立式消防长轴泵在海洋工程中应用的技术特点

海洋石油的开发已为全世界所瞩目，世界海洋石油的日产量也在逐年增长。随着陆上石油逐渐枯竭，海上油气的开采将会越来越重要。同时，由于开采技术的不断提高，海洋石油的开发将不断向深海发展。现在我国能源战略向海洋发展的倾向，国内三大石油公司对海洋采油平台的投入也逐年在加大。以中海油为例，2018年已建及在建的海上平台多达近百个。根据平台的消防要求，每个平台上的消防泵容量一般均在300~3000m3/h左右（包括生活用水），而以往平台用消防泵多采用国外产品，从2004年国内公司成功在墨西哥湾的PEMEX项目上应用了柴油机驱动的立式长轴消防泵起，至今已有多套国内公司的该类产品被应用于国内外各类海洋平台上。从产品应用的情况看基本均处于良好状态，总结经验，本文想通过以下几点来阐述立式消防长轴泵在海洋工程中应用的技术特点。

立式长轴泵（可做为消防泵使用）

1规格种类

根据平台发电机组的容量和平台空间的设计，在各类平台上对消防泵的选用也不尽相同。有以电动机驱动的立式长轴消防泵为主，配以1-2台柴油机驱动的消防泵；也有全部采用柴油机驱动的立式长轴消防泵；还有一种方式是采用低扬程大流量的潜水泵配以卧式加压泵串联使用。但由于最后一种方式对平台空间的要求较高，现行设计的消防泵方案均以前两种为主。

在规格上，消防泵的出口压力一般均在1.0-1.1MPa左右，长度在25-30m，单台流量在300-1200m3/h。而在结构形式上，电动机驱动的多采用潜海水电机驱动的海水提升泵，柴油机驱动的多采用立式长轴的深井泵型式。

长轴泵进口装有滤网，开孔大小适当，有效的防止大颗粒杂质进入泵内损坏泵。叶轮采用平衡孔平衡轴向力，叶轮前后盖板均设有可更换的密封环，保护叶轮和导叶体。长轴泵中间轴和扬水管为多节，轴采用螺纹联轴器或者套筒联轴器联结，扬水管数量可根据用户需要增减，适应不同的液下深度。叶轮和导叶体可以为单级，也可以为多级，适应不同扬程要求。长轴泵扬水管采用法兰联结，相邻2节扬水管之间有导轴承体，导轴承体和导叶体上均装有导轴承。残余轴向力和转子部分的重量可由电机支座内的推力轴承承受或者带推力轴承的电机承受，推力轴承采用合适的润滑形式。#长轴泵#

2材料要求

根据海水对金属材料腐蚀的特点，在接触介质部分的零部件材料选择上一定要符合相关的标准和设计要求。在API610的附录G“材料等级选用指南”中虽然对海水应用没有明确应该使用何种等级的材料，但从其它应用场合参考，如盐水等是明确了选用D-1或D-2级的材料。由API610附录表H中可查得D-1和D-2材料分别对应的是双相不锈钢和优质双相钢。由于海水腐蚀的特点是晶间腐蚀和孔蚀，而双相钢的特点就在于良好的晶间结构及耐孔蚀性能，并且有比其它不锈钢更高的耐氯化物应力腐蚀性能。因此在该类产品中选择双相不锈钢作为泵轴、叶轮、泵体及扬水管的材料是最具性价比的。

3防沙结构

有些海域的海水含沙量都较大。这就造成当泵组运行时，大量夹砂海水会对泵轴及泵轴承产生磨损破化，缩短以上部件的使用寿命。因此在上述海域使用的泵需要用一种防沙结构来避免该种破环。

在NFPA20中，对立式长轴消防泵做了两种结构的规定：水润滑开式轴和油润滑闭式轴，标准中阐述的选择原则是在当泵安装平面与水面相距15.3m以上时宜选择油润滑的闭式轴结构。这不仅考虑了由于水位较低时，泵上部轴承位的润滑问题，但同时这种结构也解决了含沙海水对轴系部件的磨损破坏。

当采用油润滑闭式轴结构时，水泵的泵轴和轴承部位均被密闭在护管中，与海水不接触，而润滑油也充满在护管中，并在水泵上方布置了加油装置。这就有效地解决了防沙保护、长轴润滑等问题。#长轴泵#

4防海生物

在我国的南海及东海海域，由于温度等原因，海洋附着生物的生长非常频繁和迅速，一旦设备下到海水中，没有及时启用防海生物装置，其在海水消防泵滤网及进水口处的附着严重影响了设备的运行。针对这种严重危害，必须采用一种有效的防海生物生长的措施。

目前较为成熟且为广泛应用的方法主要有3种：①电解海水防污染法，即采用次氯酸钠发生器防污染法；②电解铜、铝阳极防污染法；③电解海水和电解铜、铝联合防污法。现在比较成熟和方便的方法选用电解铜铝防海生物的方法，通过铜阳极在海水中电解，产生微量铜离子，铝电解后生成少量氢氧化铝絮状物，海水带着这种高黏性的絮状物从系统中通过时，絮状物就散布开来，黏在海生物幼虫可能栖生的海水流的较缓慢的区域，慢慢的这些絮状物附着在海水管系内壁上，在整个系统中形成一层很薄的保护层，从而防止海生物附着及海水腐蚀的双重作用。

以上几种方法都必须在消防泵上添加相关的部件，如喷射环、电极安装架，电缆固定夹等。不仅如此，为控制次氯酸钠或铜离子在泵滤网处的浓度，有效防治海洋附着生物的生存，必须防止海水浪涌冲淡药水。在海洋平台的消防泵安装时，一般均采用了外加护筒的安装型式。这样不仅达到了防止海浪的浪涌对悬臂安装的立式长轴消防泵的影响，也方便了对消防泵滤网及进口处的海生物的生存，必须防止海水浪涌冲淡药水。在海洋平台的消防泵安装时，一般均采用了外加护筒的安装型式。这样不仅达到了防止海浪的浪涌对悬臂安装的立式长轴消防泵的影响，也方便了对消防泵滤网及进口处的海生物防治措施。

5防冻

有些近海平台会出现海面结冰的现象。一旦该现象发生在泵体内部，将严重影响消防泵的运转，甚至会导致泵体内部的损坏。为保证严冬季节消防泵能正常投入运行，一般均需在接近水面及水面下一定距离的扬水管上加装上加热装置。并且该加热装置的设计需要考虑到加热功率、电气防水、加热器部分的保温及温控等各方面的技术要求。特别是选用加热器功率的计算方面，必须在所需伴热管线内的水的温升所需功率、所需保温的管线温升所需功率、保温管线的热损失等三方面全面考虑。根据当地水文资料、预警时间及高温报警值计算出所需加热装置的功率。#长轴泵#