高压锅炉给水泵轴端密封改造.pdf

高压锅炉给水泵轴端密封改造 王宏强 谷 巍 卢 祥 刘卫军 刘士方 ( 华能威海电厂， 山东威海； 2 6 4 2 0 5 ) 摘要： 对 4台D G T 4 8 0 1 8 0 型锅炉给水泵轴端螺旋密封存在的泄漏严重问题进行了的深入分析与探讨， 在不改变轴端原有结构的基础上提出了采用流体动力型机械密封解决方案并加以实施，成功消除了泄漏缺 陷。 对解决同类型给水泵轴端密封泄漏问题有着借鉴作用。 关键词： 锅炉给水泵机械密封螺旋槽密封流体动力密封 改造 问题提出 华能威海电厂2 号机组为国产1 2 5 M W、 超 高压、 中间再热、 凝汽式汽轮发电机组， 配备2 台某电力修造厂生产的1 0 0 容量 D G T 4 8 0 1 8 0 型液力偶合器调速给水泵组， 运行过程中， 两台给水泵互为备用。其主给水泵参数如下： 人口 压力： 1 3 M P a 出口 压力： l 8 M P a 出口流量： 4 4 0 t h 扬程： 1 8 0 0 m 转速： 4 6 4 0 r m i n 轴功率： 2 7 3 0 k W 主给水泵的轴端密封采用螺旋密封， 其结 构如图l 所示。工作原理如下： 即在轴套外圆 与螺旋衬套内圆分别加工出反向的双头螺旋 槽， 并使轴套与螺旋衬套间隙保持在0 4 0 0 4 5 m m的范围内。运行过程中利用轴套旋转 时产生反向抽送效应将泵体水封住； 停机备用 时 ，外界将高于前置泵人 口压力 0 0 5 0 1 0 M P a 的密封水注人密封水腔室内， 其中的 大部分流到靠近泵内侧的间隙处与泵内流出的 高温给水相混合， 从卸荷水腔室返回前置泵人 口； 少量由螺旋槽齿顶间隙节流降压后流出泵 外， 经给水泵水封带引人凝汽器。 但螺旋密封在实际应用过程中也暴露出以 水泵技术2 0 0 4 6 图 1 螺旋密封示意简图 下几方面的缺点： ( 1 ) 在停泵备用以及 1 7 0 0 r ra i n 以下低转 速情况下， 螺旋密封并未形成泵送效应， 造成 密封水压力不易调节， 密封效果较差。且由于 与轴承端盖之间距离较近， 泄漏的密封水会沿 轴向窜至轴承室内， 因此油系统滤油、 放水等 日 常维护工作量特别大， 即使这样还时常因为 油质乳化， 不得不换掉全部的润滑用油。 ( 2 ) 由于油中长期带水， 经常导致勺管等调 速机构因锈蚀而发生卡涩， 锅炉汽包水位大幅 波动， 严重影响机组的安全运行； ( 3 ) 部分空气会沿螺旋密封进入凝结水中， 导致凝结水中溶氧超标； ( 4 ) 由于密封水的泄漏， 白白浪费了大量经 过化学处理的软化水资源； 一 41 维普资讯 http:/ ( 5 ) 沿螺旋密封漏出的高能级给水作为卸 荷水重新回到前置泵人口， 造成了压头损失； ( 6 ) 原系统布置复杂， 启停泵时操作繁琐。 为此，我们在维持原密封腔尺寸不变的前 提下对螺旋密封进行了全新的改造。 1 改造条件分析 1 1 结构分析 给水泵组在4 6 4 0 r m i n 高速旋转的情况 下， 机械密封摩擦副必然会产生大量的摩擦 热，如不及时进行冷却， 就会因为机械密封腔 体内的密封水急剧温升汽化、 摩擦面之间失去 液膜而造成动静环的损坏，因此必须要设置机 械密封冷却腔室。 然而， D G T 4 8 0 1 8 0 型给水泵密封结构设 计又过于紧凑， 整个螺旋密封腔体直径仅 2 5 0 m m， 传动 ( 自由)端长度分别为3 1 0 ( 2 7 8 ) m m ， 与轴承端盖间距 l O m m 。在如此狭小的空 间内、 在不破坏 D G T 4 8 0 1 8 0 型给水泵原有 结构的 前提下完成对给水泵轴端密封的机械密 封改造首先需解决以下几个问题： ( 1 ) 怎样在机械密封腔室内建立密封水的 自 循环冷却系统； ( 2 ) 合理的机械密封腔室与机械密封冷却 腔室布置方式； ( 3 ) 合理的机械密封水与密封冷却水进、 回水管路的布置方式。 1 2 运行工况选择 在对给水泵参数进行深人分析的基础上， 我们选定了机械密封应满足的工作条件： 密封介质： 锅炉给水； 密封压力： 2 O M P a ； 密封温度： 2 0 0 C ； 密封轴径： 9 5 m m ； 转速： 5 0 0 O r ra i n ； 线速度： 4 0 m s 。 2 改造方案介绍 经过将近一年的反复试验， 我们最终选定 了密封端面上开有流体动力槽的J ，I v 9 5 型集 一 4 2 一 图2机械密封示意图 装式机械密封。 2 1 密封结构简介 J T V 9 5 型机械密封为静止式、 多弹簧、自 循环、 热流体动力型、 平衡型、 接触式机械密 封， 其结构如图2 所示。 旋转环6 安装在轴套7 上， 弹簧3 安装在 机械密封压盖2 的弹簧孔内， 顶住同样安装在 机械密封压盖上的推环4 、 浮动环5 ； 机械密封 压盖用螺钉紧固在机械密封腔体上， 机械密封 轴套用夹紧环 l 固定在泵轴上。 该密封在结构上主要有以下几方面优点： ( 1 ) 机械密封腔室以及机械密封冷却腔室 套装在一起后， 可将端盖及轴套等密封组件预 装为一体， 这样的设计既使得结构更加紧凑， 以满足狭小空间的要求， 同时又因为事先调好 弹簧的压缩量， 具有合理的端面比压， 机械密 封的装配质量及性能更易于保障， 避免安装过 程中的人为因素对密封使用寿命的影响； ( 2 ) 从泵体内侧间隙泄漏的给水在进人机 械密封腔室前首先要经过一套特殊设计的阻尼 装置， 有利于提高自 循环水的压力水头和在运 行过程中阻滞泵体水与密封水之间的热交换； ( 3 ) 当端面开有流体动力槽的密封环旋转 时， 流体动力槽将流体带人端面，利用流体动 压效应增强了摩擦副之间的润滑和冷却效果， 保证了密封运行过程中的可靠性； ( 4 ) 机械密封轴套上装有旋转环， 其外缘的 螺旋泵送槽可使密封水在机械密封自循环系统 水泵技术2 0 0 4 6 维普资讯 http:/ 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 内实现自 循环。 2 2 密封水、 冷却水系统布置简介 机械密封冷却腔室以及密封水热交换器的 冷却介质均采用温度在 2 5 C以下、压力为 0 3 M P a 、 清洁的闭式循环水源。 来自 机械密封自 循环系统， 经过滤和冷却 的密封水， 进入机械密封腔室后经旋转环外缘 的螺旋泵送槽加压后向给水泵中心流动， 再经 过自 循环系统中的磁性过滤器和热交换器过滤 和冷却后， 就完成了一个自 循环过程。热交换 器的人口装有温度传感器进行温度监测， 以确 图 3 机械密封冷却系统不意图 保机械密封腔室内的密封水温度保持在9 5 c 【 = 以下， 防止由于密封水温度过高对摩擦副及密 封胶圈造成的损坏。 机械密封水及机械密封冷却水的系统布置 如图3 所示。 2 3 密封端面比压 P c 的选取 密封端面比 压的选取直接关系到机械密封 性能的优劣。比压过大， 必然会使摩擦副之间 的摩擦加剧， 密封寿命较短； 而比压太小， 会 造成密封泄漏量较大， 不利于给水泵的安全运 行。因此， 在设计过程中， 一般的机械密封比 压选取在0 3 0 5 M P a 之间， 而带有流体动力 槽的机械密封，其 尸 c 值要适当加大。在机械 密封的改造安装过程中，我们主要注重了以下 几个方面： ( 1 ) 为减小由于温度因素所导致的机械密 封壳体配合间隙的变化及壳体受压变形， 改造 前后的壳体均采用了1 C r l 3 材质， 但由于该材 料可焊性能较差， 所以加工过程中采用了 铸造 水泵技术2 0 0 4 6 工艺。因此为防止潜在的铸造缺陷，出厂前除 进行必要的探伤检查外，还需对密封壳体进行 水压试验； ( 2 ) 组装前应仔细检查机械密封的安装部 位， 不允许有锈蚀、 磨损及其他表面缺陷， 且 轴径的径向跳动不大干0 0 3 m m ； ( 3 ) 组装前应将各部件清洗干净， 将O型 密封圈涂上硅脂，以防止安装过程中对密封部 件造成的损坏； ( 4 ) 传动端与自由端机械密封的旋转环外 缘螺旋泵送槽的旋向是有区别的， 其作用都是 将密封水推向泵的中心， 安装过程中需多加注 意， 防止装反； ( 5 ) 安装完毕后应盘车检查有无异常； ( 6 ) 密封水和冷却水系统的管道的安装应 采用不锈钢全氩焊接方式以保证管道清洁， 在 投运前应对系统进行整体静压试验，无泄漏后 才可以投入运行。 3 结论 2 0 0 2 年 1 O 月， 利用 2 机组大修机会， 在 沈阳水泵厂配件制造分厂的大力配合下， 我厂 对 2 机 2 给水泵成功实施了机械密封改造工 作， 2 年多的运行实践表明， 本次改造十分成 功： 9 5 型机械密封运行稳定， 安全可靠， 机械密封泄漏量小于5 m l h ， 密封水温度一直 稳定在4 2 以内。因此， 我们正在利用机组检 修机会， 有计划地对其他3 台给水泵实施同样 的改造 ( 目前已完成 2台) ，以彻底改善 D G T 4 8 0 1 8 0 型给水泵组的运行条件， 保证汽 轮发电机组的安全运行。 参考文献 1 胡国桢。 劳森， 张军 集装式机械密封 J 】 冶金设备。 2 0 0 2 。 1 3 4 ( 4 ) ： 5 5 2 宋鹏云 螺旋槽机械密封性能影响因索的解剖法分析 J 3 西安交通大学出版社。 2 0 0 1 ， 2 9 ( 2 ) ：l 8 2 2 ( 本文编辑张树荫) 4 3 - 维普资讯 http:/