论文部分内容阅读
[摘要] 对于离心泵投运中常见故障总结，并进行原因分析，为今后排除离心泵投运故障提供合理的处理方法。
[关键词] 离心泵 故障 排除方法
一、离心泵概述
离心泵是叶片式泵，在油田地面建设中应用最为广泛，使用率占80%以上。可用作热水泵、喂油泵、外输油泵、脱水泵、供水泵、污油污水泵及低压注水泵。在油田生产方面，大型集油站、中转站、注水站和输油站都广泛应用各种类型的离心泵。
1、离心泵分类
离心泵种类繁多，通常有四种划分方法：按照泵的转轴方向可分卧式和立式两种、液下式和地坑筒式；按照液体吸入方式分为单吸和双吸两种；按照泵级数可分为单级和多级两种；按照壳体型式又可分为径向剖分式、节段式、侧盖式和轴向剖分式。
2、离心泵工作原理
离心泵是依靠叶轮高速旋转时所产生的离心力来输送液体的。具体来讲，就是机泵运转时，由于叶轮高速旋转，叶片带动叶轮内的液体旋转，因而产生离心力，将叶轮流道内的液体甩向四周，液体就获得能量，通过泵壳流道，扩散后再从排出管排出，与此同时，叶轮入口处由于液体减少产生真空，在泵内和吸入管路内的液体间就产生了压差，液体便在这个压差的作用下不断补充到泵内，由于叶轮连续均匀转运，所以液体也是连续而均匀地被吸入和排出。而泵的离心力大小则取决于液体质量、叶轮半径和旋转速度，离心力越大，液体获得能量也越大，扬程也愈高。
二、离心泵投运中常见故障分析及排除方法
施工配合投产中，离心泵常出现的故障与制造、安装、操作不当有关，同时也有设计原因。现将常见故障原因分析及排除方法列举如下：
（一）开泵后，压力不上升或没有流量
1、原因分析
（1） 泵的吸入高度不满足
进口管道太长、弯道多，吸入管径小，使的液体在管道中阻力损失过大；吸入高度不符合要求；对泵的流量扬程影响很大。这时要校核泵的安装吸入高度，校核方法步骤如下：
① 校核条件：[H吸]≥H吸
式中：[H吸]—泵样本上给出的允许吸入高度；
H吸—泵在安装条件下，正常工作时所需要的吸入高度。
② [H吸]换
泵样本上给出的 [H吸]是在大气压为10m水柱，用20℃的水作介质进行实验得到的。校核时，如果与上述条件不符，应按下列公式进行换算：
[H吸]换= [H吸]-10+Ha-HT
式中：[H吸] 換—换算后的吸入高度， m；
Ha—泵安装地点的大气压，m水柱；
HT—操作条件下液体饱和蒸汽压，m液柱。
（2）泵进口管和泵体内空气未排净
① 离心泵工作时，泵内不能有气体存在。通常离心泵工作不正常，吸不上液体大多是泵内漏入空气所致。因此，高位泵启动前必须灌泵，使吸入管充满液体，从泵体排出气体，这是离心泵工作必须具备的条件。泵启动前未灌满足够的液体，致使少许空气残留在进口管或泵体中。
② 泵进口管配管安装时，出现有“∏”型管道，形成气袋，进口管内会存留空气，降低了管线和泵中的真空度，影响泵吸入液体。
（3） 吸程太大
有些污油污水池较深，使用高位泵时，而忽略了泵的容许吸上高度，因而产生了吸液少或根本吸不上液的结果。泵吸水口处的绝对真空的吸程约为10米水柱，真空度过大，易使泵内液体气化，对泵工作不利。离心泵最大容许吸程一般在3～8.5米之间。
（4） 其它因素的影响
① 进出口阀门未打开，进出管路阻塞，叶轮流道阻塞。
② 泵转速过低。电动机因绕组烧毁，而失磁，维修中绕组匝数、线径、接线方法的改变。叶轮与泵轴紧固螺母松脱或泵轴变形弯曲，造成叶轮多移，直接与泵体磨擦，或轴承损坏，都有可能降低水泵的转速。
③ 底阀打不开或漏失。
④ 密封面不紧，吸入管漏气。大罐吸入口没加防涡流设计，在低液位时空气进入吸入口。
⑤ 离心泵的填料压得过松，造成大量的液体从填料与泵轴轴套的间隙中喷出，其结果是外部的空气就从这些间隙进入离心泵的内部，影响了排液。
2、排除方法
（1）满足吸入高度，如不能满足时，可以采取增大吸入管管径、使泵靠近罐和增大罐与泵之间的标高差等措施来满足吸入条件。
（2）重新灌泵，并排气放空。
（3）减少管路弯道，安装中尽量避免气袋，当不能避免时，应在型部位加排气阀。输送相对密度小于0.65液体时，吸入管应有坡度，坡向泵；或选用轻油泵。
（4）重加填料，并适当上紧。
（5）打开进口阀门，清洗堵塞的管路或过滤器。
（6）调整电压，或提高发动机转速，调整电机方向，紧固电机接线。
（7）检修或更换底阀。
（8）拧紧各密封面，排除空气。
（二）启动后，泵压太高，电流超过额定值
1、原因分析
管线水力阻力损失公式：H=λ式中：LP—计算长度m
λ—水力摩阻系数 （随流态而不同），λ是雷诺数Re和相对粗糙度ε的函数。
由管线水力阻力损失公式可以看出，离心泵的泵压与流速、计算长度成正比；与管径成反比；与原油运动粘度有关（粘度大，泵扬程高）。轴功率与流量、扬程、密度成正比，与效率成反比。这样就可分析出造成泵压太高、电流超过额定值的原因。
（1） 有关流程阀门未打开或单向阀发生故障顶不开。
（2） 冬季管线冻结，液体流不动。
（3） 油温过低，油粘度大，输送困难。
（4） 机泵轴承损坏，运动部件磨损阻力增大，效率降低。
2、排除方法
（1） 打开流程中未开阀门，检修或更换单向阀。
（2） 处理冻凝的管线，重新吹扫管线，并打开伴热线。
（3） 提高粘油输送温度。
（4） 检查泵内运转部件，更换损坏的轴承。
（三）压力波动，流量不稳，泵抽空
1、原因分析：(1) 过滤器太脏，局部有堵塞。(2) 液面太低，泵吸入空气。(3) 进口阀开得过小。(4) 排出阀开得过快。(5) 油温过高，蒸气压过大。
2、排除方法：(1) 检查并清洗过滤器。(2) 关小出口阀调节流量并排除泵内空气。(3) 开大进口阀。 (4) 开泵时，出口阀缓慢打开。(5) 降低罐内油温。
（四）泵运转中有振动，有噪声
1、原因分析
（1） 离心泵进口流速和压力分布不均匀，泵进出口工作液体的压力脉动、液体绕流、偏流和脱流及水泵汽蚀等，都是常见的引起泵机组振动的原因。泵启动和停机、阀门启闭、工况改变以及事故紧急停机等动态过渡过程造成的输液管道内压力急剧变化和水击作用等，也常常导致泵房和机组产生振动。
（2） 机组进口管线设计不合理，产生汽蚀，泵进出管线无支撑；支撑泵和电机的基础发生不均匀沉陷；电动机与水泵的地脚螺栓未紧固牢；地基不稳；地脚基础强度不够用；基础偏软；都会导致机组发生振动。
（3） 电动机故障引起的泵震动，管道与水泵的连接采用了强力对口等原因也能引起水泵的异常震动。
（4） 电机内部磁力不平衡和其它电气系统的失调，常引起振动和噪音。
（5） 电机和泵转动部件质量不平衡、粗制滥造、安装质量不良、机组轴线不对称、摆度超过允许值，零部件的机械强度和刚度较差、轴承和密封部件磨损破坏，以及泵临界转速出现与机组固有频率一直引起的共振等，都会产生强烈的振动和噪音。
2、排除方法
（1） 紧固地脚螺丝，稳固管路，加固基础，达到稳固要求。
（2） 检修电动机，安装时不能采用强力对口。
（3） 重新安装并调整轴承。
参考文献：
[1] 编写组，《油田油气集输设计技术手册》，石油工业出版社，1994年.
[2] 中国石油天然气总公司编，《石油地面工程设计手册》，石油大学出版社，1995年.
[3] 严大凡等主编，《输油管线的设计与管理》，石油工业出版社，1986年.
[4] 冯叔初等主编，《油气集输》，石油大学出版社，1988年.
作者简介：
李伟，女，1969年生，毕业于石油大学采油工程专业，讲师，从事专业教学至今，多次撰写教学论文，论文《华北石油职业教育改革刍议——小议职教课程体系改革》在中华教育教学优秀论文评比中荣获二等奖。
[关键词] 离心泵 故障 排除方法
一、离心泵概述
离心泵是叶片式泵，在油田地面建设中应用最为广泛，使用率占80%以上。可用作热水泵、喂油泵、外输油泵、脱水泵、供水泵、污油污水泵及低压注水泵。在油田生产方面，大型集油站、中转站、注水站和输油站都广泛应用各种类型的离心泵。
1、离心泵分类
离心泵种类繁多，通常有四种划分方法：按照泵的转轴方向可分卧式和立式两种、液下式和地坑筒式；按照液体吸入方式分为单吸和双吸两种；按照泵级数可分为单级和多级两种；按照壳体型式又可分为径向剖分式、节段式、侧盖式和轴向剖分式。
2、离心泵工作原理
离心泵是依靠叶轮高速旋转时所产生的离心力来输送液体的。具体来讲，就是机泵运转时，由于叶轮高速旋转，叶片带动叶轮内的液体旋转，因而产生离心力，将叶轮流道内的液体甩向四周，液体就获得能量，通过泵壳流道，扩散后再从排出管排出，与此同时，叶轮入口处由于液体减少产生真空，在泵内和吸入管路内的液体间就产生了压差，液体便在这个压差的作用下不断补充到泵内，由于叶轮连续均匀转运，所以液体也是连续而均匀地被吸入和排出。而泵的离心力大小则取决于液体质量、叶轮半径和旋转速度，离心力越大，液体获得能量也越大，扬程也愈高。
二、离心泵投运中常见故障分析及排除方法
施工配合投产中，离心泵常出现的故障与制造、安装、操作不当有关，同时也有设计原因。现将常见故障原因分析及排除方法列举如下：
（一）开泵后，压力不上升或没有流量
1、原因分析
（1） 泵的吸入高度不满足
进口管道太长、弯道多，吸入管径小，使的液体在管道中阻力损失过大；吸入高度不符合要求；对泵的流量扬程影响很大。这时要校核泵的安装吸入高度，校核方法步骤如下：
① 校核条件：[H吸]≥H吸
式中：[H吸]—泵样本上给出的允许吸入高度；
H吸—泵在安装条件下，正常工作时所需要的吸入高度。
② [H吸]换
泵样本上给出的 [H吸]是在大气压为10m水柱，用20℃的水作介质进行实验得到的。校核时，如果与上述条件不符，应按下列公式进行换算：
[H吸]换= [H吸]-10+Ha-HT
式中：[H吸] 換—换算后的吸入高度， m；
Ha—泵安装地点的大气压，m水柱；
HT—操作条件下液体饱和蒸汽压，m液柱。
（2）泵进口管和泵体内空气未排净
① 离心泵工作时，泵内不能有气体存在。通常离心泵工作不正常，吸不上液体大多是泵内漏入空气所致。因此，高位泵启动前必须灌泵，使吸入管充满液体，从泵体排出气体，这是离心泵工作必须具备的条件。泵启动前未灌满足够的液体，致使少许空气残留在进口管或泵体中。
② 泵进口管配管安装时，出现有“∏”型管道，形成气袋，进口管内会存留空气，降低了管线和泵中的真空度，影响泵吸入液体。
（3） 吸程太大
有些污油污水池较深，使用高位泵时，而忽略了泵的容许吸上高度，因而产生了吸液少或根本吸不上液的结果。泵吸水口处的绝对真空的吸程约为10米水柱，真空度过大，易使泵内液体气化，对泵工作不利。离心泵最大容许吸程一般在3～8.5米之间。
（4） 其它因素的影响
① 进出口阀门未打开，进出管路阻塞，叶轮流道阻塞。
② 泵转速过低。电动机因绕组烧毁，而失磁，维修中绕组匝数、线径、接线方法的改变。叶轮与泵轴紧固螺母松脱或泵轴变形弯曲，造成叶轮多移，直接与泵体磨擦，或轴承损坏，都有可能降低水泵的转速。
③ 底阀打不开或漏失。
④ 密封面不紧，吸入管漏气。大罐吸入口没加防涡流设计，在低液位时空气进入吸入口。
⑤ 离心泵的填料压得过松，造成大量的液体从填料与泵轴轴套的间隙中喷出，其结果是外部的空气就从这些间隙进入离心泵的内部，影响了排液。
2、排除方法
（1）满足吸入高度，如不能满足时，可以采取增大吸入管管径、使泵靠近罐和增大罐与泵之间的标高差等措施来满足吸入条件。
（2）重新灌泵，并排气放空。
（3）减少管路弯道，安装中尽量避免气袋，当不能避免时，应在型部位加排气阀。输送相对密度小于0.65液体时，吸入管应有坡度，坡向泵；或选用轻油泵。
（4）重加填料，并适当上紧。
（5）打开进口阀门，清洗堵塞的管路或过滤器。
（6）调整电压，或提高发动机转速，调整电机方向，紧固电机接线。
（7）检修或更换底阀。
（8）拧紧各密封面，排除空气。
（二）启动后，泵压太高，电流超过额定值
1、原因分析
管线水力阻力损失公式：H=λ式中：LP—计算长度m
λ—水力摩阻系数 （随流态而不同），λ是雷诺数Re和相对粗糙度ε的函数。
由管线水力阻力损失公式可以看出，离心泵的泵压与流速、计算长度成正比；与管径成反比；与原油运动粘度有关（粘度大，泵扬程高）。轴功率与流量、扬程、密度成正比，与效率成反比。这样就可分析出造成泵压太高、电流超过额定值的原因。
（1） 有关流程阀门未打开或单向阀发生故障顶不开。
（2） 冬季管线冻结，液体流不动。
（3） 油温过低，油粘度大，输送困难。
（4） 机泵轴承损坏，运动部件磨损阻力增大，效率降低。
2、排除方法
（1） 打开流程中未开阀门，检修或更换单向阀。
（2） 处理冻凝的管线，重新吹扫管线，并打开伴热线。
（3） 提高粘油输送温度。
（4） 检查泵内运转部件，更换损坏的轴承。
（三）压力波动，流量不稳，泵抽空
1、原因分析：(1) 过滤器太脏，局部有堵塞。(2) 液面太低，泵吸入空气。(3) 进口阀开得过小。(4) 排出阀开得过快。(5) 油温过高，蒸气压过大。
2、排除方法：(1) 检查并清洗过滤器。(2) 关小出口阀调节流量并排除泵内空气。(3) 开大进口阀。 (4) 开泵时，出口阀缓慢打开。(5) 降低罐内油温。
（四）泵运转中有振动，有噪声
1、原因分析
（1） 离心泵进口流速和压力分布不均匀，泵进出口工作液体的压力脉动、液体绕流、偏流和脱流及水泵汽蚀等，都是常见的引起泵机组振动的原因。泵启动和停机、阀门启闭、工况改变以及事故紧急停机等动态过渡过程造成的输液管道内压力急剧变化和水击作用等，也常常导致泵房和机组产生振动。
（2） 机组进口管线设计不合理，产生汽蚀，泵进出管线无支撑；支撑泵和电机的基础发生不均匀沉陷；电动机与水泵的地脚螺栓未紧固牢；地基不稳；地脚基础强度不够用；基础偏软；都会导致机组发生振动。
（3） 电动机故障引起的泵震动，管道与水泵的连接采用了强力对口等原因也能引起水泵的异常震动。
（4） 电机内部磁力不平衡和其它电气系统的失调，常引起振动和噪音。
（5） 电机和泵转动部件质量不平衡、粗制滥造、安装质量不良、机组轴线不对称、摆度超过允许值，零部件的机械强度和刚度较差、轴承和密封部件磨损破坏，以及泵临界转速出现与机组固有频率一直引起的共振等，都会产生强烈的振动和噪音。
2、排除方法
（1） 紧固地脚螺丝，稳固管路，加固基础，达到稳固要求。
（2） 检修电动机，安装时不能采用强力对口。
（3） 重新安装并调整轴承。
参考文献：
[1] 编写组，《油田油气集输设计技术手册》，石油工业出版社，1994年.
[2] 中国石油天然气总公司编，《石油地面工程设计手册》，石油大学出版社，1995年.
[3] 严大凡等主编，《输油管线的设计与管理》，石油工业出版社，1986年.
[4] 冯叔初等主编，《油气集输》，石油大学出版社，1988年.
作者简介：
李伟，女，1969年生，毕业于石油大学采油工程专业，讲师，从事专业教学至今，多次撰写教学论文，论文《华北石油职业教育改革刍议——小议职教课程体系改革》在中华教育教学优秀论文评比中荣获二等奖。