国外离心泵技术标准先进性研究.doc

专 论 Monograph 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。 关键词： 离心泵 标准 运行 维护 通风 振动 密封 TH311 A 中图分类号： 文献标识码：文章编号： 1008-7818(2014)03-0019-04DOI:10.13726/j.cnki.11-2706/tq.2014.03.005Advancement Research of Foreign Centrifugal Pump Technical StandardsDING Jun-gang(PetroChina Oil standards; operation; maintenance; vent; vibration; seal Key words: 0 引言3。通过开展国内外标准心泵故障，降低维护成本 1-2差异分析，研究借鉴国外标准中先进的条款内容和离心泵是输油管道系统的动力源，文献侧重技术指标，对于提升我国管道行业标准技术水平具于离心泵运行过程中出现的问题及应对措施，例如有重要意义。以离心泵运行维护修理为例，深入研机械密封失效、轴瓦温度超高、泵轴震动超标、电究国内外标准存在的差异，理解国外标准的先进理机过热、泵效偏低等。基于离心泵的技术工作原理念，从而为我国标准的制修订工作提供参考。国内和历史运行经验，建立高质量、科学可靠、适用于外 标准见表1。生产实际的离心泵运行维护标准，可有效地减少离 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。 19 全面腐蚀控制第 28 卷第 03 期 2014 年 03 月 专 论 Monograph 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 道设计规范石油天然气建设工程施工质量验收规范 设备安装工程 行业标准 SY 4201.1-2007 第 1 部分：机泵类设备企业标准 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 OP 07.00-60.30.00-KTH 输油站工艺规程俄罗斯标准 -010-1-2000 1 泵设计安装 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 1.1 泵安装要求操作性不强。例如 GB 50253 规定输油站泵房通风应 GB 50275 规定了叶轮在泵体内前轴向、后轴向符合 GBJ 19-1987采暖通风与空气调节设计规范间隙，滚动轴承与端盖间的轴向间隙，以及 组装填料和 SH 3004-2011石油化工采暖通风与空气调节设密封径向总间隙等。 SY 4201.1 规定了泵底座、地脚计规定，输油泵房宜设置机械通风设施，通风次螺栓、垫铁施工要求，以及泵轴找正和纵向、水平安数宜为 10 次 /h。装水平偏差等。但针对泵与出入口管道的连接要求，俄罗斯标准 153-39.4-056-2000 规定通风系 技 国内标准无规定。俄罗斯标准 153-39.4-056-2000 统检验每年进行一次；可燃气体浓度达到燃烧最低 术 规定泵安装适应保证：提升泵入口短管前的管道直线浓度 10%时，可利用气体分析传感器启动备用紧急段，倾斜度不低于 0.005；泵入口处管道和泵入口短管通风系统；在工作通风机故障情况下，可利用手动之间的渐缩性不超过 12°；泵入口短管和泵出口管道和远程装置，启动备用通风机；泵房已发生火灾情之间的扩散性不超过 10°，具有借鉴意义。况下，自动断开通风装置。针对通风系统检验周期 1.2 泵修理试运行和控制逻辑关系，俄罗斯标准具有借鉴意义。 Q/SY GD0028 规定泵机组大修后应带负荷连续俄罗斯标准 153-39.4-056-2000 规定超过运行 72h；俄罗斯标准 153-39-008-1996 规定 3300m 的泵房，通风方式应为上部 20%区域的自然通泵小修后试运行 8h，中修和大修后试运行 72h 视为风以及下部 80%区域的机械通风，寒冷季节的进气验收并投入运行，并记录泵运行参数，与修理前测通风为机械通风，温暖季节时的进气通风为自然通试值进行对比，编写修理质量报告。小修指更换部风；带有阀门和工艺管道的泵房，通风方式应为上件，中修指根据故障诊断和工作时间更换限制性部部 1/3 区域的自然通风以及下部 2/3 区域的机械通风，件，大修指接近设备使用寿命进行的维修。俄罗斯进气通风为自然通风，下 部区域机械通风次数为 8 次 /标准更为合理。 h。针对通风次数，中俄标准基本一致。针对通风方 1.3 泵叶轮切削式，俄罗斯标准具有借鉴意义。针对泵叶轮切削，国内标准无规定。俄罗斯标 2 泵运行管理准 153-39.4-056-2000 规定泵主叶轮和可拆卸叶轮 2.1 泵运行控制参数车削可不超过 20%，以保证泵额定运行状态或优化针对泵运行控制参数，国内外标准基本一致，运行状态。如果切削量超过 20%，应与规定工艺输包括泵出口压力、给油泵运行状态、泵和电机运行温送方案进行技术经济论证。 20TOTAL CORROSION CONTROLVOL.28 No.03 MAR. 2014 专 论 Monograph 2.6 轴密封系统 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 GB 50275 和 SY 4201.1 规定机械密封泄漏量不应定应监控泵房内有害气体浓度、泵房洪水和火灾可能大于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；螺旋性、通风机 /抽风机运行状态、无抽风机房间空气压力密封 10 滴 /分；填料密封 30 滴 /分。和未完成的启动或停机程序处理等，具有借鉴意义。俄罗斯标准 153-39.4-056-2000 规定端面密 2.2 禁止启动泵的情形 封合格的标准是通过容积法测量的泄漏值不得超过 Q/SY GD 0028 侧重泵启动前的检查和准备工 -30.3·10 立方米 /小时 (0.3 升 /小时 )。 API Std 682 规定在作，例如确认所有阀门、仪表、保护监控系统、高密封腔压力等于或小于密封泄漏临界压力设定值条低压变频系统、软启动装置和污油系统 等正常可件下，密封系统应运行至少 25000h 而无需替换；所靠。俄罗斯标准 153-39.4-056-2000 规定以下情 3 有类型密封系统最大滤过值为 1000ml/m；提出了以形禁止启动泵：泵未填充液体；放空排流装置未启水、丙烷、 20%氢氧化钠溶液和煤油四种介质测试动；润滑油油系统未启动；原油进入润换油系统；密封是否合格的试验程序，机械密封最低性能指标填料密封损坏；泵出口单向阀损坏等。建议借鉴俄是允许泄漏量满足：罗斯标准进行补充完善。 3 1) 使用 EPA 21 方法，蒸气浓度低于 1000ml/m； 2.3 泵紧急停车的情形 2) 通过密封表面的流体平均泄漏速率小于 5.6g/Q/SY GD 0028 侧重就地停机和站控停机操作规 h。关于轴密封系统，国外标准优于国内标准，国程。俄罗斯标准 153-39.4-056-2000规定以下情内标准侧重于泄流量，国外标准在此基础上还规定形泵应紧急停车：设备、工艺管道面临洪水灾害或了使用寿命，以及使用水、丙烷、 20%氢氧化钠溶存在泄漏威胁；转动部件起火或产生火花；中心控 技 液和煤油四种介质测试密封是否合格的试验程序。制室发现泵操作人员状况信息消失可能引起紧急情 术 2.7 离心泵噪音 (声压等级 )况；原油进入润滑油系统等。建议借鉴俄罗斯标准 Q/SY GD0028 规定输油泵机组正常噪音 (声压级 )进行补充完善。数值应根据操作人员累计停留时间确定，停留时间 2.4 泵基础下陷情况监测 为 4h、 2h、 1h 分别对应为 88dB、91dB 和 94dB。 API 针对泵基础下限情况监测，国内标准无规定。Std 610 仅作原则性规定， “卖方应提供设备按音带俄罗斯标准 153-39.4-056-2000 规定新泵第 1 年运分级的最大声压力和声力等级数据，卖方提供的设行期间，每月检查基 础下陷情况。若一年后仍发现备应符合规定的最大允许声压力等级 ”。关于离心基础下陷，每三个月进行一次监测。停止下陷后每泵噪音 (声压等级 )， Q/SY GD0028 有明确定量规定，隔 6 个月检查一次。如发现泵基础下陷，应测定和评国外标准仅有定性规定，国内标准优于国外标准。估泵短管和配件的附加应力，采取降低附加应力的 2.8 轴承箱视油液位 措施，例如切除不重要管段、安装过渡线轴、使用 API Std 610 规定轴承箱应配备一个容量至少为补偿器、浇灌基础等。俄罗斯标准具有借鉴意义。 12dl 体积的可视恒油位注油器，其上 有确定油位的 2.5 润滑油系统 定位器、耐热玻璃的盛油器和金属丝网保护罩。 Q/SY GD0028 规定检查润滑油泵出口压力应在应准确定出适当油位的永久性标记，并用耐久的 0.1 0.3MPa，检查润滑油温度应在 15 50 。俄金属标牌，在铸件上铸出标记，或用其他耐久的罗斯标准 07.00-60.30.00-010-1-2000 规定方法将适当油位清晰的标志在轴承箱外面。 Q/SY 润滑油工作温度应在介于 35 55 ，工作压力应在 GD0028 规定泵轴承润滑油视镜 (视油箱 )液位为 1/2；0.03 0.08MPa ；针对 “润滑油工作温度 ”，俄罗斯 Q/SY GD0081.1-2002 规定泵轴承润滑油视镜液位为标准更为严格。1/2 2/3；轴承采用润滑油润滑时，油位应处于最高 21 全面腐蚀控制第 28 卷第 03 期 2014 年 03 月 专 论 Monograph 油位和最低油位之间，一般在视窗 1/2 2/3之间。关表 3 立式悬臂泵的振动限制于轴承箱视油液位，国内外标准规定基本相同，国轴承箱泵轴 () 峰至峰0.56<6.2×10/ 外标准侧重视油器的标记 ( 金属标牌 ) 。µAnmVmms<5.0/uu()µ 峰至峰 <1000.1 不超过 Ammmu 3 泵维护修理 测量的未滤波速度； A 测量的未滤波备注： Vuu 3.1 泵检测维修周期位移的振幅； n 转速， r/min。 Q/SY GD 0028 规定泵累计运行时间分为 2000hISO 9905-1994 规定的泵振动限制见表 4。和 8000h 维护。俄罗斯标准 153-39-008-1996 表 4 水平式多级叶轮泵振动程度限制规定泵效率评估周期为 2000h。俄罗斯标准 轴中心线高度为 h 时最大振动速度值 (mm/s)153-39.4-056-2000 规定应检测泵效率和压力值相对基转速n(r/min)h225mmh 225mm 础值下降情况，水平泵和垂直泵的压力值相对于基础 n18002.84.5 值分别下降 5 6%和 7%以上，或者泵效率下降 2 4%1800 n45004.57.1 时，泵应进行维修。俄罗斯标准具有借鉴意义。备注：水平式泵振动测量条件是在泵轴承房 3.2 评估泵容许汽蚀余量间，旋转速率 ±5%和流速 ±5%且不发生气蚀条件下针对评估泵容许汽蚀余量，国内标准无规定。测量某一工况点。俄罗斯标准 153-39.4-056-2000 规定以下情形应评 ISO 5199-2001 规定的泵振动限制见表 5。估泵容许汽蚀余量：叶轮切削超过 20%；泵压力值表 5 泵振动最大允许值相对基础值下降 10%以上；泵改型导致叶轮吸入端振动速度最大允许值 (mm/s)泵安装的泵流通面积或缝隙密封结构发生变化；原油粘度泵类型轴中心线高度轴中心线高度 技 方式增加流动性能变差；新泵或大修后泵的启动；泵额 h225mmh 225mm 术 定转速发生变化。俄罗斯标准具有借鉴意义。刚性连接水平式泵 3.04.5 3.3 泵振动幅度 /速度 柔性连接水平式泵4.57.1 所有形式垂直式泵 7.1API 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；泵振俄罗斯标准 规定了输油泵机组振动标准见表 6。动变化随能量密度、比转速和汽蚀比转速的增加而 Q/SY GD0028 规定泵轴承和电机轴承振幅正常增加；超出泵的优先工作区，但在允许工作区内的值 <0.05mm，报警值为 0.05mm；输油泵机组振动速各流量点振动的允许增加量为 30%。轴承箱的总振度值应满足表 7 规定。动测量用均方根 (RMS)速度表示， mm/s；泵轴振动表 7 输油泵机组的振动速度值 µm 测量用位移峰值表示，。悬臂泵和两端支承泵的轴中心线高度为 h 时最大振动速度值(mm/s)转速 n(r/min)振动限制见表 2，立式悬吊泵的振动限制见表 3。 h225mmh 225mm 表 2 悬臂泵和两端支承泵的振动限制 n18002.84.5 轴承箱泵轴 1800 n30004.57.1 对于转速达3600r/min 且每 ()0.5 国内外标准关于泵轴振幅和振动速度指标基本 6<5.2×10/µAnm 级吸收能力达 300kW 的泵： u 峰至峰相当，国外标准 更为详尽，主要表现在：针对轴承 V<3.0mm/s；u 不超过箱和泵轴分别进行振动幅度和速度的限制；指出泵对于转速超过 3600r/mi 且每级吸 ()µ<500.05 振动的影响因素，以及超出泵额定工作区情况下泵 Ammmu收能力达 300kW 的泵：参见经峰至峰振动的允许增加值。验图图 29(P27)确定 （下转第 83页） 22TOTAL CORROSION CONTROLVOL.28 No.03 MAR. 2014 生产实践 Production Practice 下，生产水形成水蒸汽与产液中的 CO 一起，挥发到及套管 内壁的腐蚀，为防止封隔器等可能形成缝隙 2 的井下生产器的腐蚀，可在油套环空之间添加油套堵塞器与生产管柱形成的缝隙处，形成凝析水，造环空保护液，其中加入足量的气相缓蚀剂来防止水成严重的局部腐蚀，形成较深台地腐蚀，其原因可造成的局部腐蚀。蒸汽携带 CO 能是接触材质在微区电位的差异或者缝隙的不均匀 2 参考文献 性造成的；这种局部腐蚀的危害远远大于全浸造成 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 的均匀腐蚀。 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 4 对策及建议柱及配套工具 J. 石油机械 , 2012, 40(9): 62-75. 3 张俊玲 , 王 . 高氯离子含量循环水腐蚀控制 C. 中国精细化工堃 该生产井 “Y“堵塞器腐蚀直接反映出该油田面临 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. 兰州理工大的腐蚀问题，生产水具有的强的点腐蚀倾向、较高的 学学报 , 2004, 30(6): 30-34.CO 含量、较高的作业环境温度都是该油田不可忽视 2 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 的腐蚀因素，所以需引起作业方的高度重视。 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.对 “Y“接头可和堵塞器接触底部部分可用 MPS 6 Nesic S. LEE K J. The Effect of Trace Amount of H2S on CO2 Corrosion Investigated by using the EIS TechniqueC. 涂料进行内涂，或进行化学镀，在接头表面形成涂 Corrosion(05) Houston international TX: NACE, 2005:630.镀层，阻挡其与流体接触，而 “Y“堵塞器锚头摩擦部 7 LEE K J. A Mechanistic Modeling of CO Corrosion of Mild Steel 2in the Presence of HSD. PhD Dissertation Ohio University, 分也可以采用耐 磨擦涂料进行处理，防止两部分发 22004.生电偶腐蚀。 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 /为防止产出液对油套环空之间的生产管柱外壁 检测中的应用 J. 材料与冶金学报 , 2008,7(3): 233-238.（上接第 22 页）技术(3)借鉴俄罗斯标准，建议 GB 50253 补充完善泵 表 6 输油泵机组的振动速度值 使用期房通风方式，以及通风系统检验周期和控制逻辑关振动速度均方值 (mm/s)泵状态评估限评估系；长期