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自吸泵取代長軸液下泵的工藝設(shè)計(jì)及應(yīng)用

文檔作者：李玉輝辛成榮文檔來源：中石油華東設(shè)計(jì)院有限公司		更新日期： 2026年05月08日	點(diǎn) 擊數(shù)：
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石油化工
石油化工在國民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)著重要的地位，原料
油、產(chǎn)品和公用工程消耗等液體都需要通過泵進(jìn)行輸
送。泵作為石化生產(chǎn)裝置中用量最大的傳動(dòng)設(shè)備，扮演
著將各種液體介質(zhì)如原油、成品油、化工原料以及各種
中間產(chǎn)品和成品輸送到其他地方的重要角色，類似于心
臟輸送血液的功能。因此，石油化工用泵作為關(guān)鍵配套
設(shè)備，備受關(guān)注。由于化工介質(zhì)的特性復(fù)雜且使用要求的
提高，選擇適合工藝要求、使用性能和使用場合的泵顯得
尤為重要。基于此，結(jié)合作者在現(xiàn)場工作中的經(jīng)驗(yàn)，對長
軸液下泵改為自吸泵的改造過程進(jìn)行了簡要評述。
一、長軸液下泵對生產(chǎn)的影響
某煉油廠的汽油精制分餾裝置長軸液下泵P111（污
油泵）是一個(gè)關(guān)鍵的設(shè)備，但在現(xiàn)場使用時(shí)經(jīng)常發(fā)生故
障，包括葉輪、軸套、襯套腐蝕和磨損等，這給汽油精
制分餾裝置的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益帶來了嚴(yán)重影響。一
方面，備件更換的頻率很高，使用周期短，經(jīng)常需要外
加工，檢修時(shí)也需要出動(dòng)吊車進(jìn)行起吊，這增加了運(yùn)行
成本；另一方面，由于長軸液下泵經(jīng)常處于檢修狀態(tài)，
工作效率低下，裝置安全生產(chǎn)也受到威脅。因此，必須
對該裝置進(jìn)行全面的技術(shù)更新和改造，進(jìn)行改型設(shè)計(jì)，
以徹底解決“屢壞屢修，屢修屢壞”的問題。
自吸泵可以替代長軸液下泵，有許多優(yōu)點(diǎn)。首先，
自吸泵整體為立式結(jié)構(gòu)，重量和占地面積都比液下泵
小。其次，由于自吸泵的軸是垂直方向安裝的，軸封處
不容易泄漏。自吸泵不需要長軸，可以解決軸承問題，
維修周期得到了延長。自吸泵的維修部件均安裝在地面
上，給自吸泵的后期維修帶來了極大的便利。自吸泵的
進(jìn)口僅為一根空心管，不需要安裝底閥，且可用不同長
度的空心管抽送不同深度的介質(zhì)。即使發(fā)生空泵運(yùn)轉(zhuǎn)，
自吸泵也能維持一段較長時(shí)間，非常方便現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)并立
即采取相應(yīng)的措施來防止電機(jī)損壞，減少因現(xiàn)場工人誤
操作而造成的損失，有效提高了安全性。
為消除某煉油廠汽油精制分餾裝置的運(yùn)行隱患，某
煉油廠擬將汽油精制分餾裝置長軸液下泵P111(污油泵)
更換為自吸泵。
二、自吸泵的改型設(shè)計(jì)
1.泵選型原則
針對自吸泵的選擇，需要滿足以下要求：
符合裝置的工藝參數(shù)，包括：流量、壓力、揚(yáng)程、
溫度、吸程、汽蝕流量等；對于輸送易燃、易爆、有毒
或昂貴介質(zhì)的泵，軸封必須可靠或者采用無泄漏的自吸
泵，比如，磁力驅(qū)動(dòng)泵、隔膜泵、屏蔽泵等。對于輸送
腐蝕性介質(zhì)的泵，要求對流部件采用耐腐蝕性材料，
如，AFB不銹鋼耐腐蝕泵，CQF工程塑料磁力驅(qū)動(dòng)泵；
對于輸送含固體顆粒介質(zhì)的泵，要求對流部件采用耐磨
材料，必要時(shí)采用清潔液體沖洗軸封；機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)方面要
可靠、噪聲低、振動(dòng)小；經(jīng)濟(jì)上要綜合考慮設(shè)備費(fèi)、運(yùn)
轉(zhuǎn)費(fèi)、維修費(fèi)和管理費(fèi)的總成本最低；離心泵具有轉(zhuǎn)速
高、體積小、重量輕、效率高、流量大、結(jié)構(gòu)簡單、輸
液無脈動(dòng)、性能平穩(wěn)、容易操作和維修方便等特點(diǎn)。
2.泵流程的修改
對某煉廠汽油精制分餾裝置流程圖的修改主要遵循
以下幾方面的原則：（1）采用先進(jìn)、成熟、可靠的技
術(shù)，同時(shí)兼顧與原有裝置的技術(shù)銜接；（2）依托原有
裝置設(shè)施，盡量減少因流程修改而需要改動(dòng)的工作量；
（3）流程修改過程中需要充分考慮設(shè)備、材料所采用的
設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與原裝置相關(guān)設(shè)施配套之間的聯(lián)系；（4）依據(jù)
現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對流程中部分參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。本次
修改工藝改造內(nèi)容詳如下：
結(jié)合介質(zhì)特性、原設(shè)計(jì)文件及現(xiàn)場運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，需要
對地下污油罐D(zhuǎn)112采用氮?dú)獬鋲海３州p污油罐內(nèi)液面
壓力≥0.08MPaG。在地下污油罐氣相管線上增加氮?dú)庋a(bǔ)
自吸泵取代長軸液下泵的工藝設(shè)計(jì)及應(yīng)用
李玉輝　辛成榮　　中石油華東設(shè)計(jì)院有限公司
【摘　要】文章分析了長軸液下泵頻繁故障對裝置生產(chǎn)的嚴(yán)重影響。為了解決這一問題，基于此，提出了一種改造
方案，即使用自吸泵替代長軸液下泵，并繪制了相應(yīng)的工藝流程圖。根據(jù)伯努利方程等理論，給出了自
吸泵的設(shè)計(jì)條件，并計(jì)算出泵的最大安裝高度，為泵的配管設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。經(jīng)過工藝設(shè)計(jì)后，自
吸泵的投產(chǎn)效果良好，故障率明顯下降，很好地滿足了裝置連續(xù)生產(chǎn)的需要。
【關(guān)鍵詞】長軸液下泵；自吸泵；汽蝕余量
【DOI】10.12316/j.issn.1674-0831.2023.11.017
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石油化工
壓線N21006，此補(bǔ)壓線從公用工程氮?dú)夤芫W(wǎng)就近接入，
并在管線N21006及FLG1106上分別設(shè)置調(diào)節(jié)閥組，采用
分程控制方式。當(dāng)罐內(nèi)壓力低于0.08MPaG時(shí)，打開調(diào)節(jié)
閥PV1048A補(bǔ)充氮?dú)猓划?dāng)罐內(nèi)壓力高于0.08MPaG時(shí)，調(diào)
節(jié)閥PV1048A關(guān)閉，調(diào)節(jié)閥PV1048B打開泄壓。因地下
污油罐D(zhuǎn)112采用氮?dú)獬鋲悍绞剑摴薏辉倥c放空分液罐
D111氣相直接連通，改為在地下污油罐D(zhuǎn)112上部設(shè)置安
全閥，事故狀態(tài)通過安全閥起跳保護(hù)設(shè)備。
3.最大安裝高度的計(jì)算
依據(jù)汽油加氫精制裝置的生產(chǎn)數(shù)據(jù)表，提出P111泵
的設(shè)計(jì)條件（見表1）給廠家，待泵廠家將計(jì)算好的泵資
料返還后，確定泵的最大安裝高度，為后續(xù)泵的配管設(shè)
計(jì)提供理論依據(jù)。
表1　P111泵設(shè)計(jì)條件
設(shè)備
位號
介質(zhì)
名稱
最大
流量
m3/h
泵入口液
面壓力
MPa(G)
揚(yáng)
程
m
最高入
口溫
度℃
密度
kg/
m3
汽化
壓力
MPa(A)
粘度
cp
運(yùn)行
方式
水運(yùn)
要求
P111 污油33 0.08 84 150 597 0.132 0.15 間斷60%
改造后P111泵的工藝參數(shù)為：
流量Q = 3 3 m 3/ h ，揚(yáng)程H = 8 4 m，泵入口處液面壓
力P1=0.08MPa(G)，汽化壓力PV=0.032MPa(G)，介質(zhì)
密度ρ=597kg/m3，泵入口處管路阻力損失HV=1m，
NPSHr=1m(由泵生產(chǎn)廠家提供)。
泵的最大安裝高度
①
②
聯(lián)立①②得，Hmax=5.2m。
P1——泵入口處液面壓力；
ρ——介質(zhì)密度；
HV——泵入口處管路阻力損失；
PV——介質(zhì)的汽化壓力；
g——重力加速度標(biāo)準(zhǔn)值；
NPSHa——泵的有效汽蝕余量；
NPSHr——泵的必須汽蝕余量；
Hmax——泵的最大安裝高度。
為了避免自吸泵汽蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生，自吸泵的安裝高
度必須低于5.2m，自吸泵的吸入管路在滿足管道應(yīng)力條
件下應(yīng)短而直，管件也必須盡量少。自吸泵吸入管的直
徑不應(yīng)小于吸入口的直徑，變徑處也不能有氣體積存。
為減小自吸泵的吸入管路阻力損失，泵管路入口閥設(shè)計(jì)
為球閥。
4.自吸泵的組成和操作說明
自吸泵由泵頭、隔膜式自吸機(jī)、電機(jī)、防爆控制箱
和公用底座組成。防爆控制箱具備手動(dòng)和自動(dòng)兩種啟動(dòng)
方式。在操作時(shí)，先將自吸泵防爆控制箱上的轉(zhuǎn)換開關(guān)
移動(dòng)到手動(dòng)位置，然后按下控制箱上的“自吸啟動(dòng)”按
鈕以接通電源。隔膜式自吸機(jī)開始工作，吸入管及泵殼
內(nèi)部瞬間形成真空，輕污油在大氣壓力作用下進(jìn)入泵殼
內(nèi)。當(dāng)輕污油液位達(dá)到設(shè)計(jì)啟動(dòng)液位時(shí)，自吸機(jī)停止工
作。同時(shí)啟動(dòng)自吸泵電機(jī)，并打開出口閥門以調(diào)節(jié)流量
大小，使自吸泵進(jìn)入正常工作狀態(tài)。如果自吸泵出現(xiàn)吸
空或管路內(nèi)有雜質(zhì)堵塞的情況，控制系統(tǒng)會立即切斷電
源，停止機(jī)組的工作，從而避免機(jī)封干磨失效和設(shè)備干
運(yùn)轉(zhuǎn)。自吸泵機(jī)組停止運(yùn)行后，泵殼及吸入管內(nèi)的輕污
油會沿吸入管自動(dòng)回到儲罐或池內(nèi)。再次接通電源并啟
動(dòng)自吸泵時(shí)，將會重復(fù)上述過程。
5.自吸泵的技術(shù)要求
（1）一般要求
泵制造廠需要嚴(yán)格遵守泵數(shù)據(jù)表、調(diào)整后的工藝參
數(shù)和技術(shù)協(xié)議，但這并不能代替正確設(shè)計(jì)、選材、制
造、檢驗(yàn)和驗(yàn)收轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械及其附屬設(shè)備的責(zé)任。泵制造
廠應(yīng)根據(jù)其經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行最優(yōu)化的設(shè)計(jì)、選材和制造，以提
供符合本項(xiàng)目要求的完整泵組和附屬系統(tǒng)。泵制造廠應(yīng)
承擔(dān)該改造范圍內(nèi)所有設(shè)備和輔助系統(tǒng)的全部責(zé)任。所
提供的自吸泵應(yīng)具備額定工況下提高揚(yáng)程至少5%的能
力，這可以通過更換更大直徑的葉輪來實(shí)現(xiàn)。泵的有效
汽蝕余量NPSHa應(yīng)大于必需汽蝕余量NPSHr至少0.6m，
如小于1m必須做汽蝕試驗(yàn)。
泵殼的厚度應(yīng)能適應(yīng)最大出口作用力，并考慮其他
因素(如溫度和轉(zhuǎn)速)導(dǎo)致的揚(yáng)程增量和室溫下的水壓試
驗(yàn)壓力。對于碳鋼，還應(yīng)留有至少3mm的裕量。泵的進(jìn)
出口應(yīng)使用法蘭連接。法蘭等級和法蘭面型式應(yīng)滿足買
方和設(shè)計(jì)方的規(guī)定。賣方應(yīng)提供進(jìn)出口配對法蘭材質(zhì)、
法蘭墊片技術(shù)要求以及與買方交接的所有接口所需的成
對法蘭、螺栓、螺母和墊圈。進(jìn)出口法蘭所承受的最大
外力和外力矩應(yīng)滿足API610標(biāo)準(zhǔn)要求的2倍。
葉輪應(yīng)可靠地固定在軸上，不會發(fā)生任何移動(dòng)。運(yùn)
轉(zhuǎn)間隙應(yīng)根據(jù)熱膨脹量、材料種類和轉(zhuǎn)動(dòng)件的撓度等因
素決定，包括密封環(huán)之間和其他構(gòu)件之間的間隙。為實(shí)
現(xiàn)最佳的操作條件下的密封效果，密封的設(shè)計(jì)和安裝應(yīng)
由密封制造商和制造商共同完成。所選材料的牌號應(yīng)按
中國國家標(biāo)準(zhǔn)或ASTM、AISI（美國鋼鐵學(xué)會）、ASME
等標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定標(biāo)出，如果沒有對應(yīng)的牌號，則應(yīng)提供其
物理性能、化學(xué)成分和試驗(yàn)要求等資料，并提交一份材
料對照清單。對于輸送易燃或有毒介質(zhì)的承壓部件，必
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石油化工
須采用碳鋼或合金。
銘牌和轉(zhuǎn)向箭頭應(yīng)當(dāng)牢固地固定在設(shè)備(包括輔助設(shè)
備)的明顯位置。銘牌應(yīng)使用中文表示。除非另有規(guī)定，
銘牌中使用SI標(biāo)準(zhǔn)單位制。銘牌應(yīng)至少包括，但不限于
下列內(nèi)容：買方的設(shè)備名稱和位號、賣方的規(guī)格和型
號、泵的（出廠）順序編號、額定流量（m3/h）、額定
揚(yáng)程（m）、水壓試驗(yàn)壓力（MPa）、轉(zhuǎn)速（r/min）、
軸功率(kW)、最大允許工作壓力（MPa）、最大允許工
作壓力時(shí)的溫度（℃）、設(shè)備重量（kg）、軸承型號
等。銘牌和轉(zhuǎn)向箭頭應(yīng)該使用不銹鋼制成，并用不銹鋼
鉚釘牢固固定在泵的顯眼之處。
防爆的電器、儀表設(shè)備上應(yīng)有明顯的防爆標(biāo)志及認(rèn)
證機(jī)構(gòu)的認(rèn)證標(biāo)志。對外表面超過80℃的容器和設(shè)備、
儀表和電氣設(shè)備的接地裝置、對人員身體可能構(gòu)成危險(xiǎn)
的部位等均應(yīng)設(shè)置明顯的說明標(biāo)志。
自吸泵的聯(lián)軸器和護(hù)罩，采用彈性膜片聯(lián)軸器，連
同由無火花材料制造的可拆式聯(lián)軸器護(hù)罩，并由泵制造
商提供并安裝。聯(lián)軸器應(yīng)能傳遞預(yù)定驅(qū)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩
和軸向力，并有不小于1.5的安全系數(shù)。聯(lián)軸器實(shí)現(xiàn)在不
移動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)和進(jìn)出口管路的情況下拆卸聯(lián)軸器、軸承、
密封。護(hù)罩帶檢查門，以便盤車，門的活頁及相關(guān)安裝
螺釘為不銹鋼。
自吸泵的底座供安裝泵及驅(qū)動(dòng)機(jī)的接觸面應(yīng)進(jìn)行機(jī)
械加工并開螺栓孔，保證正確安裝設(shè)備。電機(jī)支座的設(shè)
計(jì)應(yīng)該有足夠的結(jié)構(gòu)剛性，以限制泵軸的位移和泵與驅(qū)
動(dòng)機(jī)軸的不對中。泵制造商應(yīng)完成泵和驅(qū)動(dòng)機(jī)在公用底
座上的組合安裝及精確對中。其中與基礎(chǔ)相連的地腳螺
栓、螺母、墊片由制造商成套供應(yīng)。
（2）檢驗(yàn)與試驗(yàn)要求
機(jī)械性能測試和化學(xué)成分分析應(yīng)針對自吸泵主要零
部件（殼體、軸、葉輪），并依據(jù)GB 3215-82標(biāo)準(zhǔn)提供
報(bào)告。靜水壓試驗(yàn)應(yīng)對自吸泵承壓件進(jìn)行，結(jié)果應(yīng)滿足
相關(guān)技術(shù)要求。自吸泵零部件需接受無損檢驗(yàn)，檢驗(yàn)項(xiàng)
目包括以下內(nèi)容，并應(yīng)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，檢驗(yàn)報(bào)告也
需提供。整臺自吸泵應(yīng)進(jìn)行性能試驗(yàn)和機(jī)械運(yùn)行試驗(yàn)，
并符合要求。葉輪應(yīng)進(jìn)行靜平衡試驗(yàn)，精度要達(dá)到G6.3
級。額定流量、揚(yáng)程和效率偏差應(yīng)符合API610標(biāo)準(zhǔn)，
且額定功率不得超過設(shè)計(jì)值的+3%。自吸泵組的振動(dòng)
應(yīng)滿足GB 10889規(guī)定的A級標(biāo)準(zhǔn)（振動(dòng)的速度不得大于
2.8mm/s）。測量距離自吸泵組表面1m處的噪聲聲壓級
不應(yīng)超過85dB(A)。自吸泵組及其輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造
應(yīng)至少滿足20年的使用壽命和3年的不間斷運(yùn)行要求。自
吸泵機(jī)械密封和軸承的使用壽命應(yīng)至少為25000小時(shí)。機(jī)
組噪聲應(yīng)在距離機(jī)組1米處小于等于85dBA(高壓電機(jī)機(jī)
組除外)。自吸泵的其他公用工程消耗不應(yīng)有正偏差。自
吸泵的振動(dòng)速度應(yīng)不大于2.8mm/s。自吸式離心泵自吸時(shí)
間不應(yīng)超過2分鐘，自吸高度應(yīng)大于6m。自吸泵軸承溫
升應(yīng)不超過40℃。
（3）供貨范圍
單臺自吸泵的供貨范圍包括以下物品：①泵；②電
機(jī)；③泵和電機(jī)的公用底座；④自吸機(jī)及防爆控制箱；
⑤機(jī)械密封，密封腔采用串封設(shè)計(jì)，使用plan53B系統(tǒng)
并利用現(xiàn)場配管。如果采用plan52系統(tǒng)，則不帶遠(yuǎn)傳儀
表，設(shè)計(jì)為20L；⑥膜片聯(lián)軸器及無火花防護(hù)罩；⑦所
有與用戶連接的配對法蘭、螺栓、螺母、墊片；⑧地
腳螺栓、螺母及墊圈；⑨Y型過濾器(尺寸按泵吸入口尺
寸)；⑩罐口法蘭(按設(shè)計(jì)方提供圖紙)。
三、結(jié)論
自吸泵在某煉油廠汽油精制分餾裝置中的應(yīng)用取得
了很好的效果。自吸泵自投用以來，裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，
各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合工藝要求，滿足了生產(chǎn)使用。由于
替代了長軸液下泵，該裝置的檢修次數(shù)、勞動(dòng)強(qiáng)度和危
險(xiǎn)系數(shù)都得到了顯著降低，維護(hù)費(fèi)用也大大節(jié)約。所有
的長軸液下泵都已被改型為自吸泵，并且取得了預(yù)期的
效果，設(shè)備的故障率也顯著降低，消除了安全隱患，為
煉油廠的正常運(yùn)行奠定了良好的基礎(chǔ)。該改型和設(shè)計(jì)已
經(jīng)被其他裝置爭相模仿。
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