输油站关键设备失效模式与预防性维护策略研究

引言

石油作为重要能源，输送环节安全性与稳定性对能源供应至关重要，输油站是石油长输管道系统关键枢纽，承担增压、输送、调节等核心功能。输油泵组、阀门、换热器、储油罐等关键设备，长期处于高压、介质腐蚀、连续运行工况，易出现性能衰退与失效。设备失效可能导致输油中断，甚至引发泄漏、火灾等事故，造成经济损失与环境危害。当前部分输油站仍以故障后维修为主，缺乏系统性预防性维护机制，难以提前规避风险。开展相关研究对优化设备管理流程、提升输油系统可靠性具有迫切现实需求。

一、输油站关键设备及失效模式分

（一）输油站关键设备界定

输油站关键设备指对输油流程起决定性作用、失效后直接导致系统停运或功能严重受损的设备，按功能分为三类。输送类以输油泵组为核心，含离心泵、往复泵，为输送提供动力，运行效率影响输油量与压力；控制类以阀门为代表，含截止阀、闸阀、止回阀，调节流量、压力及切断介质，保障流程控制与系统安全；换热类主要为换热器，对原油加热或降温，防止凝固以保介质流动性。储油罐作为石油暂存设备，因存储介质量大，密封与结构完整性对安全至关重要，亦属关键设备。

（二）关键设备典型失效模式

输油泵组失效集中于动力传递与介质输送，常见轴承、密封、叶轮失效。轴承因润滑不足或杂质侵入，出现磨损、胶合、疲劳剥落，伴振动噪音增大，严重时轴系卡死；密封失效多在泵轴与泵体处，机械密封因端面磨损、密封圈老化，或填料密封因磨损、压紧力不足致泄漏；叶轮因介质冲刷腐蚀，出现磨损、点蚀、穿孔，影响效率[1]。阀门失效体现在密封与操作功能。密封分内漏外漏，内漏因阀座磨损划伤、阀瓣变形致渗漏，降精度增能耗；外漏由填料老化、法兰垫片损坏引发，威胁环境与健康；操作失效为开关卡滞或控制不准，因阀杆弯曲松动、传动机构锈蚀卡阻。换热器失效以换热效率下降与泄漏为主。效率下降因换热管结垢，蜡质胶质沉积阻传热；泄漏含换热管腐蚀穿孔与管板密封失效，换热管因高温腐蚀受损，管板连接因焊接缺陷或热应力致密封松动泄漏。

二、输油站关键设备失效原因剖析

（一）工况环境因素

工况环境是设备性能衰退重要外部诱因。介质特性影响显著，原油中硫化物、氯化物等腐蚀性成分与设备内壁反应，导致金属部件点蚀、溃疡腐蚀；原油中泥沙、金属颗粒等杂质，对部件表面冲刷磨损，加剧密封件、轴承损耗。温度与压力波动破坏运行稳定，介质温度波动使金属部件热胀冷缩，长期反复引发热疲劳与裂纹；系统压力骤升骤降对承压部件造成冲击，超设计极限导致部件变形或密封损坏。此外，室外或半开放环境中，湿气、粉尘侵入设备内部，导致传动部件锈蚀、电气元件短路，加速失效。

（二）设备自身因素

设备自身与运维管理因素共同影响输油站关键设备失效。设备自身方面，设计、制造与选材质量是抗失效的内在基础：设计缺陷存先天隐患，如输油泵水力设计不合理致流场紊乱、局部压力高，加剧叶轮磨损，阀门结构设计未考虑介质冲刷角度，加快阀座密封面磨损；制造工艺缺陷引发失效，如换热器管板与换热管焊接未焊透、夹渣，降低连接密封性与强度，泵轴加工精度不足致轴系同心度偏差，增加轴承负载与磨损；选材不当使部件不适应工况，如高含硫原油场景用普通碳钢阀门，耐腐蚀性不足加速腐蚀，轴承材料疲劳强度低于实际载荷，缩短寿命并提前失效[2]。

（三）运维管理因素

运维管理方面，规范性与及时性直接影响设备状态：日常巡检不到位，部分输油站仅外观检查，未用专业工具，难以及时发现早期问题，小故障发展为严重失效；润滑管理不规范，如输油泵轴承油脂未按时更换或型号错配，阀门传动部位润滑不足，加剧磨损与卡滞；维护作业不规范造成二次损伤，如更换密封件清洁不彻底、阀门维修后未做密封试验；且缺乏针对性维护计划，统一周期未考虑设备差异，导致过度维护增成本或高风险设备维护不足。

三、输油站关键设备预防性维护策略构建

输油站关键设备需构建综合维护策略：针对失效模式制定差异化方案，输油泵组轴承定期润滑并借振动传感器监测，密封件定期更换且日常用超声波检漏，叶轮定期检查、加装过滤器并做防腐涂层；阀门密封面定期研磨或换阀座、填料定期补换，传动机构定期清洁润滑、阀杆及时紧固校正；换热器依结垢程度清洗，定期水压试验与渗透检测排查泄漏[3]。同时搭建状态监测预测性体系，确定各设备关键监测参数，装传感器经物联网传数据至监控中心，用专业软件分析诊断、异常预警，结合历史数据预测设备寿命。此外建立全生命周期运维机制，设计采购阶段定标准选供应商并监造，安装阶段按标准施工验收，运行阶段规范巡检、“人工 + 智能” 控状态并建档案，报废阶段规范处置并总结数据，形成闭环优化。

结语

输油站关键设备稳定运行是石油输送系统安全高效的核心，失效模式受工况环境、设备自身、运维管理等因素影响，呈类型差异性。本文通过分析输油泵组、阀门、换热器等设备失效模式与原因，构建针对性维护方案、预测性维护体系、全生命周期运维机制相结合的预防性维护策略，为设备管理提供系统解决方案。该策略可精准识风险、实时监测状态、全周期监控管理，减少突发失效、延长设备寿命、降运维成本。后续可结合人工智能故障诊断算法，提升失效预测准确性，推动维护向更高效智能方向发展，为石油输送行业安全稳定运行提供更强支撑。

参考文献

[1] 臧 少 疆 . 输 油 站 场 工 艺 设 备 管 理 [J]. 中 国 石 油 和 化 工 标 准 与 质量,2025,45(13):91-93.

[2]杨志刚,罗炼,杨灵,等. 智能防腐监测系统在输油站内管道及储油罐中的应用前景[J].清洗世界,2025,41(08):137-139.

[3] 王锐, 李东全, 韩鹏. 浅谈输油站场工艺设备安全要求[J]. 中国管理信息化,2020,23(09):98-99.