電動給水泵密封水改造技術(shù)分析

盧炳勇

（南寧市青秀區(qū)伶俐電灌管理站，廣西 南寧 530211）

0 引言

電動給水泵是國家工業(yè)生產(chǎn)正常進(jìn)行的關(guān)鍵設(shè)備，它的機(jī)械密封件是電力系統(tǒng)中的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，使用壽命對電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)有很大的影響。同時(shí)，機(jī)械密封的滲漏也會對作業(yè)人員和周邊環(huán)境產(chǎn)生一定的影響。維護(hù)人員應(yīng)根據(jù)有關(guān)技術(shù)，根據(jù)機(jī)械密封斷裂的具體情況，對故障原因進(jìn)行分析，從而達(dá)到延長壽命、節(jié)省資源、增加經(jīng)濟(jì)效益的目的。

1 給水泵的密封原理及密封水的作用

1.1 供水泵的密封原理

水泵的密封性是通過它的機(jī)械構(gòu)造和密封的水來實(shí)現(xiàn)的。在送水泵的軸套外表面流動方向指向泵內(nèi)的螺旋溝槽，相應(yīng)于固定套管的內(nèi)表面上的一個(gè)螺旋溝槽。在給料泵軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺旋槽類似于螺旋槽泵，從而使給水壓力頭阻擋泵的給水。由于套筒和固定套筒間有徑向間隙，因此會產(chǎn)生滲漏。為防止高溫水在泵中發(fā)生滲漏，需要從外部注入密封水[1]。

部分密封水通過螺旋槽傳送到軸封的內(nèi)部，防止給水從泵中流出。密封水的一部分與少量高溫給水混合，高溫給水流過密封間隙形成密封回水。大部分密封的回水被回收到進(jìn)料泵前泵的入口處，一小部分回水被回收到冷凝器。

1.2 水泵密封水的效果

進(jìn)入水泵的水一般都是由脫鹽水和冷凝水組成的。在正常工作狀態(tài)下，該設(shè)備通過凝結(jié)水母管進(jìn)行供水。在凝結(jié)泵停止或者水母管的壓力下降時(shí)，通過一個(gè)備用的密封泵來供應(yīng)泵[2]。

（1）封印。防止高壓水經(jīng)由給水泵軸與密封圈的空隙排放。

（2）降溫。大型設(shè)備的給水溫度通常在260～280℃，通過給泵軸或泵體內(nèi)的金屬向軸承輸送，從而提高軸承的溫度，起到降溫的作用。

（3）潤滑。高速轉(zhuǎn)動時(shí)，泵軸與密封件間的空隙很小。在密封水流經(jīng)密封環(huán)時(shí)，由于泵的軸心高速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生了一層水膜，從而避免了軸與密封環(huán)的直接摩擦。在密封失水時(shí)，泵中的高壓水流會從泵軸和密封件的縫隙中泄露出來，從而影響到泵的工作質(zhì)量。高溫會導(dǎo)致軸承的溫度上升，甚至?xí)斐奢S承的燒壞。此外，泵軸與密封件間無水膜潤滑。軸與密封圈的摩擦?xí)龃?，使泵的振動增大，造成設(shè)備的故障和故障。為了保證密封水的流動，為了避免事故，封水入口和回水之間有一定的壓力差。

2 機(jī)械密封應(yīng)用的優(yōu)勢與安裝

2.1 機(jī)械密封應(yīng)用優(yōu)勢

較之于其他的密封類型，機(jī)械密封上的彈簧有著特定的預(yù)緊力，能夠讓動靜環(huán)一直都貼合起來，因此能夠規(guī)避泄漏問題的發(fā)生。另外，機(jī)械密封補(bǔ)償機(jī)構(gòu)不需要常常去調(diào)整裝置。在啟動時(shí)，泵軸與密封面的整體接觸區(qū)域?qū)⒆兊酶?，從而可以有效地降低裝置的摩擦功耗。而且由于密封軸與實(shí)際接觸的位置之間的相對運(yùn)動很小，所以軸套并沒有受到任何的摩擦損壞。此外，在采用機(jī)械密封后，可適用于摩擦副材料，進(jìn)而進(jìn)一步完善電動給水泵的軸端密封體系。因此，即使是在極端的環(huán)境下，機(jī)械密封也能保持良好的性能[3]。

2.2 機(jī)械密封應(yīng)用的要點(diǎn)

在采用機(jī)械密封技術(shù)的電動給水泵中，應(yīng)采用密封循環(huán)系統(tǒng)，以提高其機(jī)械密封的使用壽命。實(shí)際上，就是要為機(jī)械密封再配置一套健全的附屬系統(tǒng)，繼而讓密封件有更佳的工作環(huán)境，運(yùn)用本套系統(tǒng)，能夠?qū)囟?、黏度、壓力及粒度、含雜質(zhì)濃度等有關(guān)的因素做出控制。就當(dāng)前的情形看，電動給水泵的軸端機(jī)械密封應(yīng)用應(yīng)當(dāng)要執(zhí)行對應(yīng)的溫度控制方法，基于此來保障密封的合理的使用性能。而比較常用的是沖洗及冷卻的方法。在此之中，沖洗方法的使用能夠?qū)⒌洼S封箱的實(shí)際溫度降低，同時(shí)防止雜質(zhì)聚集以及液膜汽化，可以讓裝置具備更優(yōu)的潤滑條件。在開始沖洗的時(shí)候，能夠從泵的高壓側(cè)引入密封介質(zhì)，然后再讓介質(zhì)從密封室開始回到泵的低壓側(cè)，繼而循環(huán)沖洗該裝置。

2.3 機(jī)械密封安裝

在進(jìn)行密封之前，應(yīng)系統(tǒng)地理解安裝圖紙和技術(shù)，并認(rèn)真清除密封部件上的油污、毛刺和生銹。在實(shí)際安裝時(shí)，應(yīng)先涂上潤滑油，并用卡尺檢查密封圈的真實(shí)平面。具體來說，就是將卡尺放在工件的表面上，然后用手電筒照出卡尺和工件之間的縫隙，看看有沒有均勻的透光率，然后再確定工件的平整度。在安裝輔助密封圈的同時(shí)，也要保證各個(gè)圓環(huán)之間有一定的空隙，從而保證密封性。在安裝動靜圈時(shí)，也要留意方向。安裝完全部零件后，再進(jìn)行輔助系統(tǒng)的安裝。

3 原有密封水系統(tǒng)存在的問題

3.1 發(fā)電廠原給水泵密封水調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用基準(zhǔn)水量調(diào)節(jié)器

調(diào)節(jié)器沒有反饋回路，不能遠(yuǎn)距離操作。主要有以下問題?；{(diào)的反應(yīng)慢，調(diào)整質(zhì)量差。基本調(diào)節(jié)器是一個(gè)純粹的機(jī)械現(xiàn)場控制儀器，具有多個(gè)轉(zhuǎn)換鏈路和緩慢的反應(yīng)。由于底座調(diào)節(jié)儀的調(diào)節(jié)單元之間的連接，采用密封風(fēng)道板結(jié)構(gòu)。氣缸和減壓閥普遍存在漏氣和漏氣現(xiàn)象，致使執(zhí)行機(jī)構(gòu)不靈活，系統(tǒng)調(diào)節(jié)質(zhì)量差。如果氣源的工作或控制不當(dāng)，很容易造成氣塞堵塞和控制閥失控，嚴(yán)重時(shí)會導(dǎo)致供水泵跳起。

3.2 基本調(diào)節(jié)器的維護(hù)成本很高

由于基礎(chǔ)調(diào)整器的計(jì)量單位經(jīng)常與高溫、高壓介質(zhì)直接接觸，導(dǎo)致儀器內(nèi)部的密封墊老化、零件受損，從而導(dǎo)致儀器的故障率很高。這對正常的給水泵運(yùn)行和調(diào)試都是不利的。由于基礎(chǔ)調(diào)速器存在著較大的損耗、定位精度不高、線性、無反饋、沒有遙控操作等原因，其設(shè)置值不能隨著系統(tǒng)工作狀態(tài)的改變而隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，對設(shè)備在各種工況下的運(yùn)行不利。

在異常工作條件下，密封管壓力發(fā)生變化時(shí)，操作人員無法及時(shí)在控制室內(nèi)調(diào)整，只能在現(xiàn)場操作，影響給水安全穩(wěn)定運(yùn)行。由于密封水壓差不及時(shí)控制，導(dǎo)致出現(xiàn)了多次蒸汽供水泵跳閘事故，甚至蒸汽驅(qū)動給水泵跳閘事故。由于密封水系統(tǒng)調(diào)整不當(dāng)，最終造成了蒸汽泵小型泵軸承的損壞。

3.3 材料原因?qū)е碌臐B漏

具體表現(xiàn)如下：①密封件損壞引起滲漏。電站電泵的機(jī)械密封工作環(huán)境一般在強(qiáng)酸、高壓、高溫環(huán)境下進(jìn)行，容易造成機(jī)械密封構(gòu)件的破壞，從而產(chǎn)生泄漏。根據(jù)多年的生產(chǎn)實(shí)踐，認(rèn)為機(jī)械密封件在腐蝕作用下容易發(fā)生失效，因此，機(jī)械密封件應(yīng)選擇耐酸、耐高壓、耐高溫的氟橡膠。②細(xì)小顆粒雜質(zhì)引起滲漏。在電站電動給水泵的機(jī)械密封中，如果有微細(xì)雜質(zhì)滲透到密封端，則會使密封端表面產(chǎn)生微小的微粒雜質(zhì)，從而使密封端表面產(chǎn)生摩擦或刮擦。為此，可以選用具有更高硬度的碳化鎢材料作為密封端表面的材料[4]。

4 原因分析

泵所采用的密封形式合理，保證泵運(yùn)行時(shí)密封水不會進(jìn)入給水泵，同時(shí)高溫高壓抽水不泄漏。這種密封最大的優(yōu)點(diǎn)，沒有復(fù)雜的機(jī)械密封，如果調(diào)整得當(dāng)，可以滿足泵的長時(shí)間運(yùn)行，避免機(jī)械密封壽命短，容易損壞，維修時(shí)間長和維修保養(yǎng)時(shí)間長等一系列問題，因此，由于兩臺供水泵的調(diào)試投入運(yùn)行密封故障，將著重解決水質(zhì)不佳的情況，而不考慮水封的密封性。通過現(xiàn)場調(diào)查分析，找出了供水泵密封失效的原因。

4.1 調(diào)水速度緩慢

水封是有效的，由于水封水泵的排水壓力大于漏水，當(dāng)封水壓力小于漏水時(shí)，高溫排水漏水將沖出卸水槽，從封水中排出密封水回水管末端，熱電偶監(jiān)測管的密封水溫高于密封水入口溫度20℃時(shí)，會打破原來的平衡指示，水封進(jìn)水調(diào)節(jié)閥開度增大，水壓產(chǎn)生變化，系統(tǒng)建立新的平衡。水泵的泄水量根據(jù)壓力而不是溫度，如果能有效地控制封水量和壓力，使得水泵的泄水量被控制，則會避免出現(xiàn)溢水現(xiàn)象不及時(shí)調(diào)整帶來的影響，可以有效地減少軸承艙內(nèi)的含水軸承水進(jìn)入含油現(xiàn)象的發(fā)生?，F(xiàn)場給水泵密封水調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是監(jiān)測密封泄漏水溫度與密封水溫度的差值，密封進(jìn)出水口溫度測量點(diǎn)管子全部套上，影響測量的準(zhǔn)確性和靈敏度。

4.2 多級水封設(shè)計(jì)中的缺陷

多級水封是利用水封筒內(nèi)水柱的高度差平衡給水泵密封水回水管道（一般為大氣壓）與凝汽器之間的壓差，同時(shí)利用水封筒內(nèi)的水柱將凝汽器與外界空氣隔離，以防止空氣漏入，影響凝汽器真空系統(tǒng)。為保證內(nèi)部水封順利地被吸入排氣裝置，其特殊的結(jié)構(gòu)能保證水封的水分被吸入排水裝置中保持平衡，使多級水面的空氣室和多級水封水源下部繼續(xù)流入蒸汽排放裝置。發(fā)電廠給水泵多級水封存在的問題是多級水封中的水經(jīng)常被排氣裝置吸收，導(dǎo)致多級水封中形成負(fù)壓。

4.3 多級水封的安置不合理

原來的0m 地面多層水封在房間布置，出水管的海拔為2.3m，密封水泵回水管高程僅0.85m，在啟動過程中由于排氣裝置形成負(fù)壓，水封中的水不能吸入排氣裝置中的水泵，水封漏水不能在水封管內(nèi)開始流走，防水閥只能在多層水封底部打開漏水泄漏排到下水道，造成大量浪費(fèi)，因此，多級水封安裝位置是密封水不能回收的主要原因[5]。

5 機(jī)械密封改造

5.1 機(jī)械密封的基本定義

機(jī)械密封件又稱為端面密封件，它具有至少一對與轉(zhuǎn)動軸垂直的端面，在液體壓力和補(bǔ)償機(jī)械外彈力（或磁力）的作用下，通過與輔助密封件的配合，使其與另一端表面貼合、相對滑動，形成一種防漏裝置。

5.2 工作原理

在密封環(huán)的末端表面上，由于液體壓力（介質(zhì)壓力）和彈性部件（或磁性部件的磁力）等的共同作用，在其末端表面上形成合適的比壓力（壓力），以使得兩個(gè)接觸端表面（動環(huán)和靜環(huán)端部表面）彼此緊固，并且在兩個(gè)表面之間很少的空隙內(nèi)保持一層很薄的液體薄膜，以實(shí)現(xiàn)密封。在密封端面之間形成一層液體薄膜，它既有液體動壓又有靜壓，它對端表面的潤滑作用，從而延長了它的使用壽命；另一方面，它還具有平衡壓強(qiáng)的功能（液體動壓和靜壓在端面之間產(chǎn)生的阻力要比密封端面兩邊的壓差大），因此，機(jī)械密封具有很好的密封性。動環(huán)安裝在旋轉(zhuǎn)軸上，并由驅(qū)動銷帶動泵的軸同步旋轉(zhuǎn)；靜環(huán)是固定的，安裝在泵的本體上，用一個(gè)抗旋轉(zhuǎn)銷釘防止其旋轉(zhuǎn)。靜環(huán)和動環(huán)表面構(gòu)成的密封件表面會產(chǎn)生一種需要的平衡力。動環(huán)密封能有效地阻止流體的軸向滲漏，而靜環(huán)則能有效地阻止靜環(huán)和泵外殼之間的滲漏。

6 機(jī)械密封改造過程

此系統(tǒng)主要由密封水箱、3 臺密封水泵及1 臺蓄能器組成。密封水箱滿水時(shí)容量為7.8m3，有兩路進(jìn)水，在正常運(yùn)行時(shí)由除鹽水進(jìn)行補(bǔ)給，而在調(diào)試期間由除氧器的水進(jìn)行補(bǔ)給（此時(shí)除氧器并沒有投用），水再由密封水泵加壓送至電動給水泵的機(jī)械密封裝置；密封水泵，型號50DL12－12×9，流量為12.6m3/h，配套電機(jī)功率為7.5kW，正常運(yùn)行時(shí)，供水壓力可以達(dá)到1.0MPa，完全滿足電動給水泵對密封水的要求；蓄能器，在密封水泵正常運(yùn)行時(shí)，該蓄能器自動儲能，在遇到密封水泵不能正常運(yùn)行的特殊情況時(shí)，此蓄能器能夠自動投入使用，完全能夠支持密封水壓，給運(yùn)行人員預(yù)留足夠的時(shí)間將給水泵負(fù)荷減下來。

另外，此密封水系統(tǒng)的原控制系統(tǒng)為就地操作，設(shè)計(jì)有雙電源開關(guān)，在一路電源出現(xiàn)斷電情況時(shí)，另一路電源可以自動投用，保證了密封水泵的穩(wěn)定運(yùn)行。因?yàn)樵阱仩t正常運(yùn)行時(shí)，電動給水泵需要不間斷供水，所以就要求3 臺密封水泵向給水泵機(jī)械密封裝置不間斷供水，因此此系統(tǒng)還設(shè)計(jì)有定時(shí)互倒功能。但是此系統(tǒng)并沒有設(shè)計(jì)遠(yuǎn)傳監(jiān)測點(diǎn)和遠(yuǎn)程啟動，為了使其能夠遠(yuǎn)程可控和更加安全穩(wěn)定地運(yùn)行，后期將此系統(tǒng)的控制系統(tǒng)遠(yuǎn)傳至電腦并且能夠進(jìn)行壓力監(jiān)測。

7 改造效果

7.1 實(shí)施效果

給水泵實(shí)施機(jī)械密封改造后，明顯提高了給水泵的運(yùn)行周期，提高了給水泵的穩(wěn)定性與可靠性，并且減少了維修的次數(shù)，降低了維修成本，達(dá)到了令人滿意的結(jié)果。

7.2 優(yōu)越性

對DG270-140 型電動給水泵用密封進(jìn)行了改進(jìn)，可以看出，機(jī)械密封比填料密封具有如下優(yōu)勢：①密封性能好，長期使用時(shí)，密封狀況良好，泄漏量極少，粗略計(jì)算，其泄漏量只有軟質(zhì)填料的1/100；②軸或套管實(shí)質(zhì)上沒有磨損；③低摩擦功耗：機(jī)械密封件的摩擦功率只有軟填料的10%～50%；④使用壽命：通常在油和水介質(zhì)中可以持續(xù)1～2 年；⑤維護(hù)期長：在端部磨損后，可以進(jìn)行自動修復(fù)，通常不需要定期維護(hù)；⑥抗振動：對轉(zhuǎn)動軸的振動、偏擺和軸對密封空腔的偏移不敏感，對軸的振動和偏擺也不敏感。

8 結(jié)語

給水泵軸端密封回水系統(tǒng)的U 型水封管工作不正常，直接影響到汽輪機(jī)組的真空，使其安全性經(jīng)濟(jì)性得不到保證，密封水無法恢復(fù)，造成極大的浪費(fèi)。因此在對水泵端密封回水系統(tǒng)進(jìn)行安裝時(shí)，運(yùn)行和回收方法采用低回水水箱，以保證機(jī)組正常運(yùn)行，解決了運(yùn)行和調(diào)控，成功實(shí)現(xiàn)了水泵密封件和密封加熱器排水的循環(huán)利用，在節(jié)能減排方面，節(jié)能降耗成效顯著。