四川东方锅炉工业锅炉集团有限公司 四川 自贡 643000
摘要：随着科技水平的提高，我国在锅炉给水泵机械密封方面的生产制造技术有了很大提高，本文笔者对锅炉给水泵机械密封结构的分析,指出原机械密封易发故障的问题点,并对原有机械密封进行改造。从而归纳总结出机械密封的优点，及具体工艺流程，为业界人士提供一定的参考，提高锅炉给水系统运作效率。
关键词：锅炉给水泵泄漏动静环机械密封
锅炉给水泵是居民日常生活和国家工业生产正常进行的的重要设备，锅炉给水泵是锅炉工段的核心设备之一,其机械密封作为该设备的薄弱环节,使用寿命直接影响锅炉工段正常运行。同时机械密封的泄漏还会对工人操作及周围环境造成影响。因此，加强对锅炉给水泵机械密封改造的研究具有积极的意义。
锅炉给水泵机械密封故障及成因
在这里以某公司的锅炉为例，对其机械密封故障进行分析。
1.1 使用过程中常见问题
给水泵的密封没有冲洗，短时间内看不出什么弊端，但长期使用就会发现一些问题:⑴摩擦热不能及时导走，摩擦副温度高，密封端面间易汽化，工作不稳定，易失效;⑵当密封腔内出现少量汽化现象时，很易发展成为汽蚀，使密封遭受严重损坏。此外，机械密封安装及设计也存在问题，主要总结如下:机械密封的动环套强度较小，在(在组装完机械密封锁定动环套时)安装静环定位块螺钉时，易造成动环套的微量变形，动环套与静环及静环压盖内孔间隙较小，在泵运转时，正常的振动及径向跳动，易造成动环套与静环或静环压盖内孔摩擦。泵体上仅有两个螺栓通过两个方形定位孔对轴承压盖进行定位、固定，很难在安装中精准定位，结合动环套强度较小、安装中易产生微量变形，加大了动环套与静环压盖内孔摩擦的概率。静环定位口设计不合理，检修中发现，静环密封圈在安装中均存在擦伤(厂家在进行静环安装时，造成静环密封圈擦伤)，存在外漏风险。
1.2 故障原因
2014年2月至9月,该公司锅炉工段的两台锅炉给水泵共计5次因机械密封损坏,导致锅炉工段被迫停车,严重影响公司的整体试车调试工作进度。经检查分析，发现导致密封故障的原因有以下两种：第一，锅炉内长期处于高温状态，循环泵的叶轮等部分设置在压力容器内部，虽然机械密封不在水中，但如果机械密封冷却水方面发生问题就会使机械密封内部 O 型圈老化失效而造成泄露。第二，该泵无轴套，动环密封圈与轴之间存在着微量的相对运动，在动环密封圈与轴接触处的轴表面会产生粗糙的磨痕和斑点; 当密封圈老化形成微泄露时，高温介质存进入间隙进而形成腐蚀。另外，动环密封圈在与大气接触的一侧，由于有氧气的存在，腐蚀加剧，因此磨痕和斑点更明显。由此可见，防止机械密封失效的最有效手段是要确保机械密封冷却管路通畅。
二、机械密封
2.1机械密封的基本定义
机械密封亦称端面密封，其至少有一对垂直于旋转轴线的端面，该端面在流体压力及补偿机械外弹力（或磁力）的作用下，加之辅助密封的配合，与另一端面保持贴合并相对滑动，从而构成防止泄露的装置。
2.2工作原理
机械密封工作时，由流体压力（介质压力）和弹性元件的弹力（或磁性元件的磁力）等引起的合力作用下，在密封环的端面上产生一个适当的比压（压紧力），使两个接触端面（动环、静环端面）相互紧密贴合，并在两端面间极小的间隙中维持一层极薄的液膜，从而达到密封的目的。密封端面间所形成的液膜具有流体动压力与静压力，一方面对端面起润滑作用，使之具有较长的使用寿命；另一方面起着平衡压力的作用（流体动压力与静压力在端面之间形成的阻力要大于密封端面两侧的压力差），从而使机械密封获得良好的密封性能。如图1所示。动环装在转轴上，通过传动销与泵轴同时转动；静环装在泵体上，为静止部件，并通过防转销使它不能转动。静环与动环面形成的密封面上产生所需平衡力。动环密封圈防止液体的轴向泄漏，静环密封圈封堵静环与泵壳间的泄漏。
三、机械密封改造过程
如下图所示，是密封水系统工艺图。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锅炉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，完全满足锅炉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锅炉负荷减下来。
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，锅炉给水泵需要不间段供水，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的运行，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。
四、改造效果
4.1实施效果
该泵实施机械密封改造后，明显提高了该泵的运行周期，提高了该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。
4.2优越性
通过对DG270-140锅炉给水泵用密封的改造，可见，机械密封与填料密封相比具有以下优点：（1）密封可靠，在长周期的运行中，密封状态很稳定，泄漏量很小，按粗略统计，其泄漏量一般仅为软填料密封的1/100；（2）轴或轴套基本上不受磨损；（3）摩擦功率消耗小：机械密封的摩擦功率仅为软填料密封的10%～50%；（4）使用寿命长：在油、水类介质中一般可达1～2年或更长时间；（5）维修周期长：端面磨损后可自动补偿，一般情况下，毋需经常性的维修；（6）抗振性好：对旋转轴的振动、偏摆以及轴对密封腔的偏斜不敏感。
结语：
综上所述，实践证明，锅炉给水泵密封由填料密封改造为机械密封后，密封效果大大增强，泵的运转周期大大延长，提高了设备的稳定性、可靠性。
参考文献：
[1]张国太. 煤气化装置锅炉给水泵机械密封的国产化改造[J]. 液压气动与密封,2013,05:62-64.
[2]张玉龙,任涛峰. 刍议锅炉给水泵机械密封改造[J]. 化工管理,2015,32:41.
[3]刘海国. 锅炉给水泵密封水系统改造[J]. 鄂钢科技,2013,02:48-49.
[4]王志臣,赵亮. 锅炉给水泵平衡盘改造案例分析[J]. 科技广场,2015,11:83-87.
[5]孙营. 辅助蒸汽电锅炉给水泵机械密封缺陷分析与改进[J]. 科技风,2016,05:11.
陕西省延安市黄陵县店头镇黄陵矿业机电公司机电总厂
论文作者:欧阳司琪 罗秀丽
论文发表刊物:《科技中国》2016年10期
论文发表时间:2017/1/5
标签：机械论文; 锅炉论文; 端面论文; 给水泵论文; 密封圈论文; 水泵论文; 压力论文; 《科技中国》2016年10期论文;