给水泵轴封漏水的原因分析及防治措施

郑州电力机械厂 翁 凯

给水泵轴封漏水的原因分析及防治措施

郑州电力机械厂 翁 凯

武钢CCPP工程余热锅炉所使用的4台主给水泵是郑州电力机械厂DG250-80型锅炉给水泵，该泵为单壳体、分段式、多级离心泵。这种给水泵转子由两个径向轴承支承，轴承采用强制润滑；平衡结构由平衡盘、平衡套及推力轴承组成，用以平衡轴向推力；轴封采用双填料环密封结构形式，冷却方式为外部冷却水冷却。

2010年6月，根据客户反馈和现场实地勘查情况发现，在武钢CCPP工程余热锅炉使用过程中，该泵高压端和低压端轴封填料均无法实现密封，其中1＃炉1＃泵低压端轴封漏水严重，1＃炉2＃泵高压端轴封填料每更换一次仅能有效使用5天甚至更短的时间，完全不能连续稳定运行；泵的填料密封冷却水无法实现冷却，冷却水管发热烫手，填料和轴瓦处温度升高，影响了整个机组设备的稳定运行。

一、料密封

料密封是指将软填料装于填料函内，用压盖压紧，靠轴或轴外表面与填料内表面的柱面来形成密封。由于轴外表面粗糙不平，与填料只能部分贴合，由此会形成无数个“迷宫”，将通过轴表面的带压介质节流，凭借产生的迷宫效应而达到密封效果。填料与轴表面的贴合、摩擦，也类似于滑动轴承，应有足够的液体进行润滑，以保证密封的寿命，即所谓的轴承效应。由此可见，良好的填料密封是迷宫效应和轴承效应的综合。填料对轴的压紧力通过拧紧压盖螺栓产生。由于填料是弹塑性体，当受到轴向压紧后，产生的摩擦力致使压紧力沿轴向逐渐减少，同时所产生的径向压紧力使填料紧贴于轴外表面而阻止介质外漏。径向压紧力的分布由外端（压盖）向内端先是急剧递减，后趋于平缓；介质压力的分布由内端向外端逐渐递减；当外端介质压力为零时，则泄漏情况得到较大改善。

二、DG250-80型锅炉给水泵轴封漏水原因分析

借鉴以往处理给水泵泄漏事故的经验可知，导致给水泵运转时轴封泄漏的原因，大致应从填料、轴套和振动等方面考虑。

1.填料方面。填料在使用一段时间后就会失去弹性及润滑作用。若填料的材质不符合要求、安装填料不正确，或填料、压盖、填料套、填料环等零件损坏，都会导致轴封泄漏。

DG250-80型锅炉给水泵采用双填料环式结构，填料选用油浸石棉盘根（采用穿心编结方式，其适用温度为200 ℃，压力为15 MPa，线速度为10 m/s，适用于油和水等介质），填料的材质符合相关规定。

在该系列给水泵轴封漏水事件中，从填料函中取出的盘根已经完全破碎，成细条状，轴面上有摩擦痕迹。由此可以判定盘根因工况温度较高，未能形成油膜，抱死轴面旋转，发烧以致撕裂变形。重新更换含金属线的石棉盘根并开机运行一段时间后，依然出现轴封泄漏现象。打开冷却水阀门后，填料部分的热水回流，水封环无法起到冷却盘根的作用。

2.轴套方面。轴套的同轴度不符合要求，装填料的轴套等零件磨损严重或填料函与轴套等零件的径向间隙过大也会造成泄漏。该系列给水泵轴封漏水事件中，检查轴套表面磨损情况发现，其外圆跳动公差仍然在0.05 mm范围内，说明轴套没有问题。

3振动方面。因漏装或少装填料、轴弯曲、转子不平衡而引起的泵较长时间振动，也会导致填料密封的严重泄漏。

该系列给水泵轴封漏水事件中，利用测振仪来测定漏水锅炉给水泵运行时的振动情况发现，其振动值在允许范围内。

三、DG250-80型锅炉给水泵轴封漏水防治方案

DG250-80型锅炉给水泵流量大，扬程高，运行工况点（温度161 ℃）和进口压力（0.8 MPa）参数均较高。根据对该泵的填料密封泄露原因分析，可考虑以下几种方案进行修复。

1.填料选用高水基盘根（适用温度为–20～200℃，压力为15 MPa，线速度为10 m/s，pH值为3～13）。使用进口优质高模量碳纤维，浸进准纳米级石墨粉，可以阻止气体/液体的渗漏。同时，加入特殊润滑剂，具有自润滑、高强度、耐高低温、耐腐蚀、寿命长等优异性能，可以在有效防治轴封漏水的同时不影响其正常工作。

2.轴封形式改用机械密封。改用机械密封形式可以很好地保证密封效果，但是如此一来，泵水封体的结构也需要改动，需返厂重新设计加工。并且机械密封价格昂贵，耗费时间长，而机组无法长时间等待。

3.去除水封环，添加两道盘根。在原水封环位置添加两道盘根，这样，八道盘根的密封能力可以暂时解决轴封泄漏问题，但是否能保证机组长时间稳定运行则很难判定。

4.将轴封冷却水更换为凝结水（其压力比水泵进口压力高0.2～0.3 MPa）。重新恢复水封环的作用，使其辅助填料降温。开机运行检测，如果给水泵正常运行，冷却水管未出现发热现场，说明冷却水已经正常工作。

综合考虑现场实施条件和方案的经济性等因素，可将轴封冷却水更换为凝结水，填料材质选用高水基盘根，盘根截取后，搭口成45°，并要在安装前根据轴的尺寸将盘根放在特制的模具中顶压整形；同时注意将盘根放入填料函内，使每圈盘根的搭接处错开；在开车前需将填料压盖松开，待其转动后再逐渐压紧。

四、结论

按上述方案改造，泵启动后，工作人员对泵两侧轴封进行检测，轴封泄漏量为20～30 m L/h，两侧轴承温度比较稳定，运行一个月后无任何异常现象，修复获得了成功。