式悬臂泵的振动限制

备注：Vu测量的未滤波速度；Au测量的未滤波位移的振幅；n转速，r/min。

ISO 9905-1994规定的泵振动限制见表4。

表4 水平式多级叶轮泵振动程度限制

备注：水平式泵振动测量条件是在泵轴承房间，旋转速率±5%和流速±5%且不发生气蚀条件下测量某一工况点。

ISO 5199-2001规定的泵振动限制见表5。

表5 泵振动最大允许值

俄罗斯标准Ⅲ规定了输油泵机组振动标准见表6。

Q/SY GD0028规定泵轴承和电机轴承振幅正常值<0.05mm，报警值为0.05mm；输油泵机组振动速度值应满足表7规定。

表7 输油泵机组的振动速度值

国内外标准关于泵轴振幅和振动速度指标基本相当，国外标准更为详尽，主要表现在：针对轴承箱和泵轴分别进行振动幅度和速度的限制；指出泵振动的影响因素，以及超出泵额定工作区情况下泵振动的允许增加值。

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">文章编号：1008-7818(2014)03-0019-04

1008-7818(2014)03-0019-04

丁俊刚 (1982－) ，男，甘肃武山人，工程师，学士，现从事输油管道调度运行工作。