張茂佶
（大慶油田海塔指（zhǐ）揮部19作業（yè）區，黑龍（lóng）江大慶（qìng），163500）

　　【摘　要】通過對某輸（shū）油站輸油主泵頻繁出現非驅端（duān）軸承超溫過熱導致的（de）停泵問（wèn）題進行分析，指出故（gù）障表（biǎo）象是非驅端軸溫逐漸升高並（bìng）超標，而故障實質是主泵級間（jiān）迷宮平（píng）衡套被（bèi）通過平衡孔的夾帶雜質的高壓油流產（chǎn）生頻繁拋丸衝蝕，導致（zhì）軸向力逐漸不平衡，Z終推力軸承不能平衡多餘（yú）的軸向力；指出工藝管道布置方式是影響（xiǎng）該輸油站輸油泵故障率的原因。基於這些因（yīn）素，提出改進措施：在運行管理環節應采取調整進（jìn）站過濾器濾網目數、縮短過濾清理周期、加強對重點管段的清管工作等措施；在站場工藝環節，應增（zēng）加新型高（gāo）效強磁除鏽裝置的技術改造。實際應用結果表明：上述措施可有效控製進入輸油（yóu）主泵的雜質量，從而（ér）保護主（zhǔ）泵內部構件，特別是（shì）級間迷宮平衡套，有效地保證了輸油主泵長周期運行（háng）。

　　【關（guān）鍵詞】輸油（yóu）泵；超溫；原因分析；對策
　　1　輸油泵故障原因
　　輸油泵為兩端滾動軸承支承（chéng），軸承采用油環自潤（rùn）滑，自然冷（lěng）卻方（fāng）式，采用十二級泵（bèng）拆級而成（chéng）的十一級泵結構（gòu）型式，泵殼采用雙蝸殼結構，采用10個葉輪背對背對稱布置（zhì）平衡，第十一（yī）級葉輪（lún）采（cǎi）用口環+平衡孔方式平衡軸向力，在十一級葉輪與五級葉輪之間布置級間螺旋密封平衡套平衡此處高壓區與（yǔ）低壓區之間軸向力。該螺旋密封主要由帶有右旋螺（luó）紋的級間套和配套的級間環組成，當級間套（tào）與（yǔ）軸旋轉時，流體摩擦力作用在螺旋槽內液體（tǐ）上，使之產生軸向反壓，其值與腔體內壓力相等（děng），就此消除液體外漏達到密封。當螺旋密（mì）封上螺紋被（bèi）逐（zhú）漸衝蝕磨（mó）損（sǔn）到（dào）一定程度時，密封失效。
　　1.1超溫故障（zhàng）的共性問題
　　（1）葉輪腔室存在大量雜質，主要為大量鏽蝕物及少許油泥。（2）泵（bèng）內（nèi）部件（jiàn）存（cún）在（zài）嚴重磨損，五級葉輪出口葉輪口環被衝刷出多條深溝槽，對應葉輪（lún）有多處凹坑；五級與十一（yī）級葉輪之間的級間迷宮密封有多條較深溝槽，級間迷宮密封失效；其餘葉輪（lún）泵體口環（huán）與葉輪口環均磨損衝刷嚴重。（3）出現故障前均出現主泵電流在非驅（qū）端軸承溫度快速上（shàng）升時有明顯下降的情況。
　　1.2故障原因分析（xī）
　　經過多次解體檢修，均發（fā）現泵腔（qiāng）內（nèi）存在大量的雜質，級間螺旋密封平（píng）衡套被流體（tǐ）中雜質嚴重衝蝕，Z終被擊穿。平衡套位（wèi）於泵第十一級與第（dì）五級之間，屬迷宮式結構。迷宮套在（zài）相對旋轉時起軸向平衡作（zuò）用，補油壓力約為10MPa。油流方向正對內外套中間，由於壓力高，加之液體中存在細小而硬質的顆粒狀雜質，產生類噴丸現象，久而久之，高速度顆粒狀（zhuàng）雜質將平衡套擊穿，使得平衡套失去功效，此處泵的軸向不平衡力完全作用於止推軸承，導致非驅端止推軸承超溫。由此確定輸油（yóu）泵故障的根本原因（yīn）為油品中的雜質（特別是細小（xiǎo）而硬質的顆粒狀機械類雜質）較多（duō），對級（jí）間套頻繁發生類（lèi）拋丸衝蝕。
　　1.3管道雜質成分
　　成品油管道中雜質主要來源於兩個方麵：施工時（shí），在管道中留下的焊渣、泥沙等（děng）機械（xiè）雜質；管（guǎn）道內腐蝕產物。對該輸油站雜質沉積物進行采樣分析（xī），沉（chén）積（jī）物以無機組分為主，占沉積物總量的90%。
　　對每次機泵解體後的（de）雜質采樣並（bìng）進行分析和檢測，有機（jī）組分主（zhǔ）要為分子量較大的直鏈飽和烴，與成品油成分一致；無機組分主（zhǔ）要物質為鋼管腐蝕形成的含鐵物質，並含有少量（liàng）的（de）錳鎳及可溶（róng）性鈣鎂組分。對部分樣品進行X-射線（xiàn）熒光光譜分析，管道油品中雜質主要由鐵鏽和油泥組成。在幹燥空氣中，室溫下，碳鋼管道會在鋼表麵上生成（chéng）一層氧（yǎng）化膜，可有效抑製管材內部的氧化反應（yīng）。若大氣中有水氣存在，水（shuǐ）膜會附（fù）在鋼（gāng）材（cái）表麵上，空氣中若存在（zài）二氧化碳、硫化氫等物質（zhì），管（guǎn）材表麵的水膜變成弱酸，加劇鋼材（cái）表麵腐蝕。通過鋼（gāng）管內壁浮鏽生成試驗，確定管道中雜質為管道施工過程中遺留的泥沙和管道內（nèi）表麵的浮鏽。
　　綜（zōng）上所述，輸（shū）油泵的故障應為油品中的大量雜質（鋼管內壁浮鏽）對（duì）級間套頻繁（fán）類拋丸衝蝕所致。
　　2　解決對策
　　提升級間襯套口環與配套第五級（jí）葉輪口環對應側材質，硬度由170～210HB調（diào）整到220～240HB，增強耐衝蝕能力（lì）。調整過濾（lǜ）器網目數，加強對雜質的過（guò）濾與收集，將過濾器網由（yóu）20目調整為30目（mù），管道運行過程中，根據過濾器堵塞的使用情況，在20目與30目（mù）之間進（jìn）行切換。沿線輸油泵站增加新型強磁除鏽裝置（zhì），將其（qí）安裝在收球筒內（nèi），進（jìn）一步加強（qiáng）對油（yóu）中機械雜質的分離效果。根據過（guò）濾器的堵塞情（qíng）況，有針對性地進行清（qīng）管作業，對堵塞較（jiào）頻繁、雜質較多的管（guǎn）段，進一步加強清管（guǎn）作業。輸油（yóu）泵沿（yán）油流（liú）方（fāng）向一字排列。管道運行（háng）過程中（zhōng），管內雜質並非均勻分布，而是呈間斷性小丘狀分布。根（gēn）據液固（gù）輸送特點，每次啟輸或（huò）調整工況時，管內大量雜質被油頭積極擾動後，隨油流大量引入母管。雜質（zhì）堆（duī）積沿油（yóu）流方向逐漸增多，特別（bié）是末端（duān）為盲（máng）端，積累堆積Z多，並且受油流擾動激蕩Z嚴重。
　　另外，在啟輸工況穩定後，係統內雜質在管內將隨工況穩（wěn）定而慢（màn）慢沉澱，雜（zá）質夾帶量將（jiāng）會大幅減少，並且根據液固輸送特點，油流會產（chǎn）生清混分層。當並聯運行時（輸油站主要（yào）為雙泵並聯運行），運行（háng）組合若為多台輸油（yóu）泵組合運行時，排（pái）列在前的機泵（bèng）首先（xiān）吸入較多清流（liú）層。按照油流走向，油流切向進入泵入口垂直（zhí）直管段（作用近似於旋液（yè）分離器），油流中雜質切向分離，受重力（lì）作用落入母管中，隨慣性衝入後（hòu）續管道，同時該布置方式也會對後（hòu）續管（guǎn）路油流產生擾動，導致管內下層（céng）雜質激起，隨油流進（jìn）入後續機泵。因此，在運行時，進（jìn）入尾泵的雜質Z少，首泵Z多。
　　3　結論與認識
　　隨著市場需求的不斷擴大，在輸油管道運（yùn）行管理、設備管理等方麵還將麵（miàn）臨新的挑戰，仍需加強管輸油品中雜質的控製力度。
　　（1）該輸（shū）油站（zhàn）地處管道海拔Z低點，在已有站場布置的基礎上無法增加雜質收集裝置。建議在泵進口匯管終端或匯管底部加裝雜質（zhì）收（shōu）集裝置，收集細小而硬（yìng）質（zhì）的顆粒狀雜質，根據雜質收集狀況，定期清理，Z大限度減（jiǎn）少雜質進（jìn）入泵體內，解決盲端（duān）問題。
　　（2）充分利用該輸油站附（fù）近成品油儲備庫庫容資源，優化輸油流（liú）程。上遊油品先進入（rù）成品油儲備庫進行雜質自然沉降後，再輸入該輸（shū）油站，儲備庫（kù）成品油罐可定期進（jìn）行切換，以（yǐ）滿（mǎn）足沉降周期和輸油生產要求。
　　（3）建議加強鋼管在投用前的防腐保護（hù），如注入氮氣等保護氣體，減少（shǎo）自然腐蝕；加強鋼管的儲（chǔ）存、運輸管理；施工過程中，注意封口保護，做（zuò）好鋼管的防腐（fǔ）及焊（hàn）接後的清理工（gōng）作等。
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來源：《中國科（kē）技縱橫》2016年14期