給水泵軸封漏水的原因分析及防治措施

鄭州電力機械廠 翁 凱

給水泵軸封漏水的原因分析及防治措施

鄭州電力機械廠 翁 凱

武鋼CCPP工程余熱鍋爐所使用的4臺主給水泵是鄭州電力機械廠DG250-80型鍋爐給水泵，該泵為單殼體、分段式、多級離心泵。這種給水泵轉子由兩個徑向軸承支承，軸承采用強制潤滑；平衡結構由平衡盤、平衡套及推力軸承組成，用以平衡軸向推力；軸封采用雙填料環(huán)密封結構形式，冷卻方式為外部冷卻水冷卻。

2010年6月，根據(jù)客戶反饋和現(xiàn)場實地勘查情況發(fā)現(xiàn)，在武鋼CCPP工程余熱鍋爐使用過程中，該泵高壓端和低壓端軸封填料均無法實現(xiàn)密封，其中1＃爐1＃泵低壓端軸封漏水嚴重，1＃爐2＃泵高壓端軸封填料每更換一次僅能有效使用5天甚至更短的時間，完全不能連續(xù)穩(wěn)定運行；泵的填料密封冷卻水無法實現(xiàn)冷卻，冷卻水管發(fā)熱燙手，填料和軸瓦處溫度升高，影響了整個機組設備的穩(wěn)定運行。

一、料密封

料密封是指將軟填料裝于填料函內，用壓蓋壓緊，靠軸或軸外表面與填料內表面的柱面來形成密封。由于軸外表面粗糙不平，與填料只能部分貼合，由此會形成無數(shù)個“迷宮”，將通過軸表面的帶壓介質節(jié)流，憑借產生的迷宮效應而達到密封效果。填料與軸表面的貼合、摩擦，也類似于滑動軸承，應有足夠的液體進行潤滑，以保證密封的壽命，即所謂的軸承效應。由此可見，良好的填料密封是迷宮效應和軸承效應的綜合。填料對軸的壓緊力通過擰緊壓蓋螺栓產生。由于填料是彈塑性體，當受到軸向壓緊后，產生的摩擦力致使壓緊力沿軸向逐漸減少，同時所產生的徑向壓緊力使填料緊貼于軸外表面而阻止介質外漏。徑向壓緊力的分布由外端（壓蓋）向內端先是急劇遞減，后趨于平緩；介質壓力的分布由內端向外端逐漸遞減；當外端介質壓力為零時，則泄漏情況得到較大改善。

二、DG250-80型鍋爐給水泵軸封漏水原因分析

借鑒以往處理給水泵泄漏事故的經驗可知，導致給水泵運轉時軸封泄漏的原因，大致應從填料、軸套和振動等方面考慮。

1.填料方面。填料在使用一段時間后就會失去彈性及潤滑作用。若填料的材質不符合要求、安裝填料不正確，或填料、壓蓋、填料套、填料環(huán)等零件損壞，都會導致軸封泄漏。

DG250-80型鍋爐給水泵采用雙填料環(huán)式結構，填料選用油浸石棉盤根（采用穿心編結方式，其適用溫度為200 ℃，壓力為15 MPa，線速度為10 m/s，適用于油和水等介質），填料的材質符合相關規(guī)定。

在該系列給水泵軸封漏水事件中，從填料函中取出的盤根已經完全破碎，成細條狀，軸面上有摩擦痕跡。由此可以判定盤根因工況溫度較高，未能形成油膜，抱死軸面旋轉，發(fā)燒以致撕裂變形。重新更換含金屬線的石棉盤根并開機運行一段時間后，依然出現(xiàn)軸封泄漏現(xiàn)象。打開冷卻水閥門后，填料部分的熱水回流，水封環(huán)無法起到冷卻盤根的作用。

2.軸套方面。軸套的同軸度不符合要求，裝填料的軸套等零件磨損嚴重或填料函與軸套等零件的徑向間隙過大也會造成泄漏。該系列給水泵軸封漏水事件中，檢查軸套表面磨損情況發(fā)現(xiàn)，其外圓跳動公差仍然在0.05 mm范圍內，說明軸套沒有問題。

3振動方面。因漏裝或少裝填料、軸彎曲、轉子不平衡而引起的泵較長時間振動，也會導致填料密封的嚴重泄漏。

該系列給水泵軸封漏水事件中，利用測振儀來測定漏水鍋爐給水泵運行時的振動情況發(fā)現(xiàn)，其振動值在允許范圍內。

三、DG250-80型鍋爐給水泵軸封漏水防治方案

DG250-80型鍋爐給水泵流量大，揚程高，運行工況點（溫度161 ℃）和進口壓力（0.8 MPa）參數(shù)均較高。根據(jù)對該泵的填料密封泄露原因分析，可考慮以下幾種方案進行修復。

1.填料選用高水基盤根（適用溫度為–20～200℃，壓力為15 MPa，線速度為10 m/s，pH值為3～13）。使用進口優(yōu)質高模量碳纖維，浸進準納米級石墨粉，可以阻止氣體/液體的滲漏。同時，加入特殊潤滑劑，具有自潤滑、高強度、耐高低溫、耐腐蝕、壽命長等優(yōu)異性能，可以在有效防治軸封漏水的同時不影響其正常工作。

2.軸封形式改用機械密封。改用機械密封形式可以很好地保證密封效果，但是如此一來，泵水封體的結構也需要改動，需返廠重新設計加工。并且機械密封價格昂貴，耗費時間長，而機組無法長時間等待。

3.去除水封環(huán)，添加兩道盤根。在原水封環(huán)位置添加兩道盤根，這樣，八道盤根的密封能力可以暫時解決軸封泄漏問題，但是否能保證機組長時間穩(wěn)定運行則很難判定。

4.將軸封冷卻水更換為凝結水（其壓力比水泵進口壓力高0.2～0.3 MPa）。重新恢復水封環(huán)的作用，使其輔助填料降溫。開機運行檢測，如果給水泵正常運行，冷卻水管未出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)場，說明冷卻水已經正常工作。

綜合考慮現(xiàn)場實施條件和方案的經濟性等因素，可將軸封冷卻水更換為凝結水，填料材質選用高水基盤根，盤根截取后，搭口成45°，并要在安裝前根據(jù)軸的尺寸將盤根放在特制的模具中頂壓整形；同時注意將盤根放入填料函內，使每圈盤根的搭接處錯開；在開車前需將填料壓蓋松開，待其轉動后再逐漸壓緊。

四、結論

按上述方案改造，泵啟動后，工作人員對泵兩側軸封進行檢測，軸封泄漏量為20～30 m L/h，兩側軸承溫度比較穩(wěn)定，運行一個月后無任何異?，F(xiàn)象，修復獲得了成功。