延長700MW機(jī)組給水泵機(jī)械密封使用小時數(shù)

楊全 衛(wèi)年杰 朱俞吉

【摘 要】田集發(fā)電廠二期自投產(chǎn)以來，給水泵機(jī)械密封多次出現(xiàn)漏水、漏汽現(xiàn)象，使用小時數(shù)較短同時給人身和設(shè)備帶來安全隱患。據(jù)統(tǒng)計，截止至2017年底，二期四臺給水泵平均使用壽命為5950小時，遠(yuǎn)低于其使用標(biāo)準(zhǔn)8000小時，造成機(jī)組非計劃減負(fù)荷事件時有發(fā)生。田集電廠汽機(jī)專業(yè)利用精益管理工具，全面細(xì)致分析，查找原因，得出機(jī)械密封冷卻水系統(tǒng)在設(shè)計上存在缺陷以及動環(huán)旋轉(zhuǎn)環(huán)組件的動環(huán)與軸套聯(lián)接不良設(shè)計缺陷。通過對機(jī)械密封冷卻水濾網(wǎng)改造換型，改進(jìn)機(jī)械密封動環(huán)旋轉(zhuǎn)環(huán)與軸套的聯(lián)接方式，延長了給水泵機(jī)械密封的使用小時數(shù)，保證了機(jī)組長期安全高效運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械密封泄漏原因分析;對策制定;實(shí)施效果

中圖分類號： TH311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）25-0046-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.25.021

1 給水泵機(jī)械密封使用現(xiàn)狀

1.1 設(shè)備簡述

田集發(fā)電廠二期3、4號超超臨界燃煤機(jī)組是“皖電東送”的主力電廠，分別于2013年12月22日、2014年4月28日投入商業(yè)運(yùn)行。每臺機(jī)組配置了兩套50%BMCR容量汽動給水泵組（型號：HPT350-370M-6S;軸端采用機(jī)械密封的方式）。給水泵整體結(jié)構(gòu)見圖1。

1.2 機(jī)械密封使用現(xiàn)狀

田集發(fā)電廠二期3、4號機(jī)組從2017年1月份開始，3A、3B、4A和4B給水泵機(jī)械密封相繼出現(xiàn)多次不同程度漏水、漏汽現(xiàn)象，給人身和設(shè)備帶來安全隱患，需解列給水泵檢查更換機(jī)械密封，影響機(jī)組負(fù)荷率。2017年1月～2017年12月二期4臺給水泵共更換機(jī)械密封19次，機(jī)械密封的平均使用小時數(shù)見表1。

在《JB/T6614—2011鍋爐給水泵用機(jī)械密封技術(shù)條件》中規(guī)定：在正確執(zhí)行安裝與使用要求的情況下，使用期不低于8000小時。2017年3、4號機(jī)給水泵機(jī)械密封的平均使用小時數(shù)分別為5060、6840小時，遠(yuǎn)低于8000小時，機(jī)械密封平均使用小時數(shù)短，更換頻繁。

2 機(jī)械密封泄漏原因分析

2.1 機(jī)械密封結(jié)構(gòu)及分析

第一部分是由動環(huán)和靜環(huán)組成密封端面，有時也稱為摩擦副。

第二部分是由彈性原件為主要零件組成的緩沖補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，其作用是使密封端面緊密貼合。

第三部分是輔助密封圈，其中有動環(huán)和靜環(huán)密封圈。

第四部分是使動環(huán)隨軸旋轉(zhuǎn)的傳動機(jī)構(gòu)。機(jī)械密封結(jié)構(gòu)圖見圖2。

從結(jié)構(gòu)上看影響機(jī)械密封壽命的因素主要有：靜環(huán)與靜環(huán)座間密封失效、動環(huán)與軸套間密封失效、軸套與軸間密封失效、摩擦副密封失效。

2.2 機(jī)械密封失效情況統(tǒng)計

對2017年出現(xiàn)的17次故障機(jī)械密封進(jìn)行解體檢查，各次密封失效部位進(jìn)行統(tǒng)計如表2。

由表2可以看出，摩擦副密封失效占到機(jī)械密封失效總份額的89.4%，是造成給水泵機(jī)械密封使用小時數(shù)偏短的主要問題。只要解決此問題，就能確保機(jī)械密封的使用小時數(shù)得以延長。

2.3 機(jī)械密封失效原因之機(jī)械密封冷卻水系統(tǒng)設(shè)計缺陷

原給水泵廠家設(shè)計的機(jī)械密封冷卻水系統(tǒng)只有一個濾網(wǎng)，且通流量較小，易導(dǎo)致機(jī)械密封冷卻水溫度過高，致使摩擦副密封面間冷卻介質(zhì)汽化，密封面將干磨擦而損壞，從而使摩擦副密封失效。對2017年各負(fù)荷段給水泵機(jī)械密封冷卻水平均溫度統(tǒng)計見表3。

密封冷卻水溫過高冷卻介質(zhì)汽化，使機(jī)械密封動、靜環(huán)密封面干摩擦，長時間運(yùn)行使摩擦副密封損壞失效。

2.4 機(jī)械密封失效原因之旋轉(zhuǎn)環(huán)與軸套聯(lián)接不良

機(jī)械密封旋轉(zhuǎn)環(huán)與軸套聯(lián)接不良，脫開后將使彈簧壓緊增大造成動、靜環(huán)壓力增大，長期運(yùn)行使其密封面磨損，密封失效。汽機(jī)專業(yè)對2017年失效機(jī)械密封解體檢查，發(fā)現(xiàn)動環(huán)旋轉(zhuǎn)環(huán)鎖定槽脫離軸套鎖定螺釘，動環(huán)旋轉(zhuǎn)環(huán)與軸套已脫開，長時間運(yùn)行使動、靜環(huán)密封面磨損，導(dǎo)致摩擦副密封失效

3 對策制定

針對冷卻水系統(tǒng)缺陷和動環(huán)旋轉(zhuǎn)環(huán)組件缺陷這兩個要因，制定如下對策。

3.1 冷卻水系統(tǒng)缺陷對策

目前，我廠二期給水泵采用單一濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)，即整個機(jī)械密封冷卻水回路中只有一個濾網(wǎng)，流程為機(jī)械密封水經(jīng)過機(jī)械密封、冷卻器、濾網(wǎng)再回到機(jī)械密封。從實(shí)際運(yùn)行情況分析，冷卻水量不足。另外，在單一濾網(wǎng)堵塞情況下，冷卻水量減少，效果變差，且單濾網(wǎng)無法在線清洗，給設(shè)備安全運(yùn)行帶來較大不穩(wěn)定因素。

根據(jù)現(xiàn)場情況，將單濾網(wǎng)改為可在線切換雙濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)，同時增加濾網(wǎng)通流面積。兩個濾網(wǎng)并聯(lián)布置，前后均有隔離閥，無論其中哪一只濾網(wǎng)堵塞，都可以實(shí)現(xiàn)在線隔離清洗;冷卻水管道上增加了溫度測點(diǎn)，根據(jù)水溫的變化及時安排濾網(wǎng)。增大濾網(wǎng)通流面積，既增加冷卻水流量，也進(jìn)一步降低濾網(wǎng)堵塞的可能性。

3.2 動環(huán)旋轉(zhuǎn)環(huán)組件缺陷對策

二期給水泵機(jī)械密封動環(huán)旋轉(zhuǎn)環(huán)與軸套之間采用防轉(zhuǎn)螺釘和防轉(zhuǎn)槽連接方式，且止動部位厚度僅為4mm，當(dāng)軸向力變化時防轉(zhuǎn)螺釘極易從防轉(zhuǎn)槽中脫出錯開而難以回到原位，增加動靜環(huán)之間緊力，長時間運(yùn)行使動靜環(huán)密封面磨損。

為防止旋轉(zhuǎn)環(huán)與軸套脫開，經(jīng)過調(diào)研廠家和同行，決定將防轉(zhuǎn)螺釘和防轉(zhuǎn)槽的連接方式改為螺釘固定方式，使其成為一體，從根本上解決了脫開問題。

4 實(shí)施后效果

4.1 機(jī)械密封冷卻水系統(tǒng)改造后的效果

對二期給水泵機(jī)械密封冷卻水濾網(wǎng)改進(jìn)后，效果顯著，冷卻水溫度下降明顯。2018年4月～5月實(shí)際測得4臺給水泵在各負(fù)荷段密封冷卻水平均溫度如表4。

可以看出，改造后密封冷卻水溫度遠(yuǎn)低于70℃，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。避免了摩擦副因冷卻介質(zhì)溫度過高發(fā)生汽化，進(jìn)而造成動、靜環(huán)密封面干磨損壞的問題，保證了摩擦副的密封效果。

4.2 機(jī)械密封動環(huán)旋轉(zhuǎn)環(huán)與軸套聯(lián)接方式改進(jìn)后效果

2018年3月底完成二期給水泵機(jī)械密封動環(huán)旋轉(zhuǎn)環(huán)與軸套連接方式改造工作，5月份利用調(diào)停檢修機(jī)會對3號機(jī)2臺給水泵機(jī)械密封進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)動環(huán)旋轉(zhuǎn)環(huán)與軸套連接牢固可靠，未發(fā)生脫開現(xiàn)象。聯(lián)接方式改造前、后示意圖如圖3。

4.3 機(jī)械密封改進(jìn)后的使用小時數(shù)

經(jīng)過對3號機(jī)給水泵機(jī)械密封及其冷卻水系統(tǒng)改造換型后，給水泵機(jī)械密封未發(fā)生因冷卻水溫度高導(dǎo)致的機(jī)械密封漏水及動環(huán)與軸套脫開現(xiàn)象，其使用小時數(shù)得以延長，自2018年6月至2019年5月統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表5。

5 結(jié)束語

經(jīng)過對700MW機(jī)組給水泵機(jī)械密封使用時間短，在線運(yùn)行時機(jī)械密封失效，給水泵被迫退出運(yùn)行，影響了機(jī)組的長期安全穩(wěn)定運(yùn)行這一問題，汽機(jī)專業(yè)團(tuán)隊(duì)認(rèn)真分析影響機(jī)械密封使用時間短的主要因素，并針對機(jī)械密封冷卻水設(shè)計缺陷和機(jī)械密封動環(huán)旋轉(zhuǎn)環(huán)與軸套聯(lián)接不良這兩個主要癥結(jié)，采取對應(yīng)的措施進(jìn)行改進(jìn)，延長了機(jī)械的使用小時數(shù)，保障了機(jī)組的長期安全穩(wěn)定運(yùn)行，為其他類似給水泵機(jī)械密封使用小時數(shù)短的解決提供了參考方案。

【參考文獻(xiàn)】

[1]《鍋爐給水泵用機(jī)械密封技術(shù)條件》（JB/T6614—2011），中華人民共和國機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).

[2]《HPT350-370-6S臥式多級雙殼體離心泵說明書》，上海電力設(shè)備修造廠編制.

[3]《機(jī)械密封的安裝、使用說明書》，沈陽一新公司編制.