電廠凝結水泵用機械密封改造

機械密封 藺繼英 大連博格曼有限公司

  針對廣泛應用于電廠的凝結水泵,通過一次成功的機械密封改造案例,來探討機械密封在凝結水泵上的應用。

引言

  凝結水泵為立式筒袋型雙層殼體結構, 首輪一般是單吸或雙吸形式,次級葉輪與末級葉輪通用,為單吸形式。它主要有以下幾部分組成:泵筒體、工作部、出水部分和推力裝置部分;一般用于火電熱力系統中輸送凝汽器內的凝結水。

  凝結水泵在備用時處在高度真空下,因此,配備可靠的機械密封非常必要。凝結水泵的機械密封必須使用凝結水作為密封冷卻水。如果采用其他水源來密封,會污染凝結水,故必須用凝結水作為密封水。常用的輔助密封方案一般有11 方案、13 方案、14方案、23 方案等等。

1、介質工況

  在這次凝結水泵機械密封改造案例中, 具體工況如下:

  設備名稱:凝結水泵;介質:凝結水;溫度:39.27℃密度:0.992Kg/m3;流量:112.9m3/h;揚程:190m;轉速:2980r/min;裝置氣蝕/必需氣蝕:**/3.5m;所選機械密封為:單端面密封,14 方案。

2、改造前密封方案

  改造前機械密封方案見圖1, 圖中A 為密封動靜環, 動環通過傳動機構與件1 軸套連接, 軸套通過件9、10、11 組成的夾緊機構帶動,與軸一同旋轉。靜環通過件12 銷與件5 壓蓋連接,保持靜止狀態。因為整套機械密封僅有一個摩擦副,故為單端面密封。

面改造前密封機構圖

圖1 面改造前密封機構圖

  輔助系統連接如下: 沖洗水由泵出口通過節流孔板進入密封腔(通過FI 口進入),同時由密封腔(FO 口)通過節流孔板進入泵的入口,形成一個循環,系統示意見圖2。

改造前密封方案圖

圖2 改造前密封方案圖

  該水泵為立式泵, 故機械密封在最高點配有排氣口V,以防止氣體堆積造成密封面干摩擦。凝結水循環方式為FI 口進,FO 口出,通過凝結水循環帶走熱量,為密封腔降溫。

3、存在的問題

  現場用戶反映的情況如下:機器靜態調試時,中、低負荷調試過程中,凝結水泵運行基本正常;但當機組負荷達到23MW 負荷以上, 凝結水泵進口壓力在-0.09MPa,凝結水溫度在40℃左右時,凝結水泵出現失壓,發現機封處有黑色粉末及水汽甩出,約兩小時后停泵。解體機封發現上下兩機封的動環密封面及軸套靠上機封端面處有過熱現象, 兩個動環圓周端面均出現徑向熱裂紋,上下機封靜環磨損量為1.3~1.5mm,無明顯偏磨現象。

  機械密封進行解體檢查, 解體后發現上下兩個機封摩擦副的動環圓周端面均出現徑向熱裂紋, 見圖3,其它零件未見明顯缺陷。

密封端面徑向熱裂紋

圖3 密封端面徑向熱裂紋

4、失效原因分析

  從圖4 中,我們發現,當冷凝泵抽真空時,壓力急劇下降。從圖5 中,我們可以看見,當壓力下降后,密封面因壓力不足,就會出現氣態。經分析,我們得出如下原因: 熱態運行時泵達不到最初設計的流量和揚程,從而引起泵汽蝕,進而導致原本的14 方案無法起到應有作用。這樣造成的后果是:大量氣體堆積在密封腔內,動靜環摩擦副干摩擦,最終使整個機械密封裝置失效。

6、改造效果

  分別在來鳳和崇陽兩個現場按照此方法改造后,密封使用效果良好,無任何泄漏現象發生。