閥冷系統(tǒng)主泵機封滲水分析及防范措施

作者：張國棟（1981年06月）男，副高級工程師，從事?lián)Q流站運維檢修工作，國網(wǎng)青海省電力公司檢修公司，810000。 ?這個需要排上

一、機封結(jié)構(gòu)分析

主泵機械密封用于內(nèi)水冷主泵密封，由動環(huán)和靜環(huán)、軸套等組成，它是依據(jù)動、靜環(huán)的光潔而平直的端面相互貼合，并作相對轉(zhuǎn)動而構(gòu)成的密封裝置?？繌椥院蛢?nèi)冷水在旋轉(zhuǎn)的動環(huán)和靜環(huán)的接觸面上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膲壕o力，使兩個端面緊密貼合，端面間維持一層極薄的液體膜從而達到密封的目的，液體膜具有流動的動壓力和靜壓力，起著潤滑和密封作用。

如圖1所示機封共5處密封，形成a、b、c，3個可能漏水的密封面。

密封面a滲水，為動環(huán)與軸間O型圈密封即密封圈1失效，內(nèi)冷水沿主泵軸承滲出。密封面b滲水，為動環(huán)與靜環(huán)間機械密封即密封面3失效或密封圈2、5失效，內(nèi)冷水沿主泵軸套滲出，密封面b滲水多數(shù)狀態(tài)是為動環(huán)與靜環(huán)之間機械密封故障。密封面c滲水，為泵殼與靜環(huán)間密封即密封墊4失效，內(nèi)冷水沿靜環(huán)與泵殼滲出。

二、機封滲水理論分析

主泵機封滲水主要有以下幾個原因：

1）機封密封圈失效：

橡膠件老化、變形，從外觀上看密封圈表面疏松、毛糙，失去彈性。機械密封圈失效一般不會出現(xiàn)迅速漏水惡化的現(xiàn)象。

2）固定螺母松動

機封共6個固定螺母，固定螺母用于固定機封動環(huán)座，固定螺母在安裝時進行緊固，在啟泵時由于水錘作用，導(dǎo)致泵內(nèi)壓力遠大于外部壓力，在運行過程中出現(xiàn)松動會導(dǎo)致機封動環(huán)座不平衡，內(nèi)外壓力不均勻，水膜平衡被破壞，出現(xiàn)滲水。

3）彈簧彈力不足

機封內(nèi)部共有8個用于緩沖補償?shù)膹椈?，在啟動和運行時承受一定程度的壓力，主泵啟動時扭矩較大，彈簧彈力出現(xiàn)偏差，內(nèi)外壓力不均勻，水膜平衡被破壞，出現(xiàn)滲水。

4）動、靜環(huán)平面磨損：;

引起機封動、靜環(huán)平面磨損的主要因素有：1、安裝異常：可區(qū)分為設(shè)備安裝異常過緊、過松、不平，或安裝時將零部件損壞等，拆除機封一般會有磨損跡象，例如燒焦、發(fā)黑或劃痕痕跡;2、基座異常：基礎(chǔ)固定螺栓松動，緊固力矩不平衡，支撐部件剛度變差，導(dǎo)致主泵振動異常，或因基座異常導(dǎo)致振動異常傳遞，導(dǎo)致機封滲水;3、主泵進出口膨脹節(jié)安裝不規(guī)范：膨脹節(jié)補償器安裝對角偏差過大，在啟動或運行時導(dǎo)致機封位置受力異常;4、水質(zhì)差含顆粒：水質(zhì)中含顆粒，顆粒做為磨料磨損機封平面或拉傷表面產(chǎn)生溝槽、環(huán)溝等現(xiàn)象;5、氣蝕干磨：檢修后進水管和泵腔內(nèi)有空氣，泵開機后，機封高速運轉(zhuǎn)磨擦產(chǎn)生高溫，機封干磨失效。兩站主泵進口為正壓，該原因可基本排除。兩站主泵進出水口采用漏斗型管路加波紋管補償器結(jié)構(gòu)，當(dāng)主泵工頻啟動時，高速電機啟動使漏斗型進出口水流量不一致，主泵泵腔內(nèi)產(chǎn)生氣腔，進而產(chǎn)生水泵氣蝕現(xiàn)象，引起主泵機封滲水，所以要采用軟啟的方式進行啟動，在正常工況下盡量避免主泵工頻啟動，減小機封滲水的幾率。

三、碳化鎢與碳化硅材質(zhì)分析

碳化硅屬于工程陶瓷，它的化學(xué)穩(wěn)定性較好，適用強腐蝕介質(zhì)，而且導(dǎo)熱系數(shù)高、膨脹系數(shù)小、在高溫下性能波動不大，材質(zhì)較脆。碳化鎢是硬質(zhì)合金的組成部分，硬質(zhì)合金由難熔金屬硬質(zhì)化合物和鈷、鎳、鐵、鉬、鉻粘結(jié)金屬等及其合金組成。機封性能的表征因素主要有極限PV值、摩擦系數(shù)和韌性，具體分析如下：

1、極限PV值分析

PV值是設(shè)計和使用機械密封的重要參數(shù)。PV極限值（limiting pv value）是指密封失效時達到的最高值。PV值越大，表示機封工作能力越強。工況相近情況下，石墨對碳化硅更耐用一些。

表2機械密封常用材料的極限pV值：

2、摩擦系數(shù)分析

查閱《SH/T 3156-2009 石油化工離心泵和轉(zhuǎn)子泵用軸封系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》：含顆粒工況，機械密封一般采用碳化硅對碳化硅。當(dāng)工藝介質(zhì)為水時，金華站碳化鎢對碳化鎢的摩擦系數(shù)大（0.08），紹興站石墨對碳化硅的摩擦系數(shù)?。?.02）。工況相近情況下，紹興站石墨對碳化硅更耐用一些。

3、韌性分析

查閱金屬材料手冊，韌性為材料在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力。韌性越好，則發(fā)生脆性斷裂的可能性越小。碳化硅作為工程陶瓷材料，相比于碳化鎢材料韌性更小，更易碎裂。高速旋轉(zhuǎn)與震動的電機主泵，應(yīng)選擇韌性更強的機械密封。金華站碳化鎢對碳化鎢更符合現(xiàn)場實際需求。

結(jié)合主泵電機運行工況與兩站多次機封異常，韌性相對其他特性更為重要，韌性異常將導(dǎo)致故障迅速惡化。咨詢閥冷與主泵廠家，新投運工程已將使用碳化鎢機封列入招標(biāo)規(guī)范書，綜合考慮建議將碳化硅機封更換為碳化鎢機封。

四、運行維護建議

在設(shè)備檢修時，需開展以下工作：1、基座檢查;2、膨脹節(jié)對角偏差測量;3、水質(zhì)分析試驗;4、主泵同心度測試調(diào)整。

現(xiàn)場主泵出現(xiàn)滲水時：

1、主泵啟動滲水持續(xù)運行正常，切機啟動正常：對應(yīng)密封圈失效，此時一般不需要進行處理;

2、主泵啟動正常，運行中滲水，切機啟動正常：對應(yīng)密封圈失效，此時一般不需要進行處理;

3、主泵啟動滲水持續(xù)運行正常，切機啟動仍滲水持續(xù)運行正常：對應(yīng)固定螺母松動或彈簧彈力不足，此時一般不需進行處理。固定螺母松動時可進行調(diào)節(jié)，彈簧彈力異常時需更換主泵機封。