给水泵机械密封泄漏原因分析及处理方法

给水泵机械密封泄漏原因分析及处理方法

袁桥伟

中国能源建设集团湖南火电建设有限公司 湖南省长沙市 410000

摘  要

本文介绍了火力发电厂锅炉给水泵机械密封的工作原理及集装式机械密封的结构。从集装式机械密封不同部位的缺陷列出在电厂安装及运行中各种故障的表现方式。着重分析引起机械密封泄漏的原因及各种泄漏的处理方法。总结了锅炉给水泵机械密封在实际安装及检修过程中需注意的几个问题。

关键词： 锅炉给水泵，机械密封， 泄漏原因，处理方法。

一、 锅炉给水泵机械密封的原理

锅炉给水泵由于转速高，介质的压力和温度也较高，为了减少泄漏量，防止轴和轴套的损坏，在泵壳与泵轴之间必须设置有轴封装置。鉴于给水泵的工作特点，一般采用迷宫密封和机械密封。机械密封与迷宫密封相比较有泄漏量少，热量及工质损失小，效率高的优点，但结构复杂，检修工作量大。近年来随着加工制造水平的提高，已开始大量使用集装式机械密封，能快速进行拆缷和装复，部分克服了检修复杂及工作量大的缺点，加之电厂对经济效益的考虑，现阶段30万及30万以上的大型机组的锅炉给水泵基本选用集装式机械密封［1］。

机械密封是一种旋转轴用的接触式动密封，其工作原理是靠2个经过精密加工的端面（动环和静环）在流体介质和弹性元件的作用下，沿轴向紧密接触而达到密封的目的。如下图为FK4E39M/KM给水泵（印度DVC项目选用，上海电力修造厂制造）自由端机械密封［2］。表示了这种装置的结构。动环②装在动环套①与轴同时转动，静环③装在静环座⑦上，而静环座则套装在压盖⑩上它们为静止部分。动环与静环的轴向密封端面间需要保持一层水膜，它起着冷却和润滑端面的作用。当泵运转时，由于两密封面的摩擦作用引起密封腔内的液体发热，为防止汽化必须及时将摩擦产生的热量带走，同时保护两个端面不受损伤，以延长机械密封的使用寿命。为此设置两个系统，即冷却液系统和循环液系统。由于冷却液系统属冷却水系统，循环液系统为机械密封周围的液体，故在本文中不做详细的介绍。

①动环套、②动环、③静环、④补偿环套、⑤导流套、⑥销、⑦静环座、⑧组装螺钉、⑨垫片、⑩压盖、压缩弹簧、护圈、轴套、定位片、内六角螺钉、螺栓、内六角螺钉、弹簧垫圈、圆柱销、O型圈、O型圈、内六角螺钉、O型圈、O型圈、O型圈、十字槽螺钉、O型圈

二 、机械密封的故障主要表现

2．1、密封端面的故障：磨损、热裂、变形、破损（尤其是非金属密封端面）。

2．2、弹簧的故障：松弛、断裂和腐蚀。

2．3、O型密封圈的故障：装配性的故障有掉块、裂口、碰伤、卷边和扭曲；非装配性的故障有变形、硬化、破裂和变质。

机械密封的故障在运行中集中表现为振动、发热、磨损，最终以介质向外泄漏的形式出现。

三 、机械密封泄漏的原因分析及处理方法

锅炉给水泵用机械密封在安装过程中和机械密封本身的质量问题及在实际安装和运行过程由于运输和储存不当等各种原因，往往引起机械密封损坏而发生介质泄漏。另外，在正常运转时也可能突然出现泄漏，此时可以根据情况进行综合分析，确认导致机械密封泄漏的真正原因，便于解决，也便于在下次进行锅炉给水泵安装过程中不再发生同样的错误。下面安装阶段初次进水时泄漏、运行阶段周期性或阵发性泄漏和经常性泄漏3种情况分别进行说明。

3.1、 初次进水时泄漏。此阶段发生泄漏的情况比较少见，此时就要是厂家装配质量及机械密封本身的质量问题，主要表现在下列几个方面：

3.1.1、 密封端面安装时碰伤、划伤、损坏。

3.1.2、 密封端面间安装时夹入颗粒状杂质。

3.1.3、 密封端面由于定位螺钉松动或没有拧紧，压盖（静止型的静环组件为压板）没有压紧。

3.1.4、 机器设备精度不够，使密封端面没有贴合。

3.1.5、 动静环密封面未被压紧或压缩量不够或损坏。

3.1.6、 动静环O型密封圈位置装错。

3.1.7、 轴套漏，则是轴套密封圈装配时未被压紧或压缩量不够或损坏。

处理：需解体检查，对于密封面有碰伤、划伤、损坏的必须更换新的机械密封。如果机械密封接触面完好，可以在用酒精清洗干净后；严格按技术要求再进行装配。

3.2、运行时周期性或阵发性泄漏。此种情况较为常见，一般判断为机械密封本身没有问题。主要表现在下列几个方面：

3.2.1、 转子组件轴向窜动量太大。

处理：调整推力轴承，使轴的轴向窜动量不大于0.25mm。

3.2.2、 转子组件周期性振动。

处理：找出原因并予以消除。

3.3、 运行时经常性泄漏。此种情况最为常见，主要表现下列几个方面：

3.3.1 、由于密封端面缺陷引起的经常性泄漏.

3.3.1.1、 弹簧压缩量（机械密封压缩量）太小，一般是动环定位螺钉松。

处理：检查动环定位螺钉，使用定位片重新定位动环。

3.3.1.2、 动、静环损伤或裂纹。在安装试运行阶段，引起机械密封接触面损坏的情况发生在锅炉酸洗阶段和试运行阶段，由于操作不当或其它原因部分药液进入到了机械密封，接触面被腐蚀而损坏

。再有在给水泵运行阶段由于冷却水量不够或者是没有投入冷却水，使机械密封温度过高而损坏。

3.3.1.3、密封端面磨损，补偿能力消失。

处理：更换有缺陷的或损坏的密封环,加强对运行操作人员的培训。

3.3.2、 由于O型密封圈引起的经常性泄漏。

3.3.2.1、 密封圈的材料不对，耐磨、耐腐、耐温，抗老化性能太差，以致过早发生变形、硬化、破裂、融解等。

3.3.2.2、“O”型密封圈的压缩量不对，太大，容易装坏，太小，密封效果不好或者位置装错。

3.3.2.3、 安装密封圈的轴（或轴套）、密封端盖和密封腔，在“O”型密封圈推进的表面有毛刺倒角不光滑或角倒圆不够大。

处理：对毛刺和不光滑的倒角，应适当修整平滑，适当加大圆弧和倒角，修整平滑。

3.3.2.4、“O”型密封圈发生掉块、裂口、碰坏、卷边和扭曲。

处理：更换“O”型密封圈，注意装配事项。

3.3.3、 由于弹簧缺陷引起的泄漏

3.3.3.1、 弹簧端面偏斜。

3.3.3.2、多弹簧型机械密封，各弹簧之间的自由高度差太大。

处理：更换新的集装式机械密封

3.3.4、 由于其它零件引起的经常性泄漏

如传动、紧定和止推零件质量不好或松动引起的泄漏。

3.3.5、 由于转子引起的经常性泄漏

如转子振动引起的泄漏。

3.3.6 、由于机械密封辅助机构引起的经常性泄漏

冲洗冷却液流量太大或太小，压力太大或太小；注意方向和位置不对；注意质量不佳，有杂质。

3.3.7、 由于介质的问题引起的经常性泄漏

3.3.7.1. 介质里有悬浮性微粒或结晶长时间积聚结果，堵塞在动环与轴之间、弹簧之间。弹簧与弹簧座之间，使补偿密封环不能浮动，失去补偿缓冲作用。

3.3.7.2. 介质里的悬浮微粒或结晶堵在密封端面间，使密封端面迅速磨损。

处理：开车前要先开冲洗冷却液阀门过一段时间再盘车开车；如加大冲洗冷却液；适当提高介质入口温度；提高介质过滤、分离效果。

四 、检修中需注意的几个问题

在实际检修工作中，常常容易存在一些误区，主要是对机械密封的一些附属零部件的密封作用原理的理解上出现偏差。下面就这方面的问题作一些简单的说明。

4.1、 认为弹簧压缩量越大密封效果越好

其实，弹簧压缩量过大，会导致密封摩擦副的急剧磨损，瞬间就可能烧损。过度的压缩使弹簧产生永久塑性变形，失去调节动环端面的能力，从而使密封失效。对于集装式机械密封，机械密封的弹簧压缩量已经定好，只需在检查好动环定位螺钉后松开定位板即可，绝不可自作主张增大机械密封的弹簧压缩量

4.2、 认为动环密封圈越紧越好

其实动环密封圈过紧有害无益。一是加剧密封圈与轴套间的磨损，引起过早泄漏；二是增大了动环轴向调整、移动的阻力，在工况变化频繁时无法适时进行调整；三是弹簧过度疲劳易损坏；四是使动环密封圈变形，影响密封效果。所以在检修时尽量使用厂家提供的配件。

4.3、认为静环密封圈越紧越好

静环密封圈基本处于静止状态，相对较紧密封效果会好些，但过紧也是有害的。一是引起静环过度变形，影响密封效果；二是静环材质以石墨居多，一般比较脆，过度受力极易引起碎裂；三是安装、拆卸困难，极易损坏静环。静环的安装形式的选择要充分考虑在相应的工况下的浮动能力，安装后能自动追随动环面与之贴合，如果静环密封圈过紧，使静环安装后不能浮动，就会产生偏磨，过早的失效。

4.5、 认为新的比旧的好

相对而言，使用新机械密封的效果好于旧的，但如果机械密封只是O型密封圈发生了问题且机械密封的接触面还没有磨损还是不更换为好。其实，很多情况下，机械密封都是没有问题的，只要作适当的调整和处理，机械密封是可以继续使用的。这样，既可以节约成本，又可以减少工作量，并可以保证密封效果，是一举多得的事情。

4.6、 拆修总比不拆好

一旦机械密封出现泄漏便急于拆修，这种做法是不完全对的，应该根据具体情况具体分析。其实，有时候机械密封并没有损坏，只需调整工况或适当调整密封就可消除泄漏。这样既避免零部件的浪费又可以避免维修人员的无用劳动。在检修时，应该根据实际情况作出正确的判断，从而采取有针对性的检修。根据机械密封的发展趋势，现在很多的机械密封在设计时就考虑设计成集装式，有效地杜绝了上述很多的泄漏发生。

参考文献：

[1] 《汽机设备及其系统》        华东六省一市电机工程（电力）学会  编

[2] 《机械密封安装说明书》      上海电力修造厂

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