水泵接口压力机械凝结水机械密封技术在发电厂凝结水泵上的应用_汽机专业_青果园电厂化学资料网（燃料智能化、电厂化学、QC资料、汽轮机、锅炉、电气、电力能源、脱硫燃料、电力题库、电力应用文、电力标准大全）

当前位置：首页 > 汽机专业 > 详细内容

水泵接口压力机械凝结水机械密封技术在发电厂凝结水泵上的应用

发布时间：2010/5/12 阅读次数：2153 字体大小: 【小】【中】【大】

本广告位全面优惠招商！欢迎大家投放广告！广告投放联系方式

摘要：针对采用传统填料密封结构凝结水泵的缺点，在机组扩建时，尝试采用机械密封结构，并根据机械密封的工作原理和特点，配置及完善了相关的密封水系统，提出了运行调整应注意的一些事项，取得了良好的密封效果和经济效益。
关键词：凝结水泵机械密封轴封

Abstract: Aim at defects of packing seal condensate pump, we tried to use mechanical seal in pump during the expanding construction of the generating set, According to the principle and the characteristicsof mechanical seal, we have configured and perfected the corresponding system of sealing water, we have also brought up some notice at operation and coordination, in so much that we'd acquired favorable seal and economic benefit.
Keyword: condensate pump, mechanical seal, shaft seal

0 引言

电厂用凝结水泵的结构通常是筒袋型、立式、多级离心泵，它是发电厂重要辅机之一，蒸汽在汽轮机中作过功后，排出到凝汽器冷却，变为凝结水，再由凝结水泵输送出去，经凝结水系统、给水系统加热后回到锅炉循环使用。凝结水泵运行工况的最大特点是，水泵的入口接自凝汽器，入口工作压力接近负的一个大气压。
当凝结水泵运行时，凝结水泵本体既有负压区、也有正压区存在（从叶轮出口起为正压）；而当凝结水泵备用时，从凝结水泵入口直至出口逆止门前，均处于负压状态。当凝结水泵发生向外的泄漏，将造成凝结水的浪费损失；而当凝结水泵发生向内的泄漏，空气中氧气溶解于凝结水，将会使凝结水溶氧超标，凝结水溶解氧是电厂化学监督的一个重要指标，溶氧超标后，凝结水系统设备开始加速腐蚀，威胁机组的安全运行。因此水泵从结构设计上要根据运行工况特点，采取相应的措施，保证水泵在运行和备用状态下，都不发生不可控的向外或向内泄漏。
在凝结水泵的各处密封中，轴端密封作为动密封形式，密封难度较大，是凝结水泵泄漏的重点控制部位，也是本文探讨的重点所在。

1 结构原理

某公司#1、2机配套的是12NL-160型凝结水泵，流量为355m3/h，扬程为158m，泵的轴封结构为填料密封。这种结构虽然易于维护，但填料及轴套易磨损，填料紧力经常需要调整，水封环腔室易堵塞，轴封泄漏量较大，浪费了大量除盐水，也使得泵容易因吸入空气导致出力不正常，并影响凝结水溶氧。鉴于此情况，在#3、4机扩建设备招标时，我们与凝泵制造厂家合作，提出轴端密封采用机械密封方案，得到厂家响应并进行了相关设计。
1.1 机械密封有关原理
机械密封又称端面密封，是一种旋转机械的轴封装置，具有泄漏量少和寿命长等优点，在国家有关标准中是这样定义的：“由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。”
机械密封由四个部分组成：
（1）由动环和静环组成密封端面，又称为磨擦副。
（2）由弹性元件为主要零件组成的缓冲补偿机构，使密封端面紧密贴合。
（3）辅助密封圈，阻止介质通过动环与轴之间、静环与压盖之间的泄漏。
（4）使动环随轴旋转的传动机构。
1.2 凝结水泵机械密封结构说明
凝结水泵供货后，从厂家资料反映其机械密封结构原理图如图1。

图1 凝结水泵机械密封结构原理图

根据厂家设计，关于机械密封各个接口的功能说明汇总如表1。

表1

接口编码	接口类别	功能说明
F	供水接口	从此处引入0.4~0.6MPa压力的密封水
F’	出水接口	调节该接口处的阀门，保证出水压力在0.1~0.2MPa
Q	冲洗接口	引入除盐水或凝结水，对机械密封静环上部进行冲洗
D	出水接口	保证冲洗水呈滴状流出即可，一般不再引出管道

2 应用及分析

2.1 安装实施
根据厂家资料的精神，我们设计了凝结水泵密封水系统图如下，在#3机安装时实施：

图2 凝泵密封水系统图

该系统图主要流程特点及密封原理介绍：
（1）以凝泵轴封盒为分界，左侧为进水管路，右侧为出水管路。
（2）为保证可靠性，进水管路有两路水源，一路是凝泵出口母管，另一路是电厂的除盐水母管。
（3）除盐水母管供水管路有两个作用，一是机组启动前，由于凝结水母管没有压力，用除盐水母管水源作为启动用水；二是当机组运行中，运行凝泵如果突然跳闸，凝结水母管压力下跌，此时作为事故用水。
（4）根据厂家设计，进水压力控制在0.4-0.6MPa左右，压力过高，超过机械密封的密封压力，将使轴封向外漏水。
（5）密封水进入轴封盒后，一部分流入泵内，多余部分则通过出水管路流出泵外，回收处理。出水压力设计在0.1-0.2MPa左右，这样可以保证轴封盒内始终为正压，杜绝轴封向内漏空气。
2.2 试运行情况及分析
（1）#3机组整组启动后，密封水进、出水压力表现异常，具体运行情况如下：
a、机组真空建立前，通过调节阀门V01、V02、V03，可以保证运行凝泵和备用凝泵的密封水压力P01在0.4-0.6MPa、P02在0.1-0.2MPa，符合设计要求；
b、机组真空建立后，运行、备用凝泵的密封水压力P01、P02降至0，经反复摸索调节阀门V01、V02、V03，运行凝泵P01只能达到0.1MPa，而其余压力均为0，不符合设计要求的压力范围。
（2）轴端密封盒的实际结构情况
通过查看凝泵图纸，并对照现场情况，发现机械密封盒上除了先前介绍的四个接口，还有两个不明接口与水泵本体有连接，根据实际情况绘制凝结水泵局部结构示意图如下：

图3 凝结水泵局部结构示意图

a、结构示意图中多出的两个接口，根据凝结水泵总图和工作原理分析，A接口使密封水腔室与次级叶轮出口相连，作用是使运行泵的轴封水由自身供给；B接口使环形回水腔室与泵入口侧（即负压区）相连。
b、分析在机组真空建立后，水泵处于备用和运行状态时，各接口处的介质流向：

表2

接口	接口通径	备用泵介质流向	运行泵介质流向
Q	DN 6	进	进
D	DN 6	出	出
F	DN15	进	进
F'	DN15	出	出
A	DN 6	出	进
B	DN25	出	出

（3）密封水压力偏低原因分析
因Q、D接口仅作为冲洗水，与密封水压力没有直接关系，在此撇开不予讨论。密封水进出水压力偏低，必然是因为在机组真空建立后、密封水需求流量增大造成的。为了解决问题，我们需要分析，原来的系统还有哪些可改进之处，可以降低密封水的需求用量：
a、接口B口径为DN25偏大。虽然在轴封盒内部有回水节流孔（如图3所示），但经计算，节流孔总通流面积已大于DN25的通流面积，无法起到节流作用。如在接口B处进一步节流，将明显降低密封水用量。节流方式通常有加装节流孔板，或加装阀门调节，为方便起见，此处可加装一只阀门进行节流。
b、根据实际运行压力偏低的情况，密封水从接口B流入泵内，通流量已经偏大，因此，再设置接口F'作为第二个密封水回水通道显得多余，可以取消出水管路，将此接口仅作为测量轴封盒腔室内部压力检测用。此出水管路取消，还进一步简化了密封出水回收问题。
c、接口A是泵利用自身次级叶轮出口供密封水，由于密封水从接口B处流入泵内的流量已考虑用阀门进行有效控制，因此密封水供水量不足已不再成为问题，为了简化系统，此接口A可以给予封堵取消（在后来的机组大修中发现，该自供水管路在泵内部次级叶轮出口处已经因长期运行振动而断裂，因此从设备的可靠性角度，取消泵的自供轴封水管路还是正确的）。

3 改进措施及运行情况

3.1 改进
根据上述分析，在#3机停机和#4机安装时实施改进措施如下（如图4）：
a、接口B与泵入口侧连接管道加装一只阀门，用来调节回水流量，保持密封水腔室压力。
b、接口F’出水管路取消，仅作为监视轴封盒腔室压力用。
c、次级叶轮出口与接口A连接管道取消，加以封堵，简化系统。
d、经试验，关闭除盐水和凝水母管供水阀门，在机组真空建立正常运行中，凝泵均能顺利启动，即凝泵可以做到无密封水启动（相当于模拟运行中凝泵跳闸、凝水母管失压、备用凝泵再启动的事故工况）。因此可以将除盐水这一路启动用水取消，使系统进一步简化。

图4 凝泵密封水系统图（改进）

3.2 运行情况及调整要点
密封水系统改进后，各运行压力能满足厂家的技术要求，消除了运行隐患。根据运行调整过程中的压力变化特征，提出如下运行调整原则和重点注意事项：
a、运行凝泵应以监视控制压力P02为主，控制在0.1-0.2MPa范围内。接口F'是距离密封水进水接口F最远的部位，因此也是轴封盒腔室内部压力最低的部位。此处压力控制在0.1MPa以上，则表明轴封盒腔室各处均已处于正压，这样，就杜绝了凝泵轴封处向内漏空气的可能。
b、运行凝泵的压力P01仅作为观察参考，注意不宜过高即可。P01压力越高，机械密封向外漏水的倾向就越大。此外，压力过高还会使泵组向下的轴向推力增大，导致泵组推力瓦温升高。
c、运行凝泵停止转备用后，如图3所示，由于节流套处由正压变为负压，注入轴封盒的密封水将有一部分从节流套与节流衬套间隙处进入泵内，使密封水供水量减少、泄水量增大，因此压力P02会从0.1-0.2MPa变为负压。为了使轴封盒腔室压力恢复到正压，势必要开大阀门V01，或关小阀门V04，由于阀门开度发生变化，这样到下一次泵启动时，压力P01、P02会超出设计值0.4-0.6MPa较多，有可能会超过压力表量程导致压力表损坏。因此运行泵转备用后，不必使压力P02恢复到设计值0.1-0.2MPa，根据经验，恢复到0-0.1MPa即可（具体视机械密封的严密程度而定，以保证凝水溶氧不明显上升为原则）。
d、运行人员对机械密封冲洗水路（接口Q、D）的结构原理要有正确认识，不要将其视为“第二道水封”，其水封作用是很有限的，应对冲洗水量加以控制，有少量滴出即可，开大了会造成无谓的浪费。

4 结论

（1）凝结水泵轴封结构优化设计、采用机械密封的做法是成功的，解决了凝结水泵轴封泄漏问题，提高了设备可靠性和技术装备水平。
（2）与填料密封结构的凝泵相比，机械密封结构的凝泵几乎没有除盐水损耗，按每台泵减小轴封泄漏量1.25t/h、年运行8000小时计算，每台机组年节约除盐水量20000吨，十分可观。另外机械密封的磨擦阻力损失比填料密封小得多，使得泵浦效率得到一定的提高，因此也有一定的节电效应。
（3）对于抽送负压介质的泵浦，只要相关密封水辅助系统配置得当，采用机械密封完全可以保证密封可靠，避免影响溶氧指标和泵浦出力的隐患。机械密封在凝结水泵的成功应用，为其他类似泵浦（如低加疏水泵）解决轴封泄漏问题提供了改造思路。

5 参考文献

[1] 王汝美，实用机械密封技术问答，中国石化出版社，1995.

上一篇：真空汽机机组严密性回水上安发电厂3号机真空系统泄漏大原因分析下一篇：高压汽轮机机组汽门系统台山电厂1号机组高压调速汽门摆动处理

我要评论