高压锅炉给水泵轴封改造

杨 福

（中海石油舟山石化有限公司，浙江舟山 316000）

0 引言

某石化企业的热电联产装置中，有3 台高压锅炉给水泵是130 t/h 流化床锅炉系统中的核心设备。该泵为沈阳水泵石化泵有限公司生产的BB4 型单壳径向剖分两端支撑式多级离心泵；由高压蒸汽透平驱动；入口压力0.5 MPa，出口压力14 MPa，操作温度160 ℃，介质为除盐水；轴封采用传统的填料密封。因该泵需要定期停机更换填料，无法满足装置“长周期”运行的要求；在分析原有轴封结构后，决定将原填料密封改造为机械密封。

1 原泵轴封结构及运行情况

该泵两端填料密封函内嵌在泵轴承箱的中间连接体上，填料为16×16 mm 碳纤维柔性石墨条，共4 层，中间带隔水环，通过循环水对填料函进行冲洗和润滑；填料压盖为两半式，方便拆装更换填料。填料函外设置翅片冷却夹套，接循环水进行冷却。

由于填料密封的固有特性，需要适量的冲洗水外漏；同时，填料与轴套运行时会产生相对摩擦，增加设备功耗，降低设备效率。填料磨损会使轴封泄漏量增大，必需定期停机更换填料和轴套。据统计，每3～6 个月需进行1 次检修，维护成本高；除此之外，填料冲洗水无法回收对水资源造成极大浪费。

2 轴封改造可行性分析

机械密封以泄漏量小、寿命长等优点，被大量应用于各类机泵中，锅炉给水泵中也有较好的应用业绩，可以满足生产需求。为顺利实现改造，尽量减少设备零部件的改动，需要对现有结构进行测量，并由机械密封生产厂家设计提出最佳的密封腔体尺寸要求。对比情况（表1）。

表1 填料函尺寸与机械密封需求对比

从表1 的数据对比中，腔体外端面与轴承箱的距离排除了使用外置机械密封的可能性；腔体尺寸较小，无法满足内置机械密封的设计要求；原轴套通过螺纹锁紧套固定，轴上螺纹在机封安装时，易损伤轴套密封O 形圈。所以，依现在有条件，无法在原有填料腔体中进行机械密封改造，需要将密封腔体尺寸扩大。由于密封所在连接体属单独部件，故可以对连接体进行改造，使其满足机械密封安装要求。

3 轴封改造方案

根据泵的运行参数及介质特性，最终确定采用多弹簧单端面平衡型集装式机械密封（图1），密封冲洗设置布水挡环，实行多点注水；机封动环采用硬质合金，并在密封端面开圆弧深槽，以增加密封面的润滑和冷却效果；密封冲洗方案采用PLAN32（外冲洗），冲洗介质为40 ℃的除盐水。

图1 机械密封结构

为消除轴上螺纹对机封安装的影响，方便机械密封定位，选用双轴套结构；设计原轴套的专用备帽，保证轴肩光滑过渡。重新设计轴承箱的中间连接体（图2），保持原有连接及安装尺寸不变；材质选用ZG250，去除冷却水腔，增加加强筋板来提高连接体刚性；根据机械密封尺寸，设计密封腔体结构；另外，设计可拆卸的喉部节流衬套，以保证密封冲洗水的冷却效果，降低冲洗水用量；冲洗水通过衬套，直接进入泵体内，不再外排造成浪费。

4 改造后运行效果

该汽动给水泵完成轴封改造后，运行状态良好，振动、温度都在标准范围内。轴封零泄漏，除去了循环水冷却系统及填料冲洗水，并节约了循环水的用量，消除了冲洗水外漏引起的水资源浪费；机械密封轴功率损失只有填料密封的5%～10%，提高了泵的运行效率。该机械密封已经连续运行一年有余，未发现泄漏痕迹，大大减少了设备停机次数，减少了设备维护量。

图2 新中间连接体

5 结语

此次锅炉水泵的轴封改造效果非常明显，使得整个汽轮机及泵组可以长周期连续运行；同时，除去了填料冷却水及外排冲洗水，节约了水资源消耗。机械密封在运行工况稳定，冲洗条件良好的情况下，其使用寿命基本＞10 000 h，且不会损害轴套等其他零件，大大减少了维修成本。