成品油管道离心式输油泵的常见故障及处理

张 招

〔中国石化福建石油分公司 福建福州 350003〕

成品油管道离心式输油泵的常见故障及处理

张 招

〔中国石化福建石油分公司 福建福州 350003〕

叙述了成品油输油管道离心式输油泵的构成、工作原理、性能曲线和合理配置，分述了输油泵常见的不能启动、不排液、不上液、流量减少、硬度力降低、功耗增大与电机发热、泵震动或异常响动、轴承过热、机械密封泄漏、转子窜动大以及水击等故障的原因，同时给出了相应的处理方法，认为提高输油泵管理水平和操作人员素质，并予以充分重视，可提高泵的可靠性和利用率。

离心式输油泵 构造 工作原理 故障 分析 解决措施

离心式输油泵(以下简称离心泵)是管道输油生产中的关键设备，特点是大型、高能耗、价格贵。泵机组的工作直接关系到输油生产的安全、平稳、高效。因此，搞清楚离心泵的构成、工作原理和性能等，深入分析离心泵的故障，并采取有效的防范措施具有重要意义。

1 离心泵的构成

离心泵主要由泵体、泵盖、转子部件、轴承部件及密封等几部分组成。

1.1 泵体

泵的壳体为水平中开式，上部为泵盖，下部为泵体。泵的进出口位于泵体的两侧，距泵中心的高度相同。压水室采用双窝壳结构以平衡径向力。泵壳材料为铸钢。

1.2 转子部分

泵的转子部分主要由轴、叶轮、泄压套和级间套等组成。轴由合金钢经精密加工而成。叶轮采用不锈钢经精密铸造而成。叶轮与轴采用过渡配合，采用键联接。叶轮采用两半圆卡环进行轴向定位。

1.3 密封部分

密封部分主要包括泵内级间密封和轴封两大部分。级间密封主要由可更换的叶轮密封环、泵体密封环来实现，运转间隙较小，以减少液流从高压区向低压区泄漏。两端轴封采用相同的单端面平衡型集装式机械密封。

1.4 机械密封冲洗管路

机械密封冲洗液一般从第一级压出室引出，经节流孔板后进入密封腔。冲洗冷却密封端面后返回泵内。

1.5 联轴器

联轴器采用加长膜片弹性联轴器。当机械密封需维修或更换时，只要拆下中间联轴器即可进行，而不需打开泵盖或拆下进、出口管线。

1.6 轴承

泵上装有轴承部件甲和轴承部件乙各一套。部件甲为径向滑动轴承，部件乙由径向滑动轴承和一对向心推力球轴承组成。泵在运行中产生的径向力及转子的重量由两端的径向滑动轴承承受。泵在运行中的剩余轴向力由一对向心推力球轴承承受。

轴承采用自润滑方式。轴承中设有油环、油环的下部浸没在润滑油中，通过油环随轴转动把润滑油带到轴承处。

轴承体上有散热片，为风冷轴承部件。

在轴承体上装有自动加油杯。当轴承室内的油位下降时，自动加油杯会自动将杯中的油加入润滑油室中，以保持油室中的油位高度。

2 离心泵的工作原理

离心泵之所以能把介质送出是由于离心力的作用。离心泵在工作前必须进行灌泵，使泵体和进出口管线灌满介质，形成真空状态。当叶轮快速转动时，叶片促使泵腔内的介质很快旋转，旋转

着的介质在离心力的作用下从叶轮中飞出，泵内的介质被抛出后，叶轮的中心部分形成真空区域。介质源在大气压力(或静压)的作用下通过管网压到泵的入口管线内。这样不断循环，就可以实现连续输送介质。在此值得一提的是：离心泵启动前一定要对泵进行排气，使泵腔内充满介质以后，方可启动，否则将造成泵体发热、振动、抽空等现象，出现气蚀对离心泵造成损坏发生设备事故！

3 离心泵的性能曲线

离心泵的性能参数有：流量Q、扬程H、轴功率P、额定转速N、气蚀余量NPSH和效率E，并在它们之间存在着一定的数学关系，它们间的量值变化关系可用曲线来表示，这种曲线称为离心泵的性能曲线。

离心泵性能参数之间的相互变化关系及相互制约性，首先以泵的额定转速为先决条件。

离心泵性能曲线主要有三条：扬程—流量关系曲线、功率—流量关系曲线及效率—流量关系曲线。

3.1 扬程—流量关系曲线

它是离心泵的基本性能曲线。转速比小于80的离心泵曲线具有上升和下降的特点(即中间凸起，两边下弯)，称驼峰性能曲线。转速比在80～150之间的离心泵是平坦的性能曲线。转速比在150以上的离心泵是陡降形性能曲线。一般而言，当流量小时，扬程就高，随着流量的增加扬程就逐渐下降。

3.2 功率—流量关系曲线

轴功率是随着流量而增加的。当流量Q=0时，相应的轴功率并不等于零，而为一定值(约为正常运行的60 %左右)，主要用于机械损失。此时离心泵里充满输送介质，如果长时间运行，会导致泵内温度不断升高，泵壳和轴承会迅速发热，严重时可能使泵体产生热力变形，称为“憋压”，此时扬程为最大值。当泵的出口阀逐渐打开时，流量就会逐渐增加，轴功率亦缓慢增加。因此，成品油管线的离心泵一般要求泵的出口阀需打开至中间位(大概10 %开度)，才能允许启泵。

3.3 效率—流量关系曲线

该曲线像山头形。当流量为零时，效率也等于零，随着流量增大，效率也逐渐的增加，但增加到一定数值之后效率开始下降，即效率有一个最高值。在最高效率点附近，效率都比较高，称为高效率区。

4 离心泵的合理配置

管道的流量就是泵站的排量，泵站的总扬程就是管道需要的总压能，泵站—管道系统的工作点是在压力供需平衡条件下，管道流量与泵站进、出站压力等参数的交汇点。在设计和生产管理工作中，常用泵站特性曲线和管道特性曲线，求二者交点的方法，确定泵站的排量和进、出站压力。

图1 泵站—管道系统工作特性

图1为泵站管道系统的工作曲线。图中曲线C为泵站出站压头随排量的变化曲线，G为管道特性曲线，忽略进站压头，二者的交点称为系统的工作点，即泵站的排量QA，出站压头为HA。 离心泵和管道系统的经济、高效进行，都需要根据管道输送流量和管线特点进行合理配泵，以便企业在节能降耗的同时创造良好的经济效益。

5 离心泵常见故障的原因及处理

离心泵常见故障分为水力故障和机械故障两大类。认真分析离心泵的故障原因，熟练掌握处理方法，能够有效地保证输油管道的安全、平稳运行。

5.1 泵不能启动

(1)泵的联锁条件没消除，需检查泵的入口压力低联锁情况。

(2)电动机或电源不正常，应检查电源和电动机情况。

(3)泵被卡住，用手盘动联轴器检查，必要时解体检查，消除动静部分故障。

(4)泵的辅助设备准备不到位，需重新对泵复位，点击“准备好”按钮，检查入口阀和出口阀是否开启到位并具备允许启泵信号，重新启动。

(5)填料压得太紧，放松填料。

5.2 泵不排液

(1)灌泵不足(或泵内气体未排完)，重新灌泵。

(2)管线沿程摩阻高于泵提供的扬程，需切换大扬程的离心泵或者增泵。

(3)泵转向不对，检查旋转方向。

(4)泵转速太低，检查转速，提高转速。

(5)过滤器滤网堵塞，检查滤网，消除杂物。

(6)泵的汽蚀余量不足，降低泵的吸入高度。

5.3 泵吸不上液体

(1)吸入管道漏气，检查吸入侧管道连接处及填料函密封情况。

(2)灌泵时吸入侧气体未排完，重新灌泵。

(3)吸入侧突然被异物堵住，停泵处理异物。

(4)吸入大量气体，检查储油罐液位是否太低，进行排气。

5.4 流量减少

(1)灌泵不足(或泵内气体未排完)，重新灌泵。

(2)管线沿程摩阻高于泵提供的扬程，切换大扬程的离心泵或者增泵。

(3)阻力损失增加，检查管路及线路截断阀等障碍。

(4)壳体和叶轮密封环磨损过大，更换或维修密封环及叶轮。

(5)其他部位泄漏，检查轴封等部位。

(6)泵叶轮堵塞、磨损、腐蚀，进行清洗、检查，更换。

5.5 压力降低

(1)泵的汽蚀余量不足，需降低泵的吸入高度。

(2)液体密度、粘度与设计条件不符，检查液体的物理性质。

(3)叶轮装反(双吸轮)，检查叶轮。

(4)泵转速太低，检查转速，提高转速。

(5)壳体和叶轮密封环磨损过大，应更换或维修密封环及叶轮。

(6)操作时流量太大。处理方法：减少流量。

5.6 运行中功耗大 ，电机发热

(1)液体密度、粘度与设计条件不符，检查液体的物理性质。

(2)操作时流量太大，减少流量。

(3)叶轮与密封环、叶轮与泵壳有磨擦，检查并修理。

(4)填料压得太紧或干磨擦，放松填料，检查水封管。

(5)轴承损坏，检查修理或更换轴承。

(6)转速过高，检查驱动机和电源。

(7)泵轴弯曲，矫正泵轴。

(8)轴向力平衡装置失败，检查平衡孔，回水管是否堵塞。

(9)联轴器对中不良或轴向间隙太小，检查对中情况和调整轴向间隙。

5.7 泵振动或异常声响

(1)灌泵时吸入侧气体未排完，重新灌泵。

(2)泵叶轮堵塞、磨损、腐蚀，清洗、检查、更换。

(3)润滑不好或轴承润滑油不干净，添加、更换润滑油。

(4)管路应力变形，校正泵的进出口管线。

(5)联轴器对中不良，径向或轴向间隙太大，检查对中情况和调整径向或轴向间隙。

(6)轴承损坏，检查修理或更换轴承。

(7)泵轴弯曲，矫正泵轴。

(8)密封间隙过大，护圈松动，密封磨损，检查、调整或更换密封。

(9)壳体变形，密封摩擦，支座或基础共振，管路、机器共振，校正本体，加固基础或管路。

5.8 轴承过热

(1)轴瓦刮研不合要求，重新修理轴承瓦或更换。

(2)轴承间隙过小，调整轴承间隙或刮研。

(3)润滑油量不足，油质不良，增加油量或更换润滑油。

(4)轴承装配不良，按要求检查轴承装配情况，消除不合要求因素。

(6)轴承磨损或松动，修理轴承。

(7)泵轴弯曲，矫正泵轴。

(8)甩油环变形，甩油环不能转动，润滑差，更新甩油环。

(9)联轴器对中不良或轴向间隙太小，检查对中情况和调整轴向间隙。

5.9 机械密封泄漏过大、发热

(1)填料压得太紧或磨擦，放松填料，检查水封管。

(2)管路应力变形，校正泵的进出口管线。

(3)联轴器对中不良或轴向间隙太小，检查对中情况和调整轴向间隙。

(4)机械密封有故障，检查机械密封。

(5)轴承磨损或松动，修理轴承。

(6)泵轴弯曲，矫正泵轴。

(7)水封圈与水封管错位，重新检查对准。

(8)冲洗液、冷却不良，检查冲洗冷却循环管，更换冲洗液。

5.10 转子窜动大

(1)操作不当，运行工况远离泵的设计工况，严格操作，使泵始终在设计工况下运行。

(2)平衡不通畅，疏通平衡管。

5.11 发生水击现象

(1)由于突然停电，造成系统压力波动，出现排出系统负压，溶于液体中的气泡逸出使泵或管道内存在气体，将气体排净。

(2)泵的出口阀关闭过快，缓慢关闭阀门。

6 离心泵故障的预防措施

(1)保证离心泵的润滑良好。

(2)加强易损件的维护。

(3)流量变化平缓，一般不做快速大幅度调整。

(4)严格执行操作规程，杜绝违章操作和野蛮操作。

(5)做好状态监测，发现问题及时分析处理。

(6)泵停运时及时进行保养和盘车。

(7)定期清理泵入口过滤器。

7 结束语

离心泵产生故障的原因可能是多方面的，但绝大多数与技术管理水平、安装、保养、操作人员的素质及重视程度有关。若能得到充分重视，则能够将离心泵的修理平均间隔时间延长，使泵的可靠性和利用率得到大幅度提高。

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2016-11-04。

张招(1983-)，男，本科，学士，2006年毕业于福建工程学院，机械设计制造及其自动化专业，工程师，现从事成品油管道生产调度运行管理工作。