鍋爐給水泵常見(jiàn)故障分析與預(yù)防措施

王忠成

(大唐國(guó)際張家口發(fā)電廠，河北 張家口 075100)

1 機(jī)械密封簡(jiǎn)介、故障分析與預(yù)防措施

1.1 給水泵機(jī)械密封簡(jiǎn)介

機(jī)械密封是鍋爐給水泵密封系統(tǒng)故障發(fā)生最多的部件，故障的發(fā)生與其生產(chǎn)質(zhì)量、檢修安裝質(zhì)量、運(yùn)行人員操作關(guān)系密切，機(jī)械密封的故障直接影響到給水泵的安全運(yùn)行。

鍋爐給水泵工作溫度高，與普通水泵機(jī)械密封相比，機(jī)械密封結(jié)構(gòu)除包括靜環(huán)、靜環(huán)座、動(dòng)環(huán)、動(dòng)環(huán)座、彈簧、密封膠圈、軸套等主要部件外，還包括機(jī)械密封水冷卻的循環(huán)系統(tǒng)，因此，在機(jī)械密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，增加了為機(jī)械密封水循環(huán)增加動(dòng)力的裝置，即動(dòng)環(huán)座上裝有螺旋槽和徑向孔 (相當(dāng)于螺旋泵和徑向孔離心泵)，水泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)為機(jī)械密封水提供能量。機(jī)械密封系統(tǒng)包括密封水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、冷卻器和冷卻室等。

鍋爐給水泵機(jī)械密封主要靠3個(gè)密封點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。靜環(huán)與機(jī)械密封靜環(huán)座靠膠圈來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)密封(允許靜環(huán)與靜環(huán)座間產(chǎn)生微小的竄動(dòng));動(dòng)環(huán)與軸套之間的間隙靠膠圈實(shí)現(xiàn)靜密封 (動(dòng)環(huán)靠軸套的凸肩實(shí)現(xiàn)軸向定位);泵旋轉(zhuǎn)時(shí)動(dòng)環(huán)產(chǎn)生同速旋轉(zhuǎn)，在動(dòng)靜環(huán)密封端面上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)谋葔汉捅３忠粚訕O薄的液體膜，從而達(dá)到密封目的 (動(dòng)靜環(huán)密封面與液體膜摩擦產(chǎn)生的熱量靠機(jī)械密封水來(lái)冷卻)。吸收熱量的機(jī)械密封水通過(guò)動(dòng)環(huán)座上的螺旋泵或徑向孔使離心泵壓力升高，從機(jī)械密封室的出口進(jìn)入泵體外的冷卻器冷卻，冷卻后的機(jī)械密封水通過(guò)磁性濾網(wǎng)過(guò)濾后回到機(jī)械密封室繼續(xù)冷卻［1］。

1.2 機(jī)械密封故障分析

鍋爐給水泵機(jī)械密封出現(xiàn)故障直接表現(xiàn)為機(jī)械密封水溫度升高，有4方面原因:機(jī)械密封水發(fā)生外漏與內(nèi)漏、機(jī)械密封水循環(huán)系統(tǒng)堵塞、冷卻水系統(tǒng)無(wú)水或堵塞 (機(jī)械密封動(dòng)、靜環(huán)摩擦產(chǎn)生的熱量傳遞給機(jī)械密封水，機(jī)械密封水未及時(shí)冷卻)［2］。

機(jī)械密封發(fā)生外漏的原因:密封圈損壞或老化，密封水從密封圈處外漏;動(dòng)、靜密封環(huán)的外漏(由于安裝質(zhì)量問(wèn)題造成靜環(huán)裂紋或脫落，運(yùn)行人員啟泵時(shí)沒(méi)有及時(shí)排凈空氣引起動(dòng)環(huán)炸裂、彈簧原件發(fā)生卡澀、動(dòng)、靜環(huán)間出現(xiàn)間隙等);機(jī)械密封端蓋、密封水管道及附件發(fā)生外漏［3］。

機(jī)械密封發(fā)生內(nèi)漏的原因:機(jī)械密封水冷卻器內(nèi)漏;機(jī)械密封室內(nèi)漏;機(jī)械密封室與泵體間的密封間隙超標(biāo)等。發(fā)生內(nèi)漏時(shí)不易找到準(zhǔn)確位置，只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)從易到難一步步分析查找。

機(jī)械密封水系統(tǒng)堵塞的原因:密封水磁性濾網(wǎng)堵塞;密封水管道的焊口不合格;密封水閥門的閥芯脫落;泵體初次注水時(shí)由于未排空氣在密封水管道產(chǎn)生氣塞等。冷卻水系統(tǒng)堵塞一般是閥門故障或系統(tǒng)中本身無(wú)水等導(dǎo)致。

1.3 機(jī)械密封故障檢修方面的預(yù)防措施

由于發(fā)生機(jī)械密封故障大多與檢修工藝和質(zhì)量有關(guān)，在檢修現(xiàn)場(chǎng)中可完全控制，因此重點(diǎn)從檢修方面探討預(yù)防措施。

機(jī)械密封從安裝形式上分為集裝式機(jī)械密封和散裝式機(jī)械密封，主要區(qū)別:在結(jié)構(gòu)上，集裝式機(jī)械密封采用軸套把動(dòng)靜環(huán)部件組裝成一體，靠軸套與泵軸固定，靜環(huán)后的彈簧壓縮量生產(chǎn)廠家已調(diào)好，現(xiàn)場(chǎng)安裝工藝簡(jiǎn)單方便;在檢修方面的預(yù)防措施，散裝式機(jī)械密封需要現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量調(diào)整彈簧的壓縮量，集裝式機(jī)械密封回裝后需拆卸鎖片。機(jī)械密封安裝時(shí)的預(yù)防措施如下。

a.動(dòng)環(huán)座上帶有螺旋槽的機(jī)械密封，安裝前要根據(jù)機(jī)械密封水出水口的里外位置確定螺旋槽旋向，若驅(qū)動(dòng)端與非驅(qū)動(dòng)端裝反，會(huì)由于運(yùn)轉(zhuǎn)后的機(jī)械密封水循環(huán)不暢而導(dǎo)致溫度升高。

b.機(jī)械密封安裝過(guò)程要輕拿輕放，由于靜環(huán)材質(zhì)比較脆，嚴(yán)禁安裝時(shí)采用敲擊方法和強(qiáng)行安裝。

c.安裝前要在密封膠圈涂一層凡士林潤(rùn)滑(安裝時(shí)不卡澀)，嚴(yán)禁涂黃油和汽輪機(jī)油潤(rùn)滑(影響膠圈的壽命)，且不能涂太多的凡士林 (會(huì)導(dǎo)致安裝困難和膠圈脫離密封槽)。

d.散裝機(jī)械密封彈簧壓縮量的調(diào)整至關(guān)重要，壓縮量是否合格會(huì)直接影響到機(jī)械密封的使用壽命和密封效果，要求誤差與廠家設(shè)計(jì)的各種尺寸之差為±0.10 mm(過(guò)大會(huì)增加密封端面比壓，加速密封端面磨損，過(guò)小會(huì)導(dǎo)致比壓不足而起不到密封作用)，彈簧裝上后在彈簧座內(nèi)可靈活移動(dòng)。

e.集裝式機(jī)械密封在鎖緊軸套時(shí)，要把轉(zhuǎn)子固定在正常運(yùn)轉(zhuǎn)的位置，防止出現(xiàn)給水泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)械密封動(dòng)、靜環(huán)壓大小不一。

1.4 機(jī)械密封故障運(yùn)行方面的預(yù)防措施

a.向泵體內(nèi)注水后要先排凈泵、機(jī)械密封室和機(jī)械密封水系統(tǒng)的空氣，確認(rèn)排凈后方可啟泵。若有空氣存在，泵運(yùn)轉(zhuǎn)后機(jī)械密封動(dòng)、靜密封面間由于缺水形不成水膜，發(fā)生動(dòng)、靜環(huán)干磨，產(chǎn)生很高的熱量，此時(shí)若有水進(jìn)入到動(dòng)、靜環(huán)，動(dòng)環(huán)由于發(fā)生急速冷卻會(huì)發(fā)生爆裂，導(dǎo)致機(jī)械密封報(bào)廢。

b.泵在運(yùn)行過(guò)程中要定期清理和更換濾網(wǎng)，防止濾網(wǎng)堵塞影響機(jī)械密封水的循環(huán)。

c.泵在正常運(yùn)行過(guò)程中嚴(yán)禁打開(kāi)機(jī)械密封水排空氣門。泵在正常運(yùn)行階段時(shí)水溫為160℃以上，打開(kāi)排空氣門時(shí)泵內(nèi)高溫給水就會(huì)竄入機(jī)械密封室，引起機(jī)械密封水溫度迅速升高，影響了機(jī)械密封動(dòng)靜、環(huán)的冷卻。

2 軸承故障分析與預(yù)防

2.1 軸瓦烏金碎裂分析

a.軸瓦烏金材質(zhì)不合格。雜質(zhì)超標(biāo)，導(dǎo)致其塑性降低，軸瓦在運(yùn)行過(guò)程中，由于泵軸旋轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生高頻的徑向位移，通過(guò)油膜把高頻的交變應(yīng)力傳遞給軸瓦烏金，導(dǎo)致其碎裂［4］。

b.軸瓦烏金澆鑄質(zhì)量不合格。澆鑄過(guò)程中產(chǎn)生氣泡，運(yùn)行時(shí)氣孔處易發(fā)生烏金碎裂。

c.泵軸的相對(duì)軸振偏大，傳遞給軸瓦烏金表面的交變應(yīng)力就會(huì)增大，超過(guò)烏金疲勞極限時(shí)會(huì)發(fā)生烏金碎裂。

d.烏金發(fā)生碎裂后，會(huì)有潤(rùn)滑油鑲嵌到碎裂的孔洞中，間隙中的油壓不斷發(fā)生著變化，烏金孔洞的油在交變壓力的作用下，沖撞孔洞烏金，使烏金碎裂擴(kuò)展化。

e.烏金有裂紋存在時(shí)，會(huì)有潤(rùn)滑油鑲嵌到裂紋中，間隙中的油壓不斷發(fā)生著變化，烏金裂紋中的油會(huì)在交變壓力的作用下漏出。

2.2 軸瓦烏金碾壓的分析

軸瓦烏金碾壓的機(jī)理:由于烏金的強(qiáng)度小于軸頸的壓強(qiáng)，使烏金發(fā)生塑性變形，在軸頸旋轉(zhuǎn)的擠壓下，把產(chǎn)生塑性變形的烏金帶到油口處，形成了軸瓦烏金碾壓。

a.軸瓦在運(yùn)轉(zhuǎn)中溫度偏高，當(dāng)溫度達(dá)到某一極限時(shí)，軸瓦烏金的強(qiáng)度就會(huì)降低，發(fā)生碾壓現(xiàn)象。

b.軸瓦承受的載荷過(guò)大，當(dāng)軸瓦的作用力大于軸瓦的強(qiáng)度極限時(shí)，會(huì)發(fā)生軸瓦碾壓現(xiàn)象。

c.軸瓦回裝時(shí)留有雜物，或潤(rùn)滑油中有雜物，這些雜物鑲嵌在軸頸與軸瓦烏金表面，就會(huì)像刮削一樣把烏金刮起，在旋轉(zhuǎn)軸頸擠壓下會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重，從而形成碾壓現(xiàn)象。

2.3 軸承故障的預(yù)防

檢修方面的預(yù)防:保證軸頸表面和軸瓦烏金表面的光潔度、軸瓦烏金的澆筑質(zhì)量;軸承在正式回裝前要確認(rèn)軸瓦與軸頸的相關(guān)間隙符合標(biāo)準(zhǔn);軸瓦安裝要正確，不發(fā)生偏斜、不到位，軸瓦壓蓋的緊力根據(jù)軸瓦結(jié)構(gòu)特點(diǎn)要達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn);若是可修刮的軸瓦，修刮后的接觸點(diǎn)要大于70%;杜絕軸瓦進(jìn)油孔異物堵塞現(xiàn)象。

運(yùn)行維護(hù)保養(yǎng)方面的預(yù)防:嚴(yán)禁在軸承斷油和油量偏低的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)給水泵;嚴(yán)禁解除軸瓦溫度高時(shí)停泵的保護(hù)裝置;要保證軸承潤(rùn)滑油合格，嚴(yán)禁在潤(rùn)滑油中顆粒度超標(biāo)或含水量超標(biāo)時(shí)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)給水泵;給水泵出現(xiàn)軸承振動(dòng)偏大時(shí)要及時(shí)分析處理，嚴(yán)禁長(zhǎng)時(shí)間在振動(dòng)超標(biāo)的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)給水泵。

3 動(dòng)靜部件碰磨故障分析與預(yù)防

大中型機(jī)組的鍋爐給水泵一般都是多級(jí)給水泵，常發(fā)生的動(dòng)靜碰磨為:葉輪出口與導(dǎo)葉入口間碰磨;葉輪與密封環(huán)間的碰磨;平衡轂與平衡套的碰磨;泵軸與油封間的碰磨等［5］。若發(fā)生碰磨時(shí)不及時(shí)停泵，易造成給水泵嚴(yán)重?fù)p壞事故。

3.1 嚴(yán)格控制動(dòng)靜部件配合間隙

a.密封環(huán)與葉輪入口的尺寸，直接影響給水泵效率 (間隙過(guò)大，內(nèi)部泄流量增加;間隙過(guò)小，運(yùn)行中有可能發(fā)生碰磨，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生咬合)，在檢修過(guò)程中要嚴(yán)格控制。

b.給水泵轉(zhuǎn)子做抬量時(shí)，一定要在驅(qū)動(dòng)端和非驅(qū)動(dòng)端同時(shí)抬起時(shí)計(jì)百分表讀數(shù)。由于泵轉(zhuǎn)子在抬起過(guò)程中要產(chǎn)生彈性變形彎曲，因此轉(zhuǎn)子總抬量大于密封環(huán)與葉輪入口的徑向配合間隙，在計(jì)算泵轉(zhuǎn)子抬量時(shí)要在實(shí)際總抬量的一半上加0.05 mm，絕不允許按照密封環(huán)與葉輪入口徑向配合總間隙的一半加0.05 mm計(jì)算，否則運(yùn)行時(shí)會(huì)發(fā)生密封環(huán)磨損，降低效率［6］。

3.2 嚴(yán)格控制泵轉(zhuǎn)子軸向定位

由于給水泵運(yùn)行時(shí)給水溫度一般為160～170℃，比泵冷態(tài)時(shí)高135～145℃，因此在冷態(tài)檢修時(shí)轉(zhuǎn)子的軸向位置調(diào)整要考慮熱膨脹因素。若鍋爐給水泵的平均裝置有平衡盤，在調(diào)整平衡間隙時(shí)，嚴(yán)禁為了減小推力瓦的承載力和給水泄流量而隨意縮小平衡間隙。平衡間隙過(guò)小，運(yùn)行中在負(fù)荷突變的情況下易發(fā)生平衡盤和平衡座咬合的事故。

4 結(jié)束語(yǔ)

鍋爐給水泵的機(jī)械密封和軸承是重要且故障多發(fā)的部件，因此對(duì)其進(jìn)行故障分析，找出故障發(fā)生的原因和產(chǎn)生機(jī)理，并進(jìn)行有針對(duì)性的預(yù)防是必要的。從檢修和運(yùn)行2個(gè)方面控制給水泵故障的發(fā)生，并進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)探討，以保證給水泵安全、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行。

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