给水泵机械密封失效与改进措施

给水泵机械密封失效与改进措施

邹建科周海东张波刘继磊

福建宁德核电有限公司

摘要：某电厂机组运行中出现因机械密封自循环冲洗水温度高报警导致给水泵不可用，每台机组配备3台给水泵，给水泵轴端采用博格曼密封。通过分析机械密封的原理，系统的分析了机械密封温度高的原因，根据电厂历年处理机械密封循环水温度高泄漏的处理过程，提出了处理机械密封温度高的具体措施。

一、问题描述

巡检发现给水泵压力级泵两端机械密封水温度有上涨趋势，从5月1日至今，非驱动端机械密封水温度从43.6℃上涨至目前54.8℃，上涨11.2℃；驱动端机械密封水温度从42.1℃上涨至目前50.1℃，上涨8℃。且从5月29日开始，呈加速上涨趋势，如下图所示。现场检查过滤器压差开关无翻红显示，两端机械密封泄漏量为0；查询其余参数，未见明显异常（期间冷却水温度有波动上涨，但是该泵机械密封水温度上涨趋势较其余泵明显，且与冷却水温度变化趋势不完全一致）。

二、机械密封的结构及原理

机械密封主要起着防止泵腔介质外漏的作用，给水泵前置泵与压力级泵的机械密封总体结构一致，主要包括密封动静环、动静环座、泵效轮、导流环及轴套等，其中泵效轮起着加速流体流动，提供闭式循环冷却动力的作用，导流环则将密封水引流至动静环密封面，对密封面进行冷却润滑，防止密封面损坏。由于油系统水分超标问题，给水泵组泵组机械密封进行过改造，改造前后机械密封图纸如下。

冷却水套为设置的一个隔热套，处于泵腔节流衬套与机械密封之间，水套腔室通SRI冷却水进行冷却，起着隔离泵腔内部热量，降低密封水温度及机械密封运行温度，保证机械密封工作环境，延长密封使用寿命的作用。

三、背景信息

大修时进行了该泵组改造工作，改造内容包括：前置泵增加护轴套、前置泵及压力级泵机械密封更换为改造后新型密封、压力级泵油封更换为新型油封。改造完成后，再鉴定合格，泵组各项运行参数正常，压力级泵机械密封泄漏量约120mL/h。大修结束后，1、3号泵运行，2号泵备用；3月12日切泵1、2号泵运行，3号泵备用。3号泵切换前共运行约65天，机械密封水温度未见明显异常；2号泵从3月12日开始至今共运行约90天，压力级泵机械密封水温度在运转约70天后开始呈现上涨趋势。查询近期巡检记录，2号泵运行期间机械密封泄漏量变化较大，尤其是5月20日后机械密封基本无泄漏，可能导致密封面润滑不足产生磨损，引起密封水温度升高，具体泄漏情况如下：

四、经验反馈

2018年8月31日，红沿河某电厂给水泵非驱动端机封出口温度达到报警值65℃，且继续上涨趋势，到达66.81℃时，手动停泵。该机封为H302大修首次改造的新型机封（188型），运行时间约4个月，该机械密封与上述给水泵机械密封型号一致。从上涨趋势上看，该泵机械密封水温度与红沿河给水泵机械密封水温度上涨趋势类似。

针对该异常，苏热与德国博格曼厂家对给水泵机械密封水温度高问题进行了分析，最终未明确锁定机械密封水温度上涨原因，但是厂家提出对压力级泵新型机械密封进行升级：密封面增加锥角、密封面改回动压槽设计、泵效轮由外环改为内外双环结构。

目前红沿河采用了该方案，宁德部分采纳了该修改方案，泵效轮改为了双环结构。因此下次大修进行的给水泵组的改造使用的压力级泵的机械密封为升级后的泵效轮双环结构的机械密封，各参数未见异常（再鉴定时出现了机械密封水滤网压差高报警，已确定为双环结构泵效轮出力较大引起，需对过滤器压差报警进行适应性修改，目前暂时维持机械密封水过滤器双列运行）。

五.机械密封温度过高原因和分析

根据机械密封的原理特性以及维修人员历年的消缺处理经验，给水泵机械密封水温度过高的原因及采取的措施如下：

5.1机械密封冷却水采用工业水，工业水中有杂物，将冷却水进水口及节流孔板堵塞，造成冷却水断流，机械密封水温度突升。如果机械密封水温度突然升高，可先查看冷却水流量是否出现异常，若流量表显示流量下降很多，应检查冷却水进出口以及节流孔板是否有杂物堵塞。

5.2机械密封水冷却器内积垢严重，使冷却器的传热效果大幅降低而使机械密封水缓慢攀升至报警值，如果通过查阅机械密封水温度历史曲线，机械密封水温度是逐渐缓慢升高的情况，应考虑冷却器脏污导致传热下降，可以酸洗冷却器增强传热。

5.3机械密封损坏，机械密封自循环冲洗水出现泄漏，导致给水泵内高温的给水不断补充到机械密封自循环水中，导致温度升高。如果检查机械密封泄漏流量超标，应立即更换机械密封。

5.4机械密封自循环冲洗水磁性过滤器脏污严重，导致自循环水流量大幅减少，与冷却器的换热减少，从而使机械密封水的温度不断攀升。如果机械密封水温度高，但打开机械密封自循环旁路后，机械密封水温度立刻下降，应立即清理密封水的过滤器。

5.5机械密封动环螺旋套装反，动环的泵吸能力变差导致机械密封水温度升高。如果机械密封刚刚更换过，机械密封水就会出现温度高报警，应考虑自由端与驱动端机械密封动环螺旋套装反。

六.结束语

机械密封装置密封性能稳定可靠，但一旦密封水温度过高汽化，使流体薄膜破坏，就会导致机械密封失效，甚至损坏，因此为保证机械密封温度正常应将检查清洗冷却器及磁性过滤器列入预防性维护，同时在安装机械密封时，避免机械密封螺旋套装反以及动静环损坏。

参考文献

[1]宋亚东.机械密封环温度场的研究.国外油田工程.1994

[2]朱孝平.机械密封端面温度的动态测量.机械科学与技术.1996