电厂锅炉给水泵机械密封的应用及故障分析

王 鑫

（中国电建集团上海能源装备有限公司，上海 201316）

锅炉给水泵是电厂的主要组成部分，其是否能够有效运行将会对电厂的运行质量与运行效率造成较大影响。机械密封具有使用寿命长、可靠性高、泄漏量小等较多特点，目前已经被广泛运用于压缩机、反应釜、泵等设备中。做好电厂锅炉给水泵的机械密封，能够确保其实现有序、稳定、安全运行。由于有较多因素都会影响到电厂锅炉给水泵的机械密封效果，因此若不能及时判断其泄漏故障，就可能会危害到锅炉给水泵的运行工况，影响机械密封的使用年限。为此，文章就电厂锅炉给水泵机械密封的应用及故障进行分析。

1 机械密封工作原理

电厂锅炉给水泵的机械密封主要由两个密封元件共同组成，分别是动环与静环，两者的表面光洁度都较高，且能够紧密地贴合在一起。机械密封端面的平面度通常处于0.0009mm 的数量级，若材质为非金属，那么其粗糙度为0.04um；若材质为金属，那么其粗糙度为0.02um。动环与静环在密封作业时会相互转动作用，硬质合金、碳化硅、石墨等均是密封元件常用的材料。在密封介质、弹簧力的作用下，两个密封元件的表面通常都会出现一定值的压力，该压力会紧紧地将两者密封端面贴合在一起，而且还会形成一层液体薄膜，既可用于润滑动环与静环，又可实现对轴端的密封。基于电厂锅炉给水泵的机械密封结构而言，一旦电厂锅炉给水泵运行，那么机械密封也会随之而转动，且液体膜与动环（处于旋转状态）会出现强烈的摩擦，摩擦所产生的热量会在短时间内迅速让液体膜的温度升高，甚至还有可能会让局部液体膜温度高于其沸点,进而汽化液体膜，导致液体膜出现较大程度的破坏，动环与静环也就由原来的润滑状态变为干摩擦，持续时间一长，就会导致机械密封失效。

2 机械密封在电厂锅炉给水泵的应用优势、应用要点及安装方式

2.1 机械密封的应用优势

与其他类型密封方式相比，机械密封的弹簧通常都具有可让两个密封元件紧密贴在一起的预紧力，可有效防止出现泄漏现象。与此同时，机械密封采用油补偿机构，在使用过程中不需要频繁调整装置，且电厂锅炉水泵的轴端面与电厂锅炉的接触面积较小，基本不会出现相对运用，因此，摩擦功率损耗很小。此外，机械密封能实现合理搭配摩擦副材料，可有效改善电厂锅炉给水泵的轴端密封系统，即便长时间处于恶劣的运行工况，依然可保持较佳性能。

2.2 机械密封的应用要点

（1）为了能够有效增强电厂锅炉给水泵机械密封的使用性能，可采用自然冷却或冲洗冷却的方式来降低运行温度，其中，以冲洗冷却为主。冲洗冷却既可避免电厂锅炉给水泵出现液膜汽化、杂质聚集等现象，又可降低轴封箱温度，还可改善现有的润滑条件，可谓一举多得。值得注意的是，可将密封介质从电厂锅炉给水泵的高压侧引入，从电厂锅炉给水泵的低压侧引出，进而达到循环冲洗的效果。

（2）为了能够有效增强电厂锅炉给水泵机械密封的使用寿命，可为机械密封配备一套附属系统来改善其的运行工况。附属系统由于具备流体替代、杂质清除、温度控制等诸多功能，可用于有效控制粒度、压力、温度等因素。

2.3 机械密封的安装方式

在安装电厂锅炉给水泵机械密封时，首先，需要对具体安装方式与安装图进行掌握；其次，要彻底清理密封零件的锈垢、油污、毛刺等；再次，要涂抹润滑油，并检验密封环的平面度；最后，在对辅助密封圈进行安装的过程中，务必要确保每个密封圈都有适当的间隙，以此来最大限度地保障密封性能。值得注意的是，还需要注意动静环的安装方向，待安装完机械密封的全部部件之后，还要安装辅助系统。

3 电厂锅炉给水泵机械密封的泄漏原因及对策

电厂锅炉给水泵机械密封在运行过程中，通常会出现一些故障，其中以密封泄漏最为常见。

3.1 材料原因导致的渗漏

（1）密封件损坏引起渗漏。电厂锅炉给水泵机械密封的运行环境通常是在强酸、高压、高温环境，较易损坏机械密封的构成部件，进而出现渗漏现象。大量的实践经验表明，机械密封的辅助密封件较易在腐蚀下出现破坏，鉴于此，机械密封的辅助密封件可选用具有良好耐强酸、耐高压、耐高温性能的氟橡胶。

（2）细小颗粒杂质引起渗漏。在电厂锅炉给水泵机械密封的运行过程中，密封端面内若渗入细小颗粒杂质，那么细小颗粒杂质就会随着两个密封元件的运行而严重磨损密封端面，时间一久，就会导致端面出现划伤或划痕。对此，密封端面的材质可选择碳化钨材料（硬度较高）。

3.2 静试泄漏

在顺利安装电厂锅炉给水泵之后，通常需采用灌水静试的方式来检查机械密封是否存在着泄漏问题。基于泄漏量的大小，可将故障类型分为严重性泄漏故障、持续性泄漏故障、间歇性泄漏故障等。其中，间歇性泄漏故障的泄漏量较小，主要是由于电厂锅炉给水泵的转子轴向窜动量过大而导致。对此，可通过合理调整电厂锅炉给水泵的轴向窜动量，来确保机械密封的可靠性与安全性。若持续性泄漏故障的泄漏量较大，务必要判断到底是密封腔装配面导致的泄漏，还是端面导致的泄漏。若为严重性泄漏故障，那么需要在第一时间内检查电厂锅炉给水泵是否出现气蚀现象，摩擦副元件是否出现断裂现象。

3.3 运行时出现泄漏

（1）真空状态运行造成的机械密封泄漏。电厂锅炉给水泵在开停机时，若有漏气现象出现在进口管，那么就很容易引发密封腔出现负压，进而就会有干摩擦现象出现在密封端面，长此以往，就会有破损现象出现在密封端面，进而出现机械密封泄漏故障。对此，可采用双端面密封方式，这样一来，既可有效改善润滑环境，又可增强密封性能。

（2）若机械密封的运行介质中混入了淤泥，那么就会让密封圈长期处于磨损状态，若机械密封装置的弹簧内也混入淤泥，必然会让弹簧出现形变，且不规则，进而出现渗漏问题。与此同时，摩擦作用也较易损坏密封端面，引发机械密封泄漏故障。对此，务必要定期检验机械密封的密封圈，若有问题，要在第一时间内予以更换，且彻底清除掉弹簧中的淤泥。另外，密封端面的材质可选择碳化钨材料（硬度较高）。

（3）若机械密封端面存在着润滑油量不足的现象，那么就较易在干摩擦的作用下而导致端面破损。对此，务必要定期润滑保养，确保动静环密封面的润滑油面低于油室腔内的润滑油面。

（4）为了能够让电厂锅炉给水泵机械密封装置有更好的性能，务必要定期更换机械密封装置的弹簧组、静环、动环等零部件，并且还要密切关注轴套固定环锁紧螺栓紧固变化与轴套位置变化，一旦发现存在着异常现象，要及时予以处理，防止再次出现类型故障问题。

4 电厂锅炉给水泵机械密封的常见误区

4.1 弹簧压缩量越大、密封效果越好

很多人认为电厂锅炉给水泵的机械密封效果与弹簧压缩量存在着典型的正比关系，若弹簧压缩量越大，则电厂锅炉给水泵的机械密封效果越佳；若弹簧压缩量越小，则电厂锅炉给水泵的机械密封效果越差，但事实并非如此。无论选用何种类型的弹簧，其压缩量均是有限的，若压缩量过大，那么必然会增加摩擦副端面的比压，进而摩擦副端面很有可能会出现磨损或严重变形，这些因素都会影响到电厂锅炉给水泵机械密封的运行效果。

4.2 动环密封圈越紧、密封效果越好

部分人认为电厂锅炉给水泵的机械密封效果与动环密封圈的紧固程度存在着典型的正比关系，若动环密封圈越紧，则电厂锅炉给水泵的机械密封效果越佳；若静环密封圈越松，则电厂锅炉给水泵的机械密封效果越差，但事实并非如此。若动环密封圈太紧，会出现3 个问题：（1）密封圈变形现象；（2）弹簧过度疲劳现象；（3）轴与密封圈出现较大程度的磨损。这些问题若不能及时予以处理，那么很容易就会出现电厂锅炉给水泵机械密封泄漏故障。

4.3 静环密封圈越紧、密封效果越好

还有一些人人认为电厂锅炉给水泵的机械密封效果与静环密封圈的紧固程度存在着典型的正比关系，若静环密封圈越紧，则电厂锅炉给水泵的机械密封效果越佳；若静环密封圈越松，则电厂锅炉给水泵的机械密封效果越差，但事实并非如此。若静环密封圈过紧，那么就较易造成静环密封出现较大程度的变形，稍有不慎，就会出现静环密封圈碎裂现象。

5 结束语

机械密封若能够有效应用于电厂锅炉给水泵中，必然能够大幅度提高电厂的运行质量与运行效率。但在实际操作过程中，务必要做好日常维修保养工作，并且对出现的故障问题进行有效处理，确保机械密封装置能够实现长期良好运转，最终提高电厂锅炉给水泵机械密封的经济性、稳定性、可靠性。