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1、全面腐蚀控制第28卷第03期2014年03月19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)摘 要：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。
2、关键词：离心泵标准运行维护通风振动密封中图分类号：TH311 文献标识码：A 文章编号：1008-7818(2014)03-0019-04Advancement Research of Foreign Centrifugal Pump Technical StandardsDING Jun-gang(PetroChina Oil&Gas Pipeline Control Center,Beijing 100007,China)Abstract:In order to decrease failure rate and maintenance cost of centrifugal pumps,
3、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 centr
4、ifugal 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 in
5、spection,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
6、 strength the work of standards revision and development.Key words:centrifugal pumps;standards;operation;maintenance;vent;vibration;seal作者简介：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。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
7、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。技术技术专 论Monograph专 论MonographTOTAL CORROSION CONTROLVOL.28 No.03 MAR.2014201 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
8、。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 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 153-39-008-1996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
9、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 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
10、，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 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 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
11、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、泵和电机运行温表1 离心泵运行维护修理国内外标准目录标准类型标准编号标准名称国家标准GB 50275-2010风机、压缩机、泵安装工程施工及验收规范国家标准GB 50253-2003输油管道设计规范行业标准SY 4201.1-2007石油天然气建设工程施工质量验收规范 设备安装工程 第1部分：机泵类设备企
12、业标准Q/SY GD 0028-2011离心式输油泵机组操作维护修理规程ISO标准ISO 9905-1994离心泵技术规范-一级泵ISO标准ISO 5199-2002离心泵技术规范-二级泵美国标准API Std 610-2003石油、石化和天然气工业用离心泵美国标准API Std 682-2004泵-离心泵和旋转泵用周密封系统俄罗斯标准 153-39.4-056-2000干线输油管道的运营技术规程俄罗斯标准 153-39-008-1996石油输送站设备和设施的组织使用、技术维护和修理工艺手册俄罗斯标准OP 07.00-60.30.00-KTH-010-1-2000输油站工艺规程技术技术专 论M
13、onograph专 论Monograph全面腐蚀控制第28卷第03期2014年03月21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 07.00-60.30.00-010-1-2000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 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
14、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 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 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
15、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0.10.3MPa，检查润滑油温度应在1550。俄罗斯标准 07.00-60.30.00-010-1-2000规定润滑油工作温度应在介于3555，工作压力应在0.030.08MPa；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
16、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 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0.310-3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
17、，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
18、(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1/22/3；轴承采用润滑油润滑时，油位应处于最高技术技术专 论Monograph专 论M
19、onographTOTAL CORROSION CONTROLVOL.28 No.03 MAR.201422油位和最低油位之间，一般在视窗1/22/3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 153-39-008-1996规定泵效率评估周期为2000h。俄罗斯标准 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56%和7%以上，或者泵效率下降24%时，泵应
20、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 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
21、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，m。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轴承箱泵轴对于转速达3600r/min且每级吸收能力达300kW的泵：smmVu/0.3；对于转速超过3600r/mi且每级吸收能力达300kW的泵：参见经验图图29(P27)确定()mnAu5.06/102.5峰至峰不超过()mmmAu05.050峰至峰表3 立式悬臂泵的振动限制轴承箱泵轴smmVu/0.5()mnAu5.06/102.6峰至峰不超过()mmmAu1.0100峰至峰备注
22、：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转速n(r/min)轴中心线高度为h时最大振动速度值(mm/s)h225mmh225mmn18002.84.51800n45004.57.1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 泵振动最大允许值泵安装方式泵类型振动速度最大允许值(mm/s)轴中心线高度h225mm轴中心线高度h225mm刚性连接 水平式泵3.04.5柔性连接
23、水平式泵4.57.1所有形式 垂直式泵7.1俄罗斯标准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转速n(r/min)轴中心线高度为h时最大振动速度值(mm/s)h225mmh225mmn18002.84.51800n30004.57.1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。（下转第83页）技术技术专 论M
24、onograph专 论Monograph全面腐蚀控制第28卷第03期2014年03月83下，生产水形成水蒸汽与产液中的CO2一起，挥发到堵塞器与生产管柱形成的缝隙处，形成凝析水，造成严重的局部腐蚀，形成较深台地腐蚀，其原因可能是接触材质在微区电位的差异或者缝隙的不均匀性造成的；这种局部腐蚀的危害远远大于全浸造成的均匀腐蚀。4 对策及建议该生产井Y堵塞器腐蚀直接反映出该油田面临的腐蚀问题，生产水具有的强的点腐蚀倾向、较高的CO2含量、较高的作业环境温度都是该油田不可忽视的腐蚀因素，所以需引起作业方的高度重视。对Y接头可和堵塞器接触底部部分可用MPS 涂料进行内涂，或进行化学镀，在接头表面形成涂镀
25、层，阻挡其与流体接触，而Y堵塞器锚头摩擦部分也可以采用耐磨擦涂料进行处理，防止两部分发生电偶腐蚀。为防止产出液对油套环空之间的生产管柱外壁及套管内壁的腐蚀，为防止封隔器等可能形成缝隙的井下生产器的腐蚀，可在油套环空之间添加油套环空保护液，其中加入足量的气相缓蚀剂来防止水蒸汽携带CO2造成的局部腐蚀。参考文献1 邢洪宪,刘鹏,徐荣强等.海上油田密闭生产完井管柱技术分析J.石油机械,2008,36(5):74-75.2 郑金中,张成富,程心平等.用于177.8mm套管井的Y形生产管柱及配套工具J.石油机械,2012,40(9):62-75.3 张俊玲,王堃.高氯离子含量循环水腐蚀控制C.中国精细化
26、工协会第三届水处理化学品行业年会论文集,2007:100-103.4 周琦,徐鸿麟,周毅等.二氧化碳腐蚀研究进展J.兰州理工大学学报,2004,30(6):30-34.5 吕文奇,王木乐,陈书庆等.浅论油气田开发中硫化氢对钢材的腐蚀及对策C.油井管技术及标准化国际研讨会论文集,2012:66-70.6 Nesic S.LEE K J.The Effect of Trace Amount of H2S on CO2 Corrosion Investigated by using the EIS TechniqueC.Corrosion(05)Houston international TX:NA
27、CE,2005:630.7 LEE K J.A Mechanistic Modeling of CO2 Corrosion of Mild Steel in the Presence of H2SD.PhD Dissertation Ohio University,2004.8 陈建设,杨栋,付东宇等.耦合多电极矩阵传感器在局部腐蚀监/检测中的应用J.材料与冶金学报,2008,7(3):233-238.4 结论和建议通过借鉴国内外标准，针对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，提出如下建议：(1)借鉴俄罗斯标准，建议GB 50275和SY 4201.1规定泵与出入口管道的连接
28、要求；(2)借鉴俄罗斯标准，建议Q/SY GD0028规定泵修理后试运行时间、泵叶轮切削量；(3)借鉴俄罗斯标准，建议GB 50253补充完善泵房通风方式，以及通风系统检验周期和控制逻辑关系；(4)借鉴俄罗斯标准，建议Q/SY GD0028补充完善泵运行控制参数、禁止启动泵的情形、泵紧急停车的情形、泵基础下陷情况监测、泵检测维修周期和评估泵容许汽蚀余量等内容；(5)建议进一步研究API Std 682中使用水、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的适用性；(6)借鉴美国标准，建议针对轴承箱和泵轴分别进行振动幅度和速度的限制，以及超出泵额定工作区情况下泵振动的允许增加
29、值。(作者单位：中石化胜利油田采油工程处)参考文献1 何立新,靳新卫.KDY型输油泵运行故障分析及改进措施J.油气储运,2007,26(9):51-52.2 游天明.苏尔寿泵机组故障分析与处理J.中国设备工程,2009,(10):23-25.3 王曙光,刘聚昌.浅谈输油泵的使用管理C.第一届石油装备学术交流年会,张家界,1996年7月,44-49.表6 输油泵机组的振动速度值振动速度均方值(mm/s)泵状态评估使用期限评估小于2.8优秀长期介于2.84.5良好长期介于4.57.1（与额定运行状况存在差异）及格，需要改进有限介于4.57.1（仍处于额定运行状态）及格长期介于7.111.2（与额定运行状况存在差异）及格，需要改进有限大于11.2不合格不合格（上接第22页）技术技术生产实践Production Practice生产实践Production Practice