劉成浩，李博穎，於勇，周峰
（中國石油（yóu）集團工程設計有限責任（rèn）公司，北（běi）京分公司，北京 100085）
摘 要：分析了（le）立式長軸液下泵的結構特點，從軸承間距、滑動軸（zhóu）承衝洗（xǐ）方式、滑動軸承選材、軸封（fēng）方式、泵（bèng）選材等方麵對長軸液下泵（bèng）的的設計、選（xuǎn）用（yòng）進行了分析，為保障立（lì）式長軸液下泵的穩定運行提供參考。
關鍵詞：立（lì）式長軸液下泵；軸承間距；衝（chōng）洗方式；軸封（fēng）；選（xuǎn）材
長軸液下泵屬於單級單吸立式泵，可直接安（ān）裝在罐體或收集池蓋板上，泵體部分浸入在液位（wèi）之下，用於輸送中性或有一定腐蝕性的液體、清潔（jié）或含固體顆粒的液體。在（zài）海外油田地麵工程設施中，已廣泛應用於開（kāi）閉排係統。立式長軸液下泵是成熟產品，但在實（shí）際應用中仍存在一定風險，如由於振動引起的零件損壞等等。國內一石化公司在新建含油汙水池進行含油汙水輸送（sòng）泵試（shì）車（chē）過程中曾發生（shēng）一（yī）起由立式長（zhǎng）軸泵泵軸嚴重（chóng）振動引起的汙水池爆炸事故。
1 長軸液下泵（bèng）兩種結構
在API610標準（zhǔn）中定義了兩種長軸液下泵VS4和（hé）VS5，如圖1所示。圖1（a）為VS4型（xíng），係（xì）單殼體懸吊式蝸殼式壓水室，組合軸結構，設有導（dǎo）軸承，介質沿泵徑向排入獨立出（chū）液管。圖1（b）為VS5型，係（xì）單（dān）殼體蝸殼式壓水室，單軸懸吊結構。
二者（zhě）的（de）Z大不同在於VS5為單軸結構，VS4為兩節或多節結構。泵的插入深（shēn）度較短，軸長度小於（yú）2400mm時[1]，通常采用單軸設計，即選用VS5；泵（bèng）的插（chā）入深度較長時，若采用單軸設計，由於工藝性較差，製造困難（nán），一般采用接軸的（de）方（fāng）法（fǎ），將多根單軸進行串接實現扭矩傳遞，即選用VS4。采用合理的接軸方式，既能（néng）增強泵軸的（de）同軸度，又能降低長軸的加工（gōng）難度（dù）。
2 立式長軸液下泵應用注意（yì）事項
2.1軸承間（jiān）距
立式長軸液下泵采用多點支承方式，液麵之上常采用角接觸球軸承，液麵每根短軸都有滑動軸承支承，滑動軸承固定在中間軸承支架（jià）上，中間軸承支架與支承管連接。滑動軸承主要（yào）承（chéng）受泵在（zài）運轉過程中產生的徑向（xiàng）載荷，限（xiàn）製軸係徑（jìng）向自（zì）由度，防止其產生過大的撓度，對泵長期可靠運行起著關鍵性作用。
根據（jù）插（chā）入深度、軸徑大小及泵（bèng）轉速（sù），合理選擇滑動軸承（chéng）間距，既影響泵的運行可靠性，又影響（xiǎng）到泵設計（jì）的互換性（xìng）和經（jīng）濟性。若間距小，需增加設置軸的支撐點，徑（jìng）向滑動軸承數量增（zēng）加，增大了加工誤差及裝配誤差出現的（de）可能（néng）性，引起盤車困難、偏磨等；若間距大，會直接導（dǎo）致泵（bèng）運行不穩定、產生振動、噪音增大，影響泵壽命甚至（zhì）造成事故（gù）。為此，API61011th圖37中給出了長軸液下泵（bèng）在不（bú）同轉速、不同軸徑下對應的軸承間距（jù）的推薦值，如圖2所示。
2.2滑（huá）動軸承衝洗方式
根據泵送介質的不同，應合理選擇衝洗方式。長軸液下泵在運轉過程中，滑動軸承和軸套摩擦將產生大量的熱（rè）量，必須對其進行充分及時的衝（chōng）洗，以達（dá）到（dào）冷卻和潤滑的作用（yòng）。衝洗（xǐ）方式（shì）的正確（què）選用（yòng）影（yǐng）響著（zhe）泵的安全運轉。長軸液下泵通常（cháng）有兩種衝洗方式：自衝洗（xǐ）和外衝洗，見圖3。
自衝洗方式（shì）：泵送介質為清潔介質時，可采用（yòng）該衝洗方式。在泵出口法蘭處引出一管路，使衝洗液流向各滑動軸承，潤滑軸承並帶走（zǒu）摩擦副產生的（de）熱量，降低軸承溫度。若泵送介質中含有顆粒而選用自衝洗方式，固體顆粒將伴（bàn）隨衝洗液進入滑動軸承摩擦副，使軸承磨損加劇，對軸承材質是一種考驗，軸（zhóu）承損壞風險增大，將引起振動甚至損壞泵造（zào）成（chéng）事故。
外衝洗方式：泵（bèng）送介（jiè）質為內含較小顆粒介質時，需要從外界接一管路，引入清潔的衝洗液衝洗潤滑各軸承，帶走摩擦副產生的熱量，同時可避免（miǎn）固體顆粒進入摩擦副中。在汙水處理（lǐ）係統中，外衝洗方式較為常見。
2.3滑動軸承選（xuǎn）材
軸承摩擦副的選材對軸承工作（zuò）的可靠性至關重要。水潤滑滑動軸承的（de）材料（liào）很多，其性能和使用效果不一（yī），如鐵梨木、塑料、橡膠、陶瓷、石墨等[4-5]。
含砂水磨實驗表明，碳化矽（guī）摩擦副在砂水潤滑條件下的摩擦因數較低，約（yuē）0.05~0.13，磨損量是石墨、橡膠、青銅等材料無法相比的，表明碳化矽對固體顆粒的磨粒磨損有較好的適應性[6]。立（lì）式長軸泵使用較多的是呋喃石墨、酚醛石墨。石墨的自潤滑（huá）性、機械性能、加工性能良好，使得其（qí）在清潔介質條件下廣（guǎng）泛應用。但石墨耐磨粒磨（mó）損性能差，應避免固體顆粒進入軸承。
用（yòng）於含油汙水池/罐、生活汙（wū）水池/罐中的立式長軸液下泵，若過濾裝置能保證介質中的固體顆粒不會進入泵中，則可選用石墨作為泵滑（huá）動軸承材料。若介（jiè）質中固體顆粒無（wú）法過濾幹淨，則（zé）應選擇耐磨性較好的（de）碳化（huà）矽作為（wéi）軸（zhóu）承材料，以增加滑動軸承（chéng）壽命，但仍然存在軸承損壞的風險。
2.4軸封方式
立式長軸液下泵在使用過程中，需要根據實際情況選用合適的密封方式：填料密封或機械密封。長軸液下泵泵送液體直接從單獨的出液（yè）管排出，軸向位置不會有液體泄漏，因此，一般（bān）情（qíng）況下不需要軸封。但是，如果在封閉的容器裏，液體有毒、易揮發、不允許泄漏到大氣中（zhōng），就需要安裝軸封。如果對軸封（fēng）的要求不太嚴格，可用填料密封。如果對密封的要求（qiú）比較嚴格（gé），應采用機械密封。采用機械密封時，需要參照API682選用合適的衝洗方案。
2.5長軸液下泵材料選擇
長軸（zhóu）液下泵長期浸沒在液下，多數為間斷運（yùn）行，在選用過程中需要考慮腐蝕對泵材質造成的影（yǐng）響。API610附錄H給出了推薦的泵部件材料等級，但需注意的是，由於是立式安裝，長軸液下泵的過流部（bù）件部分，如圖（tú）3所示的支（zhī）承管、出液（yè）管、衝洗管路（lù）等（děng）均為（wéi）過流部件，在（zài）選材（cái）時需要注意。在海外油田地麵工（gōng）程建設高含鹽（yán）（Cl-）、高含H2S、高含CO2的工況下，開閉排係統泵材質的選擇需（xū）要綜合考慮介質引起的（de）均勻腐（fǔ）蝕、點蝕等，同時應考慮經濟因（yīn）素（sù）。
3 結論
本文（wén）結合API610標準及設計經驗，從長軸液下泵的結構、滑動軸承間距設置、滑動軸承衝洗方式、滑動軸承選材、軸封方式選（xuǎn）取、泵選材幾方麵，簡要（yào）分析了在應用過程中需要注意的事項。此外，立式長軸液下泵的製造、安裝質量是其穩定可靠運行（háng）的重要因素，應嚴格按照相關標準執行。
參考文獻
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來源（yuán）：《石油和化工設備》2014年第（dì）17卷
