國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)國(guó)內(nèi)往復(fù)泵生產(chǎn)的啟示—GB/T 34391-2017《石油、石化和天然氣工業(yè)用往復(fù)泵》標(biāo)準(zhǔn)解讀

韓彩紅 ，薛勝雄 ，陳正文 ，龐 雷 ，陶立國(guó)

（1.合肥通用機(jī)械研究院有限公司，合肥 230031；2.合肥通用環(huán)境控制技術(shù)有限責(zé)任公司，合肥 230088；3.勝瑞蘭工業(yè)設(shè)備（蘇州）有限公司，江蘇蘇州 215122）

0 引言

GB/T 34391-2017《石油、石化和天然氣工業(yè)用往復(fù)泵》［1］已于2017年9月29日發(fā)布，并于2018年4月1日實(shí)施。本標(biāo)準(zhǔn)使用翻譯法等同采用ISO13710：2004《石油、石化和天然氣工業(yè)往復(fù)式容積泵》（英文版），由中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)提出，并由全國(guó)泵標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)歸口合肥通用機(jī)械研究院有限公司聯(lián)合國(guó)內(nèi)8家主要往復(fù)泵生產(chǎn)企業(yè)和用戶共同制定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，涉及到往復(fù)泵方方面面的知識(shí)，對(duì)國(guó)內(nèi)同行來(lái)講是一個(gè)非常有用的技術(shù)工具書(shū)。

1 背景和必要性

ISO13710：2004是由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會(huì)ISO/TC 115（泵，小組委員會(huì)SC 3，安裝和特殊應(yīng)用）聯(lián)合ISO/TC 67（石油、石化和天然氣工業(yè)材料，裝備和海洋工程結(jié)構(gòu)，小組委員會(huì)SC 6，過(guò)程裝備和系統(tǒng)）共同籌備編制，該國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是將美國(guó)石油學(xué)會(huì)關(guān)于往復(fù)泵的標(biāo)準(zhǔn)API674《容積式往復(fù)泵》（API674第1版發(fā)布于1980年5月，現(xiàn)行第3版發(fā)布于2010年12月，2015年4月重新認(rèn)定）轉(zhuǎn)化為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO13710。API674在國(guó)際上具有權(quán)威性，是國(guó)外生產(chǎn)、使用和維護(hù)石油石化用往復(fù)泵的首選標(biāo)準(zhǔn)。

ISO13710：2004所規(guī)定的石油、石化和天然氣工業(yè)中所使用的往復(fù)泵是往復(fù)泵產(chǎn)品應(yīng)用中一個(gè)重要方向，對(duì)往復(fù)泵的要求除了一般工業(yè)用的特性之外，還有防爆、防泄漏、運(yùn)行穩(wěn)定性、零部件更換、使用壽命等方面都有特殊而嚴(yán)格的要求。國(guó)內(nèi)石油石化行業(yè)使用的往復(fù)泵遵行GB/T9234-2008［2］和SH/T3141-2004［3］，這兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)側(cè)重點(diǎn)各異，GB/T 9234是通用型標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了往復(fù)泵產(chǎn)品滿足工業(yè)所需的基本性能和使用要求。SH/T3141則側(cè)重用戶對(duì)往復(fù)泵的使用、安裝和維護(hù)要求。而ISO13710：2004從定義、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)、運(yùn)輸、檢查、測(cè)量和原材料使用等方面都對(duì)往復(fù)泵作出具體要求，尤其是安全防護(hù)以及預(yù)警方面，是國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有涉及的。

所以，全國(guó)泵標(biāo)委會(huì)容積泵分會(huì)組織國(guó)內(nèi)主要生產(chǎn)和使用往復(fù)泵企業(yè)的技術(shù)人員，經(jīng)過(guò)4年的翻譯消化和整理，將ISO13710：2004標(biāo)準(zhǔn)完整地翻譯為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。使國(guó)內(nèi)更多往復(fù)泵生產(chǎn)企業(yè)和用戶了解國(guó)外產(chǎn)品的要求和使用法規(guī)，通過(guò)對(duì)比和借鑒，揚(yáng)長(zhǎng)補(bǔ)短，促進(jìn)國(guó)內(nèi)往復(fù)泵質(zhì)量和服務(wù)與國(guó)際接軌，擴(kuò)大產(chǎn)品和服務(wù)的出口；另外也促進(jìn)國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)在制修訂過(guò)程中借鑒國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)國(guó)內(nèi)往復(fù)泵技術(shù)整體質(zhì)量水平提高。

2 標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容概述

本標(biāo)準(zhǔn)主要規(guī)定的內(nèi)容有9大章節(jié)和10個(gè)附錄組成，具體內(nèi)容如下。

范圍：明確了該標(biāo)準(zhǔn)編制的主要內(nèi)容以及適用范圍。本標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍是石油、石化和天然氣工業(yè)中使用的直動(dòng)式和機(jī)動(dòng)式的往復(fù)泵，不包含旋轉(zhuǎn)式泵和計(jì)量泵。

規(guī)范性引用文件：本標(biāo)準(zhǔn)中引用的規(guī)范性引用文件有 ISO、IEC、EN、ABMA、AGMA、API、ASA、ASME、AWS、DIN、HI、IEEE、NACE、NFPA、SSPC標(biāo)準(zhǔn)，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于引用國(guó)際文件的處理方法，本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范性引用文件全部保留為原國(guó)際文件內(nèi)容。

術(shù)語(yǔ)和定義：本標(biāo)準(zhǔn)共有45個(gè)術(shù)語(yǔ)，涉及往復(fù)泵設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、試驗(yàn)、運(yùn)行等各方面。

概述：對(duì)計(jì)量單位和分包商的統(tǒng)一要求。

法律法規(guī)：表示本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的產(chǎn)品要符合政府的法律法規(guī)，并由買賣雙方協(xié)商共同接受的尺度，并共同執(zhí)行。

基本設(shè)計(jì)：包括概述、泵型選擇、泵的規(guī)格等級(jí)、承壓部件和承壓連接件、泵頭連接、液力端部件、動(dòng)力端部件、直動(dòng)式泵、潤(rùn)滑、材料、銘牌和旋轉(zhuǎn)方向。

附件：包括驅(qū)動(dòng)器、聯(lián)軸器與防護(hù)罩、帶傳動(dòng)、安裝基座、控制和儀器儀表、輔助管線、脈動(dòng)和振動(dòng)控制要求、特殊工具。

運(yùn)輸?shù)臋z查、測(cè)試和準(zhǔn)備工作：包括概述、檢查、測(cè)試、運(yùn)輸?shù)臏?zhǔn)備工作。

賣方資料：包括概述、建議書(shū)、合同資料。

10個(gè)資料性附錄：泵材料規(guī)格說(shuō)明、賣方圖紙和資料要求表格、脈動(dòng)和與振動(dòng)的控制方法、往復(fù)泵數(shù)據(jù)一覽表、NPIP與NPSH、檢驗(yàn)清單、潤(rùn)滑系統(tǒng)。我們新增加的有：規(guī)范性引用文件國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)采用情況對(duì)照表、法蘭標(biāo)準(zhǔn)和工程壓力等級(jí)對(duì)照表、泵零部件用主要材料國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照表。

3 標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容解析

本標(biāo)準(zhǔn)所涵蓋的內(nèi)容較為廣泛，受篇幅限制，本文僅根據(jù)其與國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)側(cè)重點(diǎn)的不同，就重點(diǎn)內(nèi)容和關(guān)鍵條文進(jìn)行簡(jiǎn)要解析。往復(fù)泵高端機(jī)組中（高壓、大流量、特殊介質(zhì)等苛刻輸送條件的裝備），尤其是在石油、石化等特殊行業(yè)，保證安全可靠的連續(xù)運(yùn)行是對(duì)往復(fù)泵機(jī)組的基本要求，發(fā)達(dá)國(guó)家往復(fù)泵機(jī)組的可靠性一般能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，而我國(guó)的往復(fù)泵機(jī)組的可靠性則很難達(dá)到，這也就造成我國(guó)很多關(guān)鍵工藝流程和重大裝備中依賴國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的產(chǎn)品，造成卡脖子現(xiàn)狀。決定往復(fù)泵機(jī)組可靠性的因素很多，通過(guò)該國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)我們可以有所了解。

3.1 買賣雙方信息溝通的充分性

在該標(biāo)準(zhǔn)中，特別強(qiáng)調(diào)“往復(fù)泵機(jī)組在使用過(guò)程中的綜合性能是買賣雙方共同的責(zé)任”，在往復(fù)泵型號(hào)的選擇、材料的選擇、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、試驗(yàn)、配套設(shè)備的選擇等方面，都要買賣雙方共同參與，全文共有24處出現(xiàn)“買賣雙方”確認(rèn)的字樣。在標(biāo)準(zhǔn)的資料性附錄D“往復(fù)泵數(shù)據(jù)一覽表”中，需要買賣雙方在簽訂合同之前，必須共同完成此表的填寫，這張表中需要買方填寫詳細(xì)的往復(fù)泵運(yùn)行所涉及的方方面面；這其中買方所給出環(huán)境因素、輸送介質(zhì)條件和所需的安全保證，為賣方提供詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)資料，為后續(xù)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)滿足買方條件的泵機(jī)組提供準(zhǔn)確的信息。這一條非常值得我們國(guó)內(nèi)廠家借鑒，為此，我們也將“往復(fù)泵數(shù)據(jù)一覽表”采用到我們的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T9234《機(jī)動(dòng)往復(fù)泵》中，以加強(qiáng)其參考作用。

再者，在該標(biāo)準(zhǔn)中，也強(qiáng)調(diào)泵機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行中的安全可靠，除了賣方在提供泵機(jī)組時(shí)候深入了解現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境并提供個(gè)合格產(chǎn)品的同時(shí)，也以標(biāo)準(zhǔn)條款的形式，強(qiáng)調(diào)買方在泵生產(chǎn)、制造和使用過(guò)程中，對(duì)泵機(jī)組的責(zé)任和注意要點(diǎn)。在標(biāo)準(zhǔn)的前言中，有一條明確規(guī)定“本標(biāo)準(zhǔn)條款前的“●”是買方需執(zhí)行的條款”，標(biāo)準(zhǔn)全文中，共有56條涉及到買方需要執(zhí)行的條款。

并且在6.1.5條中，特別強(qiáng)調(diào)“設(shè)備（泵、原動(dòng)機(jī)和附屬設(shè)備）應(yīng)固定在試驗(yàn)臺(tái)架和其安裝底座上，在規(guī)定的允許誤差內(nèi)運(yùn)行。設(shè)備安裝后，機(jī)組的綜合性能應(yīng)是買賣雙方的共同責(zé)任，賣方應(yīng)檢查買方的管線圖紙和基礎(chǔ)圖紙，以使不良影響降到最低。（注：在現(xiàn)場(chǎng)，很多因素會(huì)降低泵機(jī)組的性能，這些因素包括管線布置、管線連接負(fù)載、安裝的直線度、支撐結(jié)構(gòu)、運(yùn)輸時(shí)操作、現(xiàn)場(chǎng)的操作及裝配）”。實(shí)際情況也是這樣，雖然往復(fù)泵機(jī)組在買方出廠檢驗(yàn)中，性能及可靠性均良好，但是如果用戶現(xiàn)場(chǎng)的安裝和運(yùn)行條件不達(dá)標(biāo)，機(jī)組性能和可靠性則無(wú)法保障?；诖耍谠摌?biāo)準(zhǔn)中對(duì)用戶現(xiàn)場(chǎng)的管線布置、管線連接負(fù)載、安裝的直線度、支撐結(jié)構(gòu)、運(yùn)輸時(shí)操作、現(xiàn)場(chǎng)的操作及裝配等相關(guān)內(nèi)容也都有詳細(xì)的條款規(guī)定。

3.2 細(xì)節(jié)對(duì)泵機(jī)組安全和可靠性的重要影響

該標(biāo)準(zhǔn)中有對(duì)加工細(xì)節(jié)的要求，還有對(duì)配件、安裝、運(yùn)輸、防護(hù)、標(biāo)識(shí)等都有諸多細(xì)節(jié)要求，由此可見(jiàn)，國(guó)外生產(chǎn)廠家對(duì)細(xì)節(jié)的要求很嚴(yán)格。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的往復(fù)泵，要按照“最低使用壽命20年及至少3年不防礙使用的要求”設(shè)計(jì)并制造。這對(duì)泵的強(qiáng)度設(shè)計(jì)、疲勞設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)和選材提出了很高要求，而且在制造和檢驗(yàn)環(huán)節(jié)對(duì)材料加工、熱處理、材質(zhì)檢測(cè)等也要有足夠的保證能力。

關(guān)于粗糙度的要求，在我國(guó)大部分機(jī)械產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)中，只有對(duì)關(guān)鍵的零部件才有要求，或者是根本不提，但是在該標(biāo)準(zhǔn)中，出現(xiàn)“粗糙度（Ra）”字樣有9處，有對(duì)關(guān)鍵零部件要求的規(guī)定，如6.7.1.5 條“加工的缸套孔表面粗糙度應(yīng)不高于Ra0.4 μm”，6.7.1.6條“可更換的缸體在每一端都應(yīng)使用墊圈或O型圈密封，并且內(nèi)徑精磨達(dá)到Ra0.4 μm以下的表面粗糙度”。也有對(duì)影響振動(dòng)、脈動(dòng)和噪聲的裝配面有規(guī)定，如6.1.9 條“裝配面應(yīng)滿足以下標(biāo)準(zhǔn)：a）加工后的表面粗糙度應(yīng)達(dá)到平均粗糙度Ra6.3 μm（250 μin）及以下”；7.4.1.8條f）“安裝基座應(yīng)加工至粗糙度Ra6.3 μm（250 μin）及以下”，等等。

對(duì)于影響泵機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行可靠性的重要因素——脈動(dòng)和振動(dòng)［4-6］，該標(biāo)準(zhǔn)在7.7條“脈動(dòng)和振動(dòng)控制要求”條中，詳細(xì)介紹了產(chǎn)生脈動(dòng)和振動(dòng)的原因：柱塞泵（活塞或隔膜泵）產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)流與管道系統(tǒng)的聲學(xué)共振的相互作用，將導(dǎo)致泵和管線內(nèi)的高的壓力脈動(dòng)、氣蝕、過(guò)度振動(dòng)和損壞；低NPIP（凈正入口壓力）引起的泵的氣蝕也會(huì)導(dǎo)致高的壓力脈動(dòng)。并在附錄E中詳細(xì)描述了泵系統(tǒng)的相互作用，解釋了NPIP和NPSH之間的差別，并給出了相應(yīng)計(jì)算公式和各種泵類型的常數(shù)。同時(shí)，在附錄C中“脈動(dòng)和振動(dòng)的控制方法”詳細(xì)介紹了分析和控制脈動(dòng)及振動(dòng)的計(jì)算方法，總結(jié)起來(lái)是方法1：通過(guò)良好的管道布置和支撐，適當(dāng)?shù)难b置汽蝕余量和脈動(dòng)控制裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)脈動(dòng)和振動(dòng)的控制；方法2：使用聲模擬技術(shù)，定制脈沖控制設(shè)備，布置管道及支撐系統(tǒng)，以控制壓力脈沖和振動(dòng)。并在附錄中給出了兩種分析方法2“聲學(xué)模擬”的解釋、計(jì)算和使用。

所以，國(guó)內(nèi)往復(fù)泵生產(chǎn)企業(yè)和用戶想提高高端泵機(jī)組的質(zhì)量和穩(wěn)定性的時(shí)候，可以借鑒該標(biāo)準(zhǔn)條款尋找思路和計(jì)算方法。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)是往復(fù)泵生產(chǎn)制造的工具書(shū)

該標(biāo)準(zhǔn)最大的特點(diǎn)是包含有往復(fù)泵各方面的條款，如往復(fù)泵本身的部件組成、配套使用的附件，往復(fù)泵機(jī)組檢查方法、檢查項(xiàng)目、測(cè)試時(shí)候允許的偏差等。由該標(biāo)準(zhǔn)，即可了解整個(gè)往復(fù)泵及機(jī)組的組成、生產(chǎn)、檢測(cè)、文件資料等所有信息［7］。比如在標(biāo)準(zhǔn)第6章對(duì)往復(fù)泵設(shè)計(jì)的要求中，包含對(duì)往復(fù)泵基本構(gòu)成描述和要求的概述、泵的選型、泵的規(guī)格等級(jí)、承壓部件和承壓連接件、泵頭連接、外部載荷和力矩、液力端部件、動(dòng)力端部件、直動(dòng)式泵、潤(rùn)滑系統(tǒng)、材料，這些內(nèi)容就可以看到往復(fù)泵的基本組成和選型、加工、安裝的要求。

特別能體現(xiàn)該標(biāo)準(zhǔn)是工具書(shū)特點(diǎn)的是其中6.11條“材料”，該章中給出了材料一覽表，將材料等級(jí)、用處，以及所對(duì)應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)、歐洲標(biāo)準(zhǔn)、日本標(biāo)準(zhǔn)的名稱和編號(hào)都有列出；還有6.10條“潤(rùn)滑系統(tǒng)”，在該條中，詳細(xì)介紹了動(dòng)力泵的潤(rùn)滑、液力端和動(dòng)力端的潤(rùn)滑，以及潤(rùn)滑油系統(tǒng)原理圖，并對(duì)潤(rùn)滑系系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)分析；還有8.3.6條“NPIP/NPSH測(cè)試”，在標(biāo)準(zhǔn)中給出了計(jì)算方法，并詳細(xì)介紹了計(jì)算方法對(duì)不同種泵的使用常數(shù)，以及其他常見(jiàn)的影響因素，等等。

標(biāo)準(zhǔn)中還有很多類似資料的描述，這些資料對(duì)于尋找我國(guó)往復(fù)泵產(chǎn)品與國(guó)外產(chǎn)品品質(zhì)差異將會(huì)有很大幫助。

4 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)在等效轉(zhuǎn)化ISO13710：2004標(biāo)準(zhǔn)制定GB/T 34391-2017《石油、石化和天然氣工業(yè)用往復(fù)泵》過(guò)程中，引入了我國(guó)相關(guān)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，一是方便國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)和用戶的使用，便于制造廠在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)往復(fù)泵過(guò)程中購(gòu)買原材料；二是為我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際化接軌，為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)逐漸走向國(guó)際舞臺(tái)做一些前瞻性的工作。所以，標(biāo)準(zhǔn)起草小組在資料性附錄中加入了“本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范性引用的國(guó)際文件有一致性對(duì)應(yīng)關(guān)系的我國(guó)文件”、“法蘭標(biāo)準(zhǔn)和公稱壓力等級(jí)對(duì)照表”和“泵零部件用主要材料國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照表”。

國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)在使用該標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)著重參考其在可靠性方面的指導(dǎo)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中的安全系數(shù)、限制條件應(yīng)充分重視，但不應(yīng)只拘泥于表面，不要刻板的套用，而是根據(jù)用戶的準(zhǔn)確需求和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際安裝條件，合理制定應(yīng)用方案，真正能保證運(yùn)行中的往復(fù)泵機(jī)組安全可靠。