高压锅炉给水泵轴封改造

高压锅炉给水泵轴封改造

刘博文

大唐山东电力检修运营有限公司 山东 青岛 266500

摘要：在通常情况下，各大石化、炼油、发电及化工等装置均配有锅炉系统，锅炉系统的稳定运行对全厂设备正常运行有着重要意义，由于锅炉水具有高温、高压、介质易气化等特点，经常造成密封的泄漏，分析解决此问题对装置的安全运行及降低设备运行成本有很大帮助。本文通过案例进行分析，探讨某热电的联产装置中的蒸汽透平高压锅炉给水泵，其原轴封结构采用的填料密封，由于经常要停机来更换填料，无法实现长时间的周期的稳定运行，并且由于填料的密封功率损失比较大，冲洗水的浪费也比较大。为此，通过将原填料密封改为机械密封，以此来实现节能降耗的作用，并且可以大大的延长设备的连续运行的周期时效。

关键词：给水泵；轴封；填料；机械密封

1给水泵在电站辅机中的地位

高压锅炉给水泵作为电厂发电机组的重要辅机之一，其运行可靠性对整个发机电组的能否安全稳定的运行影响很大。从20世纪90年代以后，我国发电机组单机容量在不断扩大，自本世纪初开始，我国已开始自主发展技术先进的超临界、超超临界机组，而且起步容量在1000MW及以上。因为给水泵的容量在随之不断的增大，出口压力也在随之不断的增加，泵容量的配置由2×50％不断的上升，所以对给水泵的可靠性要求越来越高。给水泵的可靠性涉及泵的结构特点、材料、制造标准、装配、质量控制标准、试验、安装试运、配套产品质量等诸多技术问题。根据有关的资料统计显示，近些年我国大型电厂运行给水泵的主要技术原因是漏水、磨损、振动超标等问题；主要责任原因为产品质量不良和检修质量不良问题，漏水主要是由于轴封、级间、端盖等部位密封故障的问题，当然也包括轴承部位漏油；磨损主要是指轴承、密封间隙、节流间隙(含密封环、导叶套、平衡套部位)以及轴的磨损；而振动是很多故障情况的综合的反映，是属于比较复杂的技术问题。

2案例简介

某石化企业的热电联产装置中，有3台高压锅炉给水泵是130t/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0.5MPa，出口压力14MPa，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；在分析原有的轴封结构后，决定将原填料密封改造为机械密封。

3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*16mm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。

4轴封改造可行性分析

机械密封以泄漏量小、寿命长等优点，被大量的应用于各类机泵中，锅炉给水泵中也有较好的应用业绩，可以满足生产的需求。为顺利实现改造，尽量减少设备零部件的改动，需要对现有的结构进行测量，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）

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。

5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。

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；冲洗水可以直接进入泵体内，不再外排造成浪费。

6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。该机械密封改造后，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。

7结束语

锅炉水泵的轴封改造后的效果非常明显，机械密封改造开车后密封性能优良，轴封泄漏的问题得到彻底解决。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，节约了水资源的消耗。机械密封在运行工况稳定，冲洗条件良好的情况下，其使用寿命基本跃10000h，且不会损害轴套等其他零件，大大的减少了维修成本。

参考文献

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作者简介：

刘博文（1994.05.05），性别：男；籍贯：山东省青岛市；民族：汉；学历：本科；职称：助理工程师；职务：作业组长；研究方向：水泵检修；单位名称：大唐山东电力检修运营有限公司.