王友
（广东省粤电集团有限公司珠海发电厂 广东省珠海市 519000）
摘要：目前大型燃煤发电厂锅炉给水泵的轴端密封方式普遍采用机械密封的方式，机械密封泄漏的事故会严重影响到发电厂的安全经济运行。本文首先介绍了某700MW发电机组75CHTA-4型给水泵机械密封的结构和工作原理，然后对该厂一起给水泵机械密封泄漏事故进行原因分析，提出相应的提高机械密封检修质量的策略，为同类型的给水泵机械密封的检修和运行提供参考。
关键词：给水泵；机械密封；泄漏
1引言
机械密封具有密封性能好、泄漏量少、寿命长、不易损坏轴和摩擦功耗少等优点，被广泛应用于输送高温、高压和强腐蚀性液体的离心泵上[1]。在工业应用当中，常常因为机械密封安装不当，运行中动静摩擦面热变形、弹簧失效或颗粒杂质夹入动静环摩擦面等原因导致机封装置失效，造成水泵的泄漏事故，在冶金等工业领域，机封泄漏维修占泵类设备维修量的45%[2]。因此，机械密封的质量直接影响到水泵的安全运行。
2机械密封的结构和工作原理
某700MW发电机组配置两台75CHTA-4型给水泵，给水泵机械密封采用BW/IP公司的多弹簧式平衡型双端面机械密封，型号为QBRW-5500-5X4U，结构图如图1所示。该机械密封是由固定在轴上并与轴一起旋转的动环和固定在给水泵端盖上的静环以及动环套，静环座，弹簧组成，工作原理是靠弹簧组的补偿力使静环紧贴动环，在水泵转动时，二者之间保持一层很薄的液体润滑膜高速旋转，阻止介质泄漏，又使端面得以润滑，由此达到密封的效果，并且吸收运行时所产生的振动。该机械密封的密封性能好，泄漏量少，使用寿命长，且不易磨损泵轴，但是制造精密，安装精度高，给水品质要求严格，不能含有较大的悬浮颗粒。
图2动环密封圈安装位置 图3动环密封圈断裂
3机械密封泄漏原因分析
水泵机械密封泄漏常见的原因有以下方面[3-6]：（1）动静环密封端面冷却不良。密封端面由于冷却不良易产生热变形，造成密封端面不贴合，引起泄漏。（2）密封端面有杂质颗粒。硬质颗粒杂质进入石墨等材质制作的密封面，使密封端面产生划伤、裂纹，导致泄漏。（3）弹簧补偿不当或弹簧产生歪斜引起密封面泄漏。弹簧预紧力不够或弹簧经长时间运转发生松弛或断裂，造成弹簧失效，对静环的补偿不够；弹簧压缩量过大，可导致摩擦副急剧磨损，瞬间烧损，过度的压缩也可能使弹簧失去调节密封端面的能力，导致密封失效。（4）动、静环密封端面与轴中心线垂直度偏差过大，使密封端面黏合不严密造成泄漏。（5）水泵汽蚀。水泵汽蚀时会产生汽泡，冲击机封的外表面，使其表面出现破损，其次密封面的润滑膜中有汽泡，破坏稳定的润滑膜，使动静环产生干摩擦，损坏机封。（6）水泵振动大或轴窜大。水泵振动大会引起密封端面非圆周摩擦，轴窜大容易对密封端面产生挤压破裂或使密封面脱开，导致机封的泄漏。
某厂2A汽动给水泵于2014年2月在机组小修后首次冲转时，给水泵驱动端轴端处发生较大泄漏，喷射出大量给水。解体驱动端机械密封，密封面光滑平整无划伤裂纹，拆下动环后发现动环底部与动环座之间的密封圈挤压断裂，如图2、图3所示。
由此可知此次机械密封泄漏的直接原因是动环密封圈断裂，水泵内部压力水从动环底部断裂的密封圈处泄漏，沿着动环套与静环座之间的间隙里喷射出来。
进一步分析密封圈断裂的原因，动环和底部密封圈在水泵运行时是相对静止的，运行当中密封圈断裂的可能性比较小。密封圈由于安装不当造成失效可能性比较大，动环密封圈是半止口配合，动环底部有一斜槽限制密封圈外径，动环座设置一台阶限制该密封圈内径。密封圈线径较小，若有细微的安装偏差很难用肉眼观察出来。因此，密封圈在安装时未能准确地装配至这二者之间的槽内，导致密封失效事故。
将机械密封更换新的动环密封圈，用深度尺测量动静环端面，沿圆周方向取4各点测量，端面与轴心线垂直的基准面的高度差小于0.1mm，重新安装机械密封至给水泵端盖，重新冲转后给水泵各参数正常，两端机械密封无泄漏。
4预防措施
(1)安装时，动环和静环密封面及密封圈表面不能存有颗粒杂质，在动静环的摩擦面涂以少量凡士林或润滑油，防止在水泵冲转或空试时密封面干摩擦发热损坏。
(2)安装动、静环密封端面时，测量密封端面与轴中心线垂直度。端面各测量点与轴心线垂直的基准面的高度差应小于0.2mm。
(3)泵轴的挠度应小于0.03mm，挠度过大会造成机械密封动静环端面之间受力不均匀，液态膜无法形成，丧失密封作用。
(4)机械密封各弹簧的自由状态长度与标准值之差小于0.05mm，超出该范围必须更换弹簧。
(5)机封组装好往给水泵端盖上安装时，推力作用点禁止采用挤压密封端面的方式。这种情况下，动、静环密封圈可能挤压变形或挤出止口位置，挤压甚至可能导致密封面脆性破裂。以BW/IP公司的QBRW-5500-5X4U机械密封为例，正确的推力作用点是在动环锁紧套上，推力始终是使动静环密封面分离的方向，在安装到正确的位置后，弹簧的补偿力又会使密封端面贴合。
(6)日常巡视应观察机械密封有无滴漏，表面温度、冷却水温是否过高。定期检查清理密封水冷却器和切换滤网，清理结垢和杂质。
(7)严格监视和控制给水品质，防止杂质进入给水系统；密切监视和控制除氧器压力，防止前置泵入口压力过低造成水泵汽蚀；给水泵启动前，注意给水泵的暖泵温升速度不能超标，防止金属膨胀过快造成水泵动静部分和机封的动静部分碰摩引起密封失效。
5结束语
在机械密封的检修和安装过程中，不仅要确保弹性元件的补偿量，也要严格把控密封元件的检修和安装工艺。通过规范机械密封检修工艺和上述改善措施，75CHTA-4型给水泵机械密封泄漏现象很少发生，极大地提高了机组安全运行的可靠程度。
参考文献
[1]朱立新，王汝美.《实用机械密封技术的问答》[M].中国石化出版社，2004，(1).
[2]樊铭.离心泵机械密封泄漏原因分析及处理 [J].能源研究与管理，2011，9(3)：48-49.
[3]贾淑芬，王志强.机械密封的失效分析与预防[J].中国氯碱，2002，5(4)：43-45.
[4]刘军峰.减压塔底泵机械密封失效分析及预防措施[J].水泵技术，2008,7(2)：23-24.
[5]鲁洪涛.机械密封泄漏与对策[J].化学工程与装备，2010，9(3)：137-138.
[6]闫哲.大型电动给水泵机械密封泄漏的原因分析及处理[J].电力学报，2006，21(3)：341-343
论文作者:王友
论文发表刊物:《电力设备》2016年第9期
论文发表时间:2016/7/1
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