国际标准对国内往复泵生产的启示—GB/T 34391-2017《石油、石化和天然气工业用往复泵》标准解读

韩彩红 ，薛胜雄 ，陈正文 ，庞 雷 ，陶立国

（1.合肥通用机械研究院有限公司，合肥 230031；2.合肥通用环境控制技术有限责任公司，合肥 230088；3.胜瑞兰工业设备（苏州）有限公司，江苏苏州 215122）

0 引言

GB/T 34391-2017《石油、石化和天然气工业用往复泵》［1］已于2017年9月29日发布，并于2018年4月1日实施。本标准使用翻译法等同采用ISO13710：2004《石油、石化和天然气工业往复式容积泵》（英文版），由中国机械工业联合会提出，并由全国泵标准化技术委员会归口合肥通用机械研究院有限公司联合国内8家主要往复泵生产企业和用户共同制定的国家标准，涉及到往复泵方方面面的知识，对国内同行来讲是一个非常有用的技术工具书。

1 背景和必要性

ISO13710：2004是由国际标准技术委员会ISO/TC 115（泵，小组委员会SC 3，安装和特殊应用）联合ISO/TC 67（石油、石化和天然气工业材料，装备和海洋工程结构，小组委员会SC 6，过程装备和系统）共同筹备编制，该国际标准是将美国石油学会关于往复泵的标准API674《容积式往复泵》（API674第1版发布于1980年5月，现行第3版发布于2010年12月，2015年4月重新认定）转化为国际标准ISO13710。API674在国际上具有权威性，是国外生产、使用和维护石油石化用往复泵的首选标准。

ISO13710：2004所规定的石油、石化和天然气工业中所使用的往复泵是往复泵产品应用中一个重要方向，对往复泵的要求除了一般工业用的特性之外，还有防爆、防泄漏、运行稳定性、零部件更换、使用寿命等方面都有特殊而严格的要求。国内石油石化行业使用的往复泵遵行GB/T9234-2008［2］和SH/T3141-2004［3］，这两项标准侧重点各异，GB/T 9234是通用型标准，规定了往复泵产品满足工业所需的基本性能和使用要求。SH/T3141则侧重用户对往复泵的使用、安装和维护要求。而ISO13710：2004从定义、基础设计、驱动、运输、检查、测量和原材料使用等方面都对往复泵作出具体要求，尤其是安全防护以及预警方面，是国内相关标准没有涉及的。

所以，全国泵标委会容积泵分会组织国内主要生产和使用往复泵企业的技术人员，经过4年的翻译消化和整理，将ISO13710：2004标准完整地翻译为国家标准。使国内更多往复泵生产企业和用户了解国外产品的要求和使用法规，通过对比和借鉴，扬长补短，促进国内往复泵质量和服务与国际接轨，扩大产品和服务的出口；另外也促进国内标准在制修订过程中借鉴国际标准，促进国内往复泵技术整体质量水平提高。

2 标准主要内容概述

本标准主要规定的内容有9大章节和10个附录组成，具体内容如下。

范围：明确了该标准编制的主要内容以及适用范围。本标准的适用范围是石油、石化和天然气工业中使用的直动式和机动式的往复泵，不包含旋转式泵和计量泵。

规范性引用文件：本标准中引用的规范性引用文件有 ISO、IEC、EN、ABMA、AGMA、API、ASA、ASME、AWS、DIN、HI、IEEE、NACE、NFPA、SSPC标准，按照国家标准对于引用国际文件的处理方法，本标准的规范性引用文件全部保留为原国际文件内容。

术语和定义：本标准共有45个术语，涉及往复泵设计、生产、试验、运行等各方面。

概述：对计量单位和分包商的统一要求。

法律法规：表示本标准规定的产品要符合政府的法律法规，并由买卖双方协商共同接受的尺度，并共同执行。

基本设计：包括概述、泵型选择、泵的规格等级、承压部件和承压连接件、泵头连接、液力端部件、动力端部件、直动式泵、润滑、材料、铭牌和旋转方向。

附件：包括驱动器、联轴器与防护罩、带传动、安装基座、控制和仪器仪表、辅助管线、脉动和振动控制要求、特殊工具。

运输的检查、测试和准备工作：包括概述、检查、测试、运输的准备工作。

卖方资料：包括概述、建议书、合同资料。

10个资料性附录：泵材料规格说明、卖方图纸和资料要求表格、脉动和与振动的控制方法、往复泵数据一览表、NPIP与NPSH、检验清单、润滑系统。我们新增加的有：规范性引用文件国内标准采用情况对照表、法兰标准和工程压力等级对照表、泵零部件用主要材料国内外标准对照表。

3 标准主要内容解析

本标准所涵盖的内容较为广泛，受篇幅限制，本文仅根据其与国内标准侧重点的不同，就重点内容和关键条文进行简要解析。往复泵高端机组中（高压、大流量、特殊介质等苛刻输送条件的装备），尤其是在石油、石化等特殊行业，保证安全可靠的连续运行是对往复泵机组的基本要求，发达国家往复泵机组的可靠性一般能达到标准要求，而我国的往复泵机组的可靠性则很难达到，这也就造成我国很多关键工艺流程和重大装备中依赖国外发达国家的产品，造成卡脖子现状。决定往复泵机组可靠性的因素很多，通过该国际标准我们可以有所了解。

3.1 买卖双方信息沟通的充分性

在该标准中，特别强调“往复泵机组在使用过程中的综合性能是买卖双方共同的责任”，在往复泵型号的选择、材料的选择、设计、生产、试验、配套设备的选择等方面，都要买卖双方共同参与，全文共有24处出现“买卖双方”确认的字样。在标准的资料性附录D“往复泵数据一览表”中，需要买卖双方在签订合同之前，必须共同完成此表的填写，这张表中需要买方填写详细的往复泵运行所涉及的方方面面；这其中买方所给出环境因素、输送介质条件和所需的安全保证，为卖方提供详细的现场资料，为后续设计和生产满足买方条件的泵机组提供准确的信息。这一条非常值得我们国内厂家借鉴，为此，我们也将“往复泵数据一览表”采用到我们的国家标准GB/T9234《机动往复泵》中，以加强其参考作用。

再者，在该标准中，也强调泵机组在实际运行中的安全可靠，除了卖方在提供泵机组时候深入了解现场环境并提供个合格产品的同时，也以标准条款的形式，强调买方在泵生产、制造和使用过程中，对泵机组的责任和注意要点。在标准的前言中，有一条明确规定“本标准条款前的“●”是买方需执行的条款”，标准全文中，共有56条涉及到买方需要执行的条款。

并且在6.1.5条中，特别强调“设备（泵、原动机和附属设备）应固定在试验台架和其安装底座上，在规定的允许误差内运行。设备安装后，机组的综合性能应是买卖双方的共同责任，卖方应检查买方的管线图纸和基础图纸，以使不良影响降到最低。（注：在现场，很多因素会降低泵机组的性能，这些因素包括管线布置、管线连接负载、安装的直线度、支撑结构、运输时操作、现场的操作及装配）”。实际情况也是这样，虽然往复泵机组在买方出厂检验中，性能及可靠性均良好，但是如果用户现场的安装和运行条件不达标，机组性能和可靠性则无法保障。基于此，在该标准中对用户现场的管线布置、管线连接负载、安装的直线度、支撑结构、运输时操作、现场的操作及装配等相关内容也都有详细的条款规定。

3.2 细节对泵机组安全和可靠性的重要影响

该标准中有对加工细节的要求，还有对配件、安装、运输、防护、标识等都有诸多细节要求，由此可见，国外生产厂家对细节的要求很严格。

标准规定的往复泵，要按照“最低使用寿命20年及至少3年不防碍使用的要求”设计并制造。这对泵的强度设计、疲劳设计、可靠性设计和选材提出了很高要求，而且在制造和检验环节对材料加工、热处理、材质检测等也要有足够的保证能力。

关于粗糙度的要求，在我国大部分机械产品类标准中，只有对关键的零部件才有要求，或者是根本不提，但是在该标准中，出现“粗糙度（Ra）”字样有9处，有对关键零部件要求的规定，如6.7.1.5 条“加工的缸套孔表面粗糙度应不高于Ra0.4 μm”，6.7.1.6条“可更换的缸体在每一端都应使用垫圈或O型圈密封，并且内径精磨达到Ra0.4 μm以下的表面粗糙度”。也有对影响振动、脉动和噪声的装配面有规定，如6.1.9 条“装配面应满足以下标准：a）加工后的表面粗糙度应达到平均粗糙度Ra6.3 μm（250 μin）及以下”；7.4.1.8条f）“安装基座应加工至粗糙度Ra6.3 μm（250 μin）及以下”，等等。

对于影响泵机组现场运行可靠性的重要因素——脉动和振动［4-6］，该标准在7.7条“脉动和振动控制要求”条中，详细介绍了产生脉动和振动的原因：柱塞泵（活塞或隔膜泵）产生的动态流与管道系统的声学共振的相互作用，将导致泵和管线内的高的压力脉动、气蚀、过度振动和损坏；低NPIP（净正入口压力）引起的泵的气蚀也会导致高的压力脉动。并在附录E中详细描述了泵系统的相互作用，解释了NPIP和NPSH之间的差别，并给出了相应计算公式和各种泵类型的常数。同时，在附录C中“脉动和振动的控制方法”详细介绍了分析和控制脉动及振动的计算方法，总结起来是方法1：通过良好的管道布置和支撑，适当的装置汽蚀余量和脉动控制装置实现对脉动和振动的控制；方法2：使用声模拟技术，定制脉冲控制设备，布置管道及支撑系统，以控制压力脉冲和振动。并在附录中给出了两种分析方法2“声学模拟”的解释、计算和使用。

所以，国内往复泵生产企业和用户想提高高端泵机组的质量和稳定性的时候，可以借鉴该标准条款寻找思路和计算方法。

3.3 标准是往复泵生产制造的工具书

该标准最大的特点是包含有往复泵各方面的条款，如往复泵本身的部件组成、配套使用的附件，往复泵机组检查方法、检查项目、测试时候允许的偏差等。由该标准，即可了解整个往复泵及机组的组成、生产、检测、文件资料等所有信息［7］。比如在标准第6章对往复泵设计的要求中，包含对往复泵基本构成描述和要求的概述、泵的选型、泵的规格等级、承压部件和承压连接件、泵头连接、外部载荷和力矩、液力端部件、动力端部件、直动式泵、润滑系统、材料，这些内容就可以看到往复泵的基本组成和选型、加工、安装的要求。

特别能体现该标准是工具书特点的是其中6.11条“材料”，该章中给出了材料一览表，将材料等级、用处，以及所对应的国际标准、美国标准、欧洲标准、日本标准的名称和编号都有列出；还有6.10条“润滑系统”，在该条中，详细介绍了动力泵的润滑、液力端和动力端的润滑，以及润滑油系统原理图，并对润滑系系统进行了详细分析；还有8.3.6条“NPIP/NPSH测试”，在标准中给出了计算方法，并详细介绍了计算方法对不同种泵的使用常数，以及其他常见的影响因素，等等。

标准中还有很多类似资料的描述，这些资料对于寻找我国往复泵产品与国外产品品质差异将会有很大帮助。

4 结语

我国在等效转化ISO13710：2004标准制定GB/T 34391-2017《石油、石化和天然气工业用往复泵》过程中，引入了我国相关基础标准内容，一是方便国内生产企业和用户的使用，便于制造厂在国内生产往复泵过程中购买原材料；二是为我国的国家标准与国际化接轨，为国家标准逐渐走向国际舞台做一些前瞻性的工作。所以，标准起草小组在资料性附录中加入了“本标准规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件”、“法兰标准和公称压力等级对照表”和“泵零部件用主要材料国内外标准对照表”。

国内生产企业在使用该标准时，应着重参考其在可靠性方面的指导，对标准中的安全系数、限制条件应充分重视，但不应只拘泥于表面，不要刻板的套用，而是根据用户的准确需求和现场实际安装条件，合理制定应用方案，真正能保证运行中的往复泵机组安全可靠。