螺杆泵标准在行业发展中的作用浅析

螺杆泵标准在行业发展中的作用浅析

严建国 孝强 徐秀枝

油气集输总厂孤岛原油库

摘要：自20世纪80年代末，螺杆泵在我国开始设计和生产，由于其结构简单、适应性强，得到了越来越广泛的应用。为引导行业统一发展，规范产品生产，控制产品质量，适应国际发展需要，我国遵循ISO标准，发布了国家标准GB/T 21411.1-2014。该标准实施后，对我国油气行业人工举升螺杆泵产品的开发起到了积极的推动作用。

关键词：螺杆泵；人工举升；标准实施；产业发展

80年代末，我国开始发展单螺杆泵。螺杆泵由于其结构简单、效率高，在国内油田得到了广泛的应用。为规范加工制造工艺，提高产品质量，中国石油勘探开发设计研究院牵头起草了行业标准SY/t5549-1992《单螺杆泵》，该标准的实施对生产厂家和用户起到了很好的指导作用。

2002年，北京石油机械厂对该标准进行了修订，并发布了新版SY/t5549-2002单螺杆泵。本标准条款明确，要求明确，得到国内生产厂家和用户的广泛认可。然而随着我国加入WTO，石油钻采设备的出口需求增加。为适应国际发展的需要，石油钻采设备国际标准被提上议事日程。因此，GB/T 21411.1-2008《石油天然气工业井下设备人工举升螺杆泵系统第1部分：泵》采用ISO标准15136-1:2001，受标准要求的限制，与以往国内行业标准有很大的不同。由于缺乏具体的要求和指标，加之一些做法被推翻，其发布实施后在业内引起了很大争议，可以说是国内外标准的碰撞。北京石油机械厂通过ISO根据对标准的及时跟踪，新的ISO 15136-1:2009[4]标准脉络清晰，内容丰富，可操作性强，我们开始申请立项和标准修订。2014年，发布了新的国家标准GB/T 21411.1-2014《石油天然气工业人工举升螺杆泵系统第1部分：螺杆泵》。本标准涵盖了螺杆泵设计、设计验证、设计确认、生产和数据控制、性能评价、维护、运行和贮存的相关要求，已应用于多个领域已成为人工举升螺杆泵的关键验收标准，对行业的快速健康发展起到了很大的指导作用。以下主要介绍现行标准GB/T 21411.1-2014。

1主要标准的比较与标准选择中的理解

随着社会的进步，特别是21世纪初我国加入WTO后，随着我国加入WTO的需要，标准化越来越受到人们的重视。为了与国际接轨，许多产品都组织了国际标准的征集工作。由于国内外标准在编写习惯上存在较大差异，因此标准的结构直观地反映出来。

国内标准的内容相对简单，主要涉及产品性能指标、技术要求、试验检验方法、包装标志等内容，提供的指导和参考资料较少。然而，ISO 15136-1:2009引入了3规范性附录2个，资料性附录9个，涉及设计确认、性能评价、橡胶技术要求、螺杆泵需求信息表、操作指南、安装指南、维修调试、旧螺杆泵评价。一方面，这部分内容的增加使标准变得非常庞大，不方便标准内容的参考和使用；另一方面，丰富的资料性附录汇集了螺杆泵生产、制造和应用的一些相关信息，使标准成为有血有肉的，才能引导产品向更加健康、高效、绿色的方向发展。这也是中外标准文体差异的一个非常重要的体现。

根据GB/T 19001-2008《质量管理体系要求》、ISO 9001:2008《质量管理体系要求》和API Spec Q1《石油质量大纲规范》，编制了ISO 15136-1:2009标准的性能要求和技术规范，根据“设计与开发”的要求，提出了设计验证、设计确认和设计变更的概念，对规范产品实施全过程具有重要意义。该标准发布后，也得到了主要用户国家的认可。美国国家标准协会（ANSI）、美国石油学会（API）和德国标准化协会（DIN）直接采用该标准作为自己的国家标准或行业标准。结合我国实际情况，GB/T 21411.1-2014在标准获取过程中充分吸收了先进部分，并作了一些适应性修改。例如，在试验介质方面，根据油田的实际应用，对试验液的规定进行了修改；在产品标识方面，对ISO标准进行了修改在辨识方法的基础上，增加了通用辨识方法，即我国采用的GLB系列规格表示法；性能试验方面，根据井况扩展了试验条件，增加了螺杆泵试验记录表附录。在不影响技术发展的前提下，努力减少新标准与国内习惯的碰撞，提高GB/T 21411.1-2014标准的适应性、创新性和可操作性。

2标准的指导意义

GB/T 21411.1-2014标准主要规定了石油天然气工业人工举升用螺杆泵产品的设计、设计验证、设计确认、生产和数据控制、性能评价、维护、操作和贮存，内容全面，要求明确。本标准介绍了设计确认水平、质量控制水平和产品性能评价水平的定义，并制定了详细的评价程序，方便制造商或用户使用。此外，本附录还提供了性能评价、橡胶试验、安装维护和故障判断等信息，对产品检测、试验、使用和维护具有较强的指导意义。

2.1分级管理制度

GB/T 21411.1-2014标准给出3这是螺杆泵产品标准首次引入等级评定体系。它对每一部分的评分都有明确的要求。例如，在质量控制等级中给出了质量等级检验表，为了配合产品性能评价中的操作，关闭了试验台，给出了结构、零件精度和试验步骤。生产商和用户只需根据号码就座。等级越高越好。只要满足使用条件，供需双方达成先前的协议，这也避免了“一刀切”造成的资源浪费，可以很好地利用社会资源，因地制宜地调整措施。

2.2试验检测及试验台建设

GB/T 21411.1-2014对生产过程提供了一系列指导。以典型试验内容为例进行了介绍。螺杆泵试验台是测试螺杆泵水力性能的关键设备。GB/T 21411.1-2014标准对试验台的要求主要集中在附录E中，水力性能试验的目的是测量螺杆泵在特定的转速、温度和压差条件下，在规定介质下的流量和扭矩。GB/T 21411.1-2014标准给出了试验台的结构框图、流量、转矩等输出参数和测量精度的具体值。许多生产厂家依据GB/t21411.1-2014标准的要求进行新试验台的建设。主驱动装置集成在平台上，由电机、减速器和夹紧装置组成。电机为变频电机，内置编码器，可实现精确控制。电机功率90kw，完全能满足螺杆泵各种规格的试验要求，并有扩展空间。该夹紧装置可实现定子的自动夹紧和水平移动、转子与软轴的自动上下合等功能，为新型螺杆泵试验台准备了两套加载系统：油加载装置和水加载装置，可满足不同试验介质的需要。加载装置能精确控制压力，加载压力可通过微机接口操作。为了达到不同的试验介质温度，控制螺杆泵运行时自生热引起的温升，两套加载系统均设有加热和冷却装置，温度偏差可控制在±2℃以内，从而将温度波动对螺杆泵水力性能的影响降到最低。电气控制系统包括变频柜、PLC柜和控制柜HMI系统可以控制电机、夹紧装置和加载系统。HMI系统通过PLC获取数据，完成参数输入、运行控制等人机交互，同时对数据进行归档、记录和分析。系统具有web功能服务器功能，用户可以在远程客户端查看现场测试数据。由于自动化程度的提高，安装时间大大缩短，测控系统准确，响应迅速，操作界面清晰，检测报告反映了标准要求的全部内容，并可一键生成，为检测结果的评价提供了有力的保障螺杆泵的水力性能。

2.3促进供需沟通的有效信息

GB/T 21411.1-2014的一个显著特点是实现了供应商和供应商之间的平等沟通，这对制造商和用户都有要求。用户的义务是根据《标准》附录中的螺杆泵需求信息表提供准确的井况信息，为螺杆泵的选型打下良好的基础。产品的使用条件是产品设计的前提，而以往的标准却忽略了这一点。大多数需求集中在供应商身上，需求信息的影响被低估，从而导致产品失效等一系列问题。合理约束供需双方可以形成一个完整的闭环，促进良性循环。

单螺杆泵已发展成为典型的螺杆泵配套系统，并建立了基本配套设备框架，使系统中的产品成为“树”，使标准更加丰富易懂。同样，附录提供了有关安装和维护以及故障判断的信息。故障查找指导表可以使用户及时对现场故障进行预判断，提高双方的通信效率，减少现场损失。

3 标准应用效果

目前国内螺杆泵生产厂家众多且水平参差不齐的状况得到了改善。作为强有力的验收标准，在供需双方的共同努力下，螺杆泵的技术水平和产品质量得到了有效的提高。此外，结果表明，本实用新型在延长使用寿命、降低和降低井下风险方面效果显著，有利于促进技术进步，降低采矿成本。据大庆油田动力泵有限责任公司统计，大庆油田螺杆泵采用GB/T 21411.1-2014标准后，螺杆泵平均检泵周期由2013年的350天增加到2018年的442天，由2013年的6.24%增加到2018年的1.14%。最后，节能增效具有积极意义。由于产品通过设计前端的客户需求信息表进行有效沟通，因此泵井可以很好地匹配。出厂前在试验台上进行了水力性能试验，保证了螺杆泵容积效率的时间间隔。入井后，系统相对稳定高效。与其它人工举升方法相比，在产量相同的情况下，效率提高10%～20%，平均能耗降低20%以上。

结束语

在收集国际标准之前，应选择标准的技术水平不，一个好的标准会有很强的生命力。我们必须小心采矿。评卷是一个艰难的过程。中外文化在理解和操作习惯上会有一些差异。在评标时，要根据技术发展趋势判断国内现有习惯是否先进，根据国情决定是否进行适应性修改。适当的修正可以减少标准交替过程引起的碰撞。

参考文献

[1]史俊冬. 螺杆泵试验标准中流量与轴功率换算的探讨[J]. 水泵技术,2020,(04):1-4.

[2]王兴燕,陈慧慧,张红军. 螺杆泵标准在行业发展中的作用浅析[J]. 石油工业技术监督,2020,36(08):29-32+42.

[3]刘欣,谈金祝,张武建,王志强,刘增辉. 螺杆泵定子氢化丁腈橡胶材料的制备与压缩力学性能[J]. 南京工业大学学报(自然科学版),2020,42(05):580-585.