張廣柱

前言

鍋爐給水泵是發(fā)電廠的重要動力設(shè)備，擔(dān)負(fù)著向鍋爐供應(yīng)高溫、高壓給水的任務(wù)，是鍋爐熱力循環(huán)系統(tǒng)的心臟。當(dāng)鍋爐給水泵發(fā)生故障，會造成發(fā)電機(jī)組降負(fù)荷甚至停運(yùn)，由此帶來較大經(jīng)濟(jì)損失。近年來隨著鍋爐給水泵制造工藝和自動控制水平提高，給水泵重大設(shè)備損壞事故較少發(fā)生，但給水泵密封作為精密易損件，運(yùn)行中發(fā)生泄漏比較常見，泄漏的危害和經(jīng)濟(jì)損失較大。大型給水泵密封形式主要有迷宮式密封和機(jī)械密封，本文針對給水泵機(jī)械密封泄漏風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，僅供參考。

圖1 電動給水泵組（圖片來源網(wǎng)絡(luò)）

01　機(jī)械密封的工作原理

機(jī)械密封是靠一對垂直于軸做相對滑動的端面，在泵內(nèi)流體產(chǎn)生壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的彈力作用下保持兩個(gè)端面緊密貼合、并配以輔助密封水而達(dá)到阻漏的軸封裝置。常規(guī)機(jī)械密封由動環(huán)、靜環(huán)、壓緊元件和密封元件組成。其中動環(huán)和靜環(huán)的端面組成一對摩擦環(huán), 動環(huán)靠密封室中液體傳遞壓力使其端面壓緊在靜環(huán)端面上, 在兩環(huán)端面之間保持一層極薄的水膜從而達(dá)到密封的目的。

機(jī)械密封在實(shí)際運(yùn)行中不是一個(gè)孤立的部件,它是與泵組緊密連接在一起。從其基本原理可以看出, 保證機(jī)械密封的正常運(yùn)行是有條件的, 泵軸的竄量一般不能超過5絲, 否則摩擦副端面不能形成一定的密封比壓；第二泵軸的撓度及抬軸量應(yīng)符合廠家標(biāo)準(zhǔn)，以確保斷面密封壓比均勻, 減少泄露幾率。

圖2 機(jī)械密封工作原理圖（圖片來源網(wǎng)絡(luò)）

02　機(jī)械密封泄漏的危害

給水泵機(jī)械密封外端部為給水泵的軸承室，軸承室的回油管道與給水泵組油系統(tǒng)相通，一般給水泵油系統(tǒng)運(yùn)行期間為了排除油箱內(nèi)油煙，油箱設(shè)置兩臺排油煙風(fēng)機(jī)，使得給水泵組油箱及軸承室處于微負(fù)壓狀態(tài)，當(dāng)機(jī)械密封泄漏時(shí)，泄漏的機(jī)械密封水在高溫作用下蒸發(fā)變?yōu)樗魵猓魵庠谳S承室微負(fù)壓的作用下，被吸入軸承室，與油混合，隨著運(yùn)行時(shí)間增加，油中水分越來越大，Z終導(dǎo)致給水泵組潤滑油乳化，失去潤滑效果。一般給水泵機(jī)械密封泄漏標(biāo)準(zhǔn)為5ml/h。

03　機(jī)械密封泄漏原因及現(xiàn)象

引起機(jī)械密封漏水的原因較多，本文針對生產(chǎn)現(xiàn)場安裝及運(yùn)行過程中發(fā)生的問題開展分析。

1.安裝原因

現(xiàn)代大型給水泵機(jī)械密封均為集裝式密封，安裝相對簡單，但安裝不當(dāng)可能造成密封膠圈碾壓、扭曲、甚至破損，引起泄漏。該種原因引起泄漏時(shí)，一般在設(shè)備啟動階段即開始泄漏，甚至，啟動之前開始泄漏。設(shè)備啟動完畢轉(zhuǎn)正常運(yùn)行期間，泄漏水流較為穩(wěn)定，泄漏量不會因機(jī)組負(fù)荷變化而變化。

2.給水泵軸變形

軸變形分為靜態(tài)變形和動態(tài)變形，靜態(tài)變形是指在泵靜止?fàn)顟B(tài)下，轉(zhuǎn)子上全部負(fù)荷在軸承的支撐下，軸與密封處的間隙超標(biāo)；動態(tài)變形是指泵運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，受葉輪工作產(chǎn)生的徑向力引起的軸與密封處的間隙超標(biāo)。簡單的說就是機(jī)械密封與泵軸的中心不對中。該種原因引起的泄漏一般會發(fā)生在設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后，隨著時(shí)間的增長泄漏量變大，Z終無法維持運(yùn)行，一旦開始發(fā)生泄漏到機(jī)械密封失效發(fā)展很快。

3.轉(zhuǎn)子機(jī)械不平衡

泵轉(zhuǎn)子平衡性不好，會造成泵運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)生串軸現(xiàn)象，影響密封效果，縮短機(jī)械密封使用壽命。該種原因泄漏表現(xiàn)為滴漏，一般會發(fā)生在某個(gè)負(fù)荷段，也可能在負(fù)荷穩(wěn)定階段發(fā)生間歇性滴漏，不會造成突然泄漏增大的現(xiàn)象，只要給水泵組中潤滑油中含水量不超標(biāo)，即可安全運(yùn)行。

4.泵組機(jī)械振動

泵組在運(yùn)行中不可避免的產(chǎn)生振動，振動在合格范圍內(nèi)對機(jī)械密封影響不大，當(dāng)振動較大且急劇變化時(shí)，機(jī)械密封動靜環(huán)之間水膜會被破壞，造成動靜環(huán)干磨，縮短使用壽命。機(jī)械振動對機(jī)械密封面之間的水膜穩(wěn)定性影響較大，當(dāng)水膜被破壞瞬間，機(jī)械密封腔室內(nèi)的密封水會成股向外流出，一般呈線型水流，容易發(fā)生機(jī)械密封環(huán)炸裂。

5.機(jī)械密封水質(zhì)差

水質(zhì)差會造成雜質(zhì)附在密封面，引起密封面損傷。機(jī)械密封面材料一般采用碳化硅與石墨，使機(jī)械密封具有一定的自我修復(fù)能力，該種原因引起機(jī)械密封泄漏相對比較穩(wěn)定，一般呈滴漏狀，不會造成泄漏的擴(kuò)大。

04　機(jī)械密封漏水的預(yù)防及處理

機(jī)械密封一般為給水泵制造廠家配套產(chǎn)品，根據(jù)給水泵壓力經(jīng)過周密計(jì)算選型，可靠性相對較高，本文不考慮設(shè)計(jì)選型、制造等原因引起泄漏。

1.安裝

（1）?裝前檢查：對機(jī)械密封進(jìn)行全面檢查，打開集裝機(jī)封鎖扣，取出靜環(huán)，檢查動環(huán)與靜環(huán)工作面表面光滑（鏡面）、無毛刺、無劃痕，檢查各彈簧無損傷，并在彈簧槽內(nèi)固定良好；檢查各“O”型圈完整、平滑、無破損、有彈性，各“O”型圈槽口平滑、無磨損。

（2）機(jī)械密封裝配：將動環(huán)放置干凈工作臺，扣上靜環(huán)，反復(fù)按壓幾次，確定彈簧位置正確后將機(jī)械密封鎖緊；清潔所有“O”型圈，并涂抹硅油（凡士林）覆蓋，使之固定在槽內(nèi)，防止安裝過程中“O”型圈滑動脫落。注意不能用其他油質(zhì)，尤其是三元乙丙材料膠圈，遇到油質(zhì)會發(fā)脹失效。

（3）機(jī)械密封安裝：打開機(jī)械密封冷卻水對管路及機(jī)械密封腔室進(jìn)行沖洗，沖洗后先用棉布將腔室擦拭干凈，再用綢布對腔室進(jìn)行清潔；將機(jī)械密封處泵軸涂抹硅油，以利于安裝時(shí)機(jī)械密封順利推進(jìn)工作位，推進(jìn)過程中防止機(jī)封與泵軸之間膠圈脫落；固定機(jī)封靜環(huán)端蓋螺栓時(shí)盡量使用力矩扳手，使各螺栓裝配受力均勻。

圖3 集裝式機(jī)械密封（圖片來源網(wǎng)絡(luò)）

2.運(yùn)行

（1）投運(yùn)前檢查：給水泵投運(yùn)前檢查機(jī)械密封水暢通，運(yùn)行中注意控制機(jī)械密封水溫度，防止水溫過高氣化，影響機(jī)械密封效果；

（2）給水泵振動監(jiān)測：升負(fù)荷過程中注意給水泵振動情況，振動變化較大時(shí)，適當(dāng)控制升負(fù)荷速率;

（3）機(jī)械密封泄漏監(jiān)測：運(yùn)行中注意觀察機(jī)械密封泄漏情況，一般滴漏情況下機(jī)械密封尚能正常運(yùn)行，應(yīng)加強(qiáng)小機(jī)潤滑油系統(tǒng)取樣化驗(yàn)，防止油中進(jìn)水或者乳化。當(dāng)機(jī)封處呈線性滴漏時(shí)，機(jī)封失效，應(yīng)進(jìn)行更換。

3.檢修

（1）更換要求：集裝式機(jī)械密封一般連續(xù)工作壽命為1年或根據(jù)使用說明書要求，在給水泵檢修中應(yīng)給與更換。

（2）嚴(yán)密性試驗(yàn)：機(jī)械密封出廠前要進(jìn)行嚴(yán)密性試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)合格后方可出廠，一般電廠不具備機(jī)械密封檢修試驗(yàn)條件，建議拆除的舊機(jī)封返廠維修。

（3）存放要求：倉庫儲存機(jī)械密封應(yīng)放在干燥處存放，長時(shí)間存放時(shí)，建議將機(jī)封鎖扣松開，使機(jī)封內(nèi)部彈簧處于自由狀態(tài)，防止彈簧長期處于壓緊狀態(tài)而失效。

（4）鏡面檢查：如給水泵在檢修時(shí)，機(jī)械密封運(yùn)行時(shí)間較短，應(yīng)對機(jī)械密封動靜環(huán)進(jìn)行鏡面檢查，鏡面無磨花和劃痕可繼續(xù)使用，并對所有密封膠圈進(jìn)行更換，方可進(jìn)行復(fù)裝。

結(jié)束語

機(jī)械密封泄漏原因較多，各廠需要在使用過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，使用上按照廠家要求標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，就能有效降低機(jī)械密封泄漏率，延長使用壽命。