电动给水泵密封水改造技术分析

2023-04-15 02:55卢炳勇
大科技 2023年12期
关键词:密封件水封给水泵

卢炳勇

(南宁市青秀区伶俐电灌管理站,广西 南宁 530211)

0 引言

电动给水泵是国家工业生产正常进行的关键设备,它的机械密封件是电力系统中的一个薄弱环节,使用寿命对电力系统的正常运转有很大的影响。同时,机械密封的渗漏也会对作业人员和周边环境产生一定的影响。维护人员应根据有关技术,根据机械密封断裂的具体情况,对故障原因进行分析,从而达到延长寿命、节省资源、增加经济效益的目的。

1 给水泵的密封原理及密封水的作用

1.1 供水泵的密封原理

水泵的密封性是通过它的机械构造和密封的水来实现的。在送水泵的轴套外表面流动方向指向泵内的螺旋沟槽,相应于固定套管的内表面上的一个螺旋沟槽。在给料泵轴旋转时,螺旋槽类似于螺旋槽泵,从而使给水压力头阻挡泵的给水。由于套筒和固定套筒间有径向间隙,因此会产生渗漏。为防止高温水在泵中发生渗漏,需要从外部注入密封水[1]。

部分密封水通过螺旋槽传送到轴封的内部,防止给水从泵中流出。密封水的一部分与少量高温给水混合,高温给水流过密封间隙形成密封回水。大部分密封的回水被回收到进料泵前泵的入口处,一小部分回水被回收到冷凝器。

1.2 水泵密封水的效果

进入水泵的水一般都是由脱盐水和冷凝水组成的。在正常工作状态下,该设备通过凝结水母管进行供水。在凝结泵停止或者水母管的压力下降时,通过一个备用的密封泵来供应泵[2]。

(1)封印。防止高压水经由给水泵轴与密封圈的空隙排放。

(2)降温。大型设备的给水温度通常在260~280℃,通过给泵轴或泵体内的金属向轴承输送,从而提高轴承的温度,起到降温的作用。

(3)润滑。高速转动时,泵轴与密封件间的空隙很小。在密封水流经密封环时,由于泵的轴心高速转动,产生了一层水膜,从而避免了轴与密封环的直接摩擦。在密封失水时,泵中的高压水流会从泵轴和密封件的缝隙中泄露出来,从而影响到泵的工作质量。高温会导致轴承的温度上升,甚至会造成轴承的烧坏。此外,泵轴与密封件间无水膜润滑。轴与密封圈的摩擦会增大,使泵的振动增大,造成设备的故障和故障。为了保证密封水的流动,为了避免事故,封水入口和回水之间有一定的压力差。

2 机械密封应用的优势与安装

2.1 机械密封应用优势

较之于其他的密封类型,机械密封上的弹簧有着特定的预紧力,能够让动静环一直都贴合起来,因此能够规避泄漏问题的发生。另外,机械密封补偿机构不需要常常去调整装置。在启动时,泵轴与密封面的整体接触区域将变得更小,从而可以有效地降低装置的摩擦功耗。而且由于密封轴与实际接触的位置之间的相对运动很小,所以轴套并没有受到任何的摩擦损坏。此外,在采用机械密封后,可适用于摩擦副材料,进而进一步完善电动给水泵的轴端密封体系。因此,即使是在极端的环境下,机械密封也能保持良好的性能[3]。

2.2 机械密封应用的要点

在采用机械密封技术的电动给水泵中,应采用密封循环系统,以提高其机械密封的使用寿命。实际上,就是要为机械密封再配置一套健全的附属系统,继而让密封件有更佳的工作环境,运用本套系统,能够对温度、黏度、压力及粒度、含杂质浓度等有关的因素做出控制。就当前的情形看,电动给水泵的轴端机械密封应用应当要执行对应的温度控制方法,基于此来保障密封的合理的使用性能。而比较常用的是冲洗及冷却的方法。在此之中,冲洗方法的使用能够将低轴封箱的实际温度降低,同时防止杂质聚集以及液膜汽化,可以让装置具备更优的润滑条件。在开始冲洗的时候,能够从泵的高压侧引入密封介质,然后再让介质从密封室开始回到泵的低压侧,继而循环冲洗该装置。

2.3 机械密封安装

在进行密封之前,应系统地理解安装图纸和技术,并认真清除密封部件上的油污、毛刺和生锈。在实际安装时,应先涂上润滑油,并用卡尺检查密封圈的真实平面。具体来说,就是将卡尺放在工件的表面上,然后用手电筒照出卡尺和工件之间的缝隙,看看有没有均匀的透光率,然后再确定工件的平整度。在安装辅助密封圈的同时,也要保证各个圆环之间有一定的空隙,从而保证密封性。在安装动静圈时,也要留意方向。安装完全部零件后,再进行辅助系统的安装。

3 原有密封水系统存在的问题

3.1 发电厂原给水泵密封水调节系统采用基准水量调节器

调节器没有反馈回路,不能远距离操作。主要有以下问题。基调的反应慢,调整质量差。基本调节器是一个纯粹的机械现场控制仪器,具有多个转换链路和缓慢的反应。由于底座调节仪的调节单元之间的连接,采用密封风道板结构。气缸和减压阀普遍存在漏气和漏气现象,致使执行机构不灵活,系统调节质量差。如果气源的工作或控制不当,很容易造成气塞堵塞和控制阀失控,严重时会导致供水泵跳起。

3.2 基本调节器的维护成本很高

由于基础调整器的计量单位经常与高温、高压介质直接接触,导致仪器内部的密封垫老化、零件受损,从而导致仪器的故障率很高。这对正常的给水泵运行和调试都是不利的。由于基础调速器存在着较大的损耗、定位精度不高、线性、无反馈、没有遥控操作等原因,其设置值不能随着系统工作状态的改变而随时进行调整,对设备在各种工况下的运行不利。

在异常工作条件下,密封管压力发生变化时,操作人员无法及时在控制室内调整,只能在现场操作,影响给水安全稳定运行。由于密封水压差不及时控制,导致出现了多次蒸汽供水泵跳闸事故,甚至蒸汽驱动给水泵跳闸事故。由于密封水系统调整不当,最终造成了蒸汽泵小型泵轴承的损坏。

3.3 材料原因导致的渗漏

具体表现如下:①密封件损坏引起渗漏。电站电泵的机械密封工作环境一般在强酸、高压、高温环境下进行,容易造成机械密封构件的破坏,从而产生泄漏。根据多年的生产实践,认为机械密封件在腐蚀作用下容易发生失效,因此,机械密封件应选择耐酸、耐高压、耐高温的氟橡胶。②细小颗粒杂质引起渗漏。在电站电动给水泵的机械密封中,如果有微细杂质渗透到密封端,则会使密封端表面产生微小的微粒杂质,从而使密封端表面产生摩擦或刮擦。为此,可以选用具有更高硬度的碳化钨材料作为密封端表面的材料[4]。

4 原因分析

泵所采用的密封形式合理,保证泵运行时密封水不会进入给水泵,同时高温高压抽水不泄漏。这种密封最大的优点,没有复杂的机械密封,如果调整得当,可以满足泵的长时间运行,避免机械密封寿命短,容易损坏,维修时间长和维修保养时间长等一系列问题,因此,由于两台供水泵的调试投入运行密封故障,将着重解决水质不佳的情况,而不考虑水封的密封性。通过现场调查分析,找出了供水泵密封失效的原因。

4.1 调水速度缓慢

水封是有效的,由于水封水泵的排水压力大于漏水,当封水压力小于漏水时,高温排水漏水将冲出卸水槽,从封水中排出密封水回水管末端,热电偶监测管的密封水温高于密封水入口温度20℃时,会打破原来的平衡指示,水封进水调节阀开度增大,水压产生变化,系统建立新的平衡。水泵的泄水量根据压力而不是温度,如果能有效地控制封水量和压力,使得水泵的泄水量被控制,则会避免出现溢水现象不及时调整带来的影响,可以有效地减少轴承舱内的含水轴承水进入含油现象的发生。现场给水泵密封水调节阀的调节机构是监测密封泄漏水温度与密封水温度的差值,密封进出水口温度测量点管子全部套上,影响测量的准确性和灵敏度。

4.2 多级水封设计中的缺陷

多级水封是利用水封筒内水柱的高度差平衡给水泵密封水回水管道(一般为大气压)与凝汽器之间的压差,同时利用水封筒内的水柱将凝汽器与外界空气隔离,以防止空气漏入,影响凝汽器真空系统。为保证内部水封顺利地被吸入排气装置,其特殊的结构能保证水封的水分被吸入排水装置中保持平衡,使多级水面的空气室和多级水封水源下部继续流入蒸汽排放装置。发电厂给水泵多级水封存在的问题是多级水封中的水经常被排气装置吸收,导致多级水封中形成负压。

4.3 多级水封的安置不合理

原来的0m 地面多层水封在房间布置,出水管的海拔为2.3m,密封水泵回水管高程仅0.85m,在启动过程中由于排气装置形成负压,水封中的水不能吸入排气装置中的水泵,水封漏水不能在水封管内开始流走,防水阀只能在多层水封底部打开漏水泄漏排到下水道,造成大量浪费,因此,多级水封安装位置是密封水不能回收的主要原因[5]。

5 机械密封改造

5.1 机械密封的基本定义

机械密封件又称为端面密封件,它具有至少一对与转动轴垂直的端面,在液体压力和补偿机械外弹力(或磁力)的作用下,通过与辅助密封件的配合,使其与另一端表面贴合、相对滑动,形成一种防漏装置。

5.2 工作原理

在密封环的末端表面上,由于液体压力(介质压力)和弹性部件(或磁性部件的磁力)等的共同作用,在其末端表面上形成合适的比压力(压力),以使得两个接触端表面(动环和静环端部表面)彼此紧固,并且在两个表面之间很少的空隙内保持一层很薄的液体薄膜,以实现密封。在密封端面之间形成一层液体薄膜,它既有液体动压又有静压,它对端表面的润滑作用,从而延长了它的使用寿命;另一方面,它还具有平衡压强的功能(液体动压和静压在端面之间产生的阻力要比密封端面两边的压差大),因此,机械密封具有很好的密封性。动环安装在旋转轴上,并由驱动销带动泵的轴同步旋转;静环是固定的,安装在泵的本体上,用一个抗旋转销钉防止其旋转。静环和动环表面构成的密封件表面会产生一种需要的平衡力。动环密封能有效地阻止流体的轴向渗漏,而静环则能有效地阻止静环和泵外壳之间的渗漏。

6 机械密封改造过程

此系统主要由密封水箱、3 台密封水泵及1 台蓄能器组成。密封水箱满水时容量为7.8m3,有两路进水,在正常运行时由除盐水进行补给,而在调试期间由除氧器的水进行补给(此时除氧器并没有投用),水再由密封水泵加压送至电动给水泵的机械密封装置;密封水泵,型号50DL12-12×9,流量为12.6m3/h,配套电机功率为7.5kW,正常运行时,供水压力可以达到1.0MPa,完全满足电动给水泵对密封水的要求;蓄能器,在密封水泵正常运行时,该蓄能器自动储能,在遇到密封水泵不能正常运行的特殊情况时,此蓄能器能够自动投入使用,完全能够支持密封水压,给运行人员预留足够的时间将给水泵负荷减下来。

另外,此密封水系统的原控制系统为就地操作,设计有双电源开关,在一路电源出现断电情况时,另一路电源可以自动投用,保证了密封水泵的稳定运行。因为在锅炉正常运行时,电动给水泵需要不间断供水,所以就要求3 台密封水泵向给水泵机械密封装置不间断供水,因此此系统还设计有定时互倒功能。但是此系统并没有设计远传监测点和远程启动,为了使其能够远程可控和更加安全稳定地运行,后期将此系统的控制系统远传至电脑并且能够进行压力监测。

7 改造效果

7.1 实施效果

给水泵实施机械密封改造后,明显提高了给水泵的运行周期,提高了给水泵的稳定性与可靠性,并且减少了维修的次数,降低了维修成本,达到了令人满意的结果。

7.2 优越性

对DG270-140 型电动给水泵用密封进行了改进,可以看出,机械密封比填料密封具有如下优势:①密封性能好,长期使用时,密封状况良好,泄漏量极少,粗略计算,其泄漏量只有软质填料的1/100;②轴或套管实质上没有磨损;③低摩擦功耗:机械密封件的摩擦功率只有软填料的10%~50%;④使用寿命:通常在油和水介质中可以持续1~2 年;⑤维护期长:在端部磨损后,可以进行自动修复,通常不需要定期维护;⑥抗振动:对转动轴的振动、偏摆和轴对密封空腔的偏移不敏感,对轴的振动和偏摆也不敏感。

8 结语

给水泵轴端密封回水系统的U 型水封管工作不正常,直接影响到汽轮机组的真空,使其安全性经济性得不到保证,密封水无法恢复,造成极大的浪费。因此在对水泵端密封回水系统进行安装时,运行和回收方法采用低回水水箱,以保证机组正常运行,解决了运行和调控,成功实现了水泵密封件和密封加热器排水的循环利用,在节能减排方面,节能降耗成效显著。

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