工业高压锅炉给水泵流体动压机械密封的研究_许南祥.pdf

工业高压锅炉给水泵流体动压机械密封的研究许南祥（华力高科（山西）节能环保装备有限公司，山西太原030000）摘要：锅炉给水泵的介质是高温高压水，其润滑性能差，难以在机械密封的摩擦面上形成有效的润滑膜。摩擦面磨损过快，会导致机械密封泄漏。机械密封件的过度泄漏会影响锅炉给水泵的正常操作。基于此，分析高压锅炉供水泵机械密封件运行过程中容易发生的问题，并分析了高压锅炉供水泵机械密封件的失效表现形式及预防措施，供参考。关键词：高压锅炉机械密封摩擦状态温度故障分析中图分类号：TK223.52文献标识码：A文章编号：1003-773X（2023）02-0252-02引言工业锅炉给水泵是锅炉的核心设备，可以向锅炉供应高温高压水，是锅炉热循环系统的中心。当锅炉给水泵发生故障时，锅炉的负荷减少或关闭，会造成巨大的经济损失。近年来，随着锅炉供水泵制造技术和自动化控制水平的提高，给水泵的主要设备损伤事故较少，但作为高精度脆弱部分的供水泵密封件的泄漏在运转中更为普遍，泄漏的危害和经济损失较大1-3。本文分析了高压锅炉供水泵机械密封件的失效表现形式及预防措施。1高压锅炉给水泵简介一般的高压锅炉给水泵都运用的是国际品牌，其质量达到了相应的检测水准，可以提高高压锅炉给水泵使用的安全性。不同品牌的高压锅炉给水泵对于使用方式、密封性与使用时间都有具体的要求，给水泵一般是多级双支撑离心式，这种高压锅炉给水泵的轴径一般在 90 mm 左右，可以在高压锅炉给水泵工作时输送所需要的锅炉水。为保证锅炉效率，给水泵进口脱盐水温度一般在 140，有些超临界锅炉温度甚至高达 270，在锅炉给水的输送过程中，进口压力能达到 0.4 MPa，扬程达到 1 500 m 左右，转速能达到2 980 r/min。正常高压锅炉给水泵的密封具有相应的要求，密封腔的压力要5 MPa，密封介质温度要260，密封腔的温度要保持在 070 之间，轴径要250 mm，线速度要70 m/s。2机械密封分析2.1机械密封原理分析机械式密封装置是一种与轴垂直且依赖于相对滑动的一对端面的轴密封装置。在由泵内流体和补偿机构的弹力产生的压力下，两端面保持接近，从而实现密封。机械密封件由动环、静环、压盖、轴套、弹簧、O型密封圈等构成（见图 1）。动环和静环的端面构成一对摩擦环。动环靠密封室内的液体传递压力，向静止端部的端面按压紧，在两个环的端面之间保持极薄的水膜，实现密封的目的。2.2机械密封失效的表现形式及原因2.2.1密封端面失效高压锅炉给水泵正常工作时与密封失效时的工作状态有所不同，操作高压锅炉给水泵的工作人员在进行正常的操作时，如果操作流程存在一定问题或者操作方式不当，会给高压锅炉给水泵的密封端面造成不必要的压力，造成密封端面的摩擦，干扰密封端面正常的工作，使密封端面失效。2.2.2弹簧失效在高压锅炉给水泵的工作中会造成一些锅炉中的物质堵塞在弹簧中，这些物质不仅会堵塞弹簧，影响弹簧的正常工作，还会不断地对弹簧进行腐蚀，造成弹簧失去弹性而无法正常工作。2.2.3O型密封圈失效辅助密封圈在高压锅炉给水泵正常的工作中，会由于不断的挤压与橡胶的老化变硬与破损，无法正常地密封高压锅炉给水泵，导致高压锅炉给水泵出现密封问题。2.3机械密封失效的预防措施2.3.1正确安装现代大规模供水泵的机械密封件是集装式密封，相收稿日期：2022-06-08作者简介：许南祥（1992），男，毕业于西安科技大学高新学院能源工程及自动化专业。总第 238 期2023 年第 2 期机械管理开发MechanicalManagementandDevelopmentTotal 238No.2，2023DOI:10.16525/14-1134/th.2023.02.101图 1机械密封原理5 弹簧9 静环密封圈10 轴套密封圈7 轴套1 静环2 动环6 定位环4 推环8 动环密封圈3 压盖经验交流2023 年第 2 期对简单。但是，由于不适当的安装，O型密封圈或者动、静环会发生扭曲或破损，导致泄漏。一般的安装步骤为：1）安装前检查。应综合检查机械密封各零件，确认动静环的工作面是否光滑，弹簧不受损伤，应始终保持表面一尘不染。2）彻底检查并清洁密封腔体和轴或轴套。检查是否存在腐蚀或者任何瑕疵。去除所有可能损坏垫片或者泄漏的毛刺、切口、凹痕或者瑕疵，键槽和螺纹上的边缘要倒圆，确认所有的 O 型密封圈都是完整的、光滑的，没有损伤和弹力，并且 O 型密封圈的凹槽是光滑的无磨损。3）机械密封组装。在洁净的工作台上放置动静环，然后，在确认了弹簧的正确位置后，用硅油（凡士林）涂抹 O 型密封圈凹槽，以防止在安装期间 O 形圈滑出槽外。在轴套涂抹润滑硅油（凡士林），促进各件顺利安装到固定位置，放置机械密封时，使密封压盖紧贴密封腔体端面，对角顺序均匀地拧紧密封压盖上的螺栓，切记将密封压盖上的螺栓拧得太紧，因为这样会使零件变形导致泄露，最好使用扭矩扳手。2.3.2启泵前按步骤严格地检查在高压锅炉给水泵正常工作之前，一般会对高压锅炉给水泵进行相应的检查，检查合格之后才会启动高压锅炉给水泵，但是一些工作人员为了减少工作量，在高压锅炉给水泵正常工作之前，没有对高压锅炉给水泵的密封性进行检查，导致高压锅炉给水泵无法正常启动，在高压锅炉给水泵停用期间就出现了机械密封问题。因此，必须严格密封冷却水系统、排气系统、平衡管系统、润滑油系统、暖泵系统、滤网压差系统、进出口阀门等，检查确认后再进行启动。2.3.3保证机械密封组件的质量一般高压锅炉给水泵出现密封端面问题与机械密封组件的质量有着很大的关系，机械密封的质量要求能达到国家标准，一般质量的机械密封无法很好地对高压锅炉给水泵进行密封，普通质量的机械密封会在高压锅炉给水泵正常工作时，被高压锅炉给水泵中的一些物质腐蚀，发生表面光滑度的破损，破坏机械密封套中的弹簧装置，使机械密封失去弹性，从而使机械密封端面失去应有的密封性，导致高压锅炉给水泵无法正常工作。O型密封圈的移动与掉落也会影响高压锅炉给水泵的密封性。密封圈的材质要能达到耐磨、耐腐蚀、耐高温的特点，一旦辅助密封圈的材质达不到这些标准就会造成辅助密封圈的移动与变形，尤其是内部密封圈，不仅会影响整个高压锅炉给水泵的正常运转与工作，还会影响高压锅炉给水泵内部核心零件的使用与完整度，加速内部核心零件的腐蚀、老化与破损。国家认准的辅助密封圈的材质是全氟橡胶，这种全氟橡胶可以提高辅助密封圈的抗耐磨性、耐腐蚀性与耐高温性，最大限度地保证密封圈的质量。2.3.4保证给水泵各个系统的正常运行一是滤网，滤网压差过大会导致给水泵内的高温脱盐水气化导致机泵空转，从而使得动静环不能形成水膜。二是机泵振动过大，会导致动静环受力出现平衡，导致磨损，严重时发生断裂。三是冷却水系统，一般的给水泵采用 PLan23 的系统对机封进行冷却，所以必须经常对冷却效果进行检查。2.4试漏方案2.4.1在静止试验中的试漏在检查泄漏离心泵时，一般进行填充水的静测试，以确认是否是机械密封圈的泄漏。当泄漏较小时，通常是机械密封辅助密封环的问题；当泄漏较大时，通常是机械密封件的动态和静止环摩擦对之间存在问题。确认了机械密封圈的泄漏速度和位置后，需转动离心泵检查机械密封件。加工液向轴方向泄漏时，是可动环密封圈的问题；加工液向径向泄漏时，是静态环密封圈的问题。2.4.2运转中的试漏一是泵停止后入口管道泄漏时，泵介质可能含有气体，负压可能出现在密封室。密封室有负压时，密封面会产生干燥摩擦，密封面会破损，导致机械密封层泄漏。二是在以滑架为介质的长时间运行中，由于密封圈的磨损，滑架进入弹簧，阻碍弹簧的膨胀补偿，作为摩擦对的粒状材料，需定期更换密封圈。三是由于漏气、空化及压力保持等异常现象，泵主轴的轴向位移变大，辅助密封件与轴的干涉变大。动态环和静态环磨损后，动态位移不能灵活地移动，而没有补偿位移。在设置机械式密封圈的情况下，控制轴的轴向位移必须在 0.1 mm以下。在确保辅助密封件和轴之间的径向密封件的情况下，可动环可以在轴上自由移动（弹簧可以自由伸长）。3结语首先，机械密封在实际操作中不孤立，与给水泵紧密相连。从基本原理可以看出，要确保机械密封件正常运行的条件就是机泵等稳定运行，所以给水泵的正常启停、按时点检、维护保养是保证机械密封长周期运行的必要条件。其次，在安装机械密封时必须按照正确的步骤进行。最后，考虑到成本的原因，高压给水泵在前期泄露不严重时，需要进行长期观察，不需要马上进行密封更换，动静环在现有的条件下会重新形成新的接触面从而达到密封的效果。参考文献1肖婷方.给水泵机械密封失效泄漏原因分析与防治措施J.工业，2016（5）：240.（下转第 258 页）许南祥：工业高压锅炉给水泵流体动压机械密封的研究253机械管理开发第 38 卷日 330 d 进行计算，年产量可达 106 万 t，经济效益显著。而且各采煤设备与开采工艺配合效果较好，均可稳定运行，实现了开采任务。5结语充分应用煤矿综放机械化采煤设备与工艺可显著提高综放面开采效率，通过分析 MG300/710-WD双滚筒采煤机在该矿多轮间隔放顶煤采煤法中的应用，同时依据矿井实际环境及适用条件合理选取其它机械化采掘设备配合开采工作，对提高工作面生产能力，安全高效实现煤炭资源的生产开采有着重要意义。参考文献1朱永战，彭育东，董颖辉.综合机械化采煤工艺浅析J.煤矿机械，2005（9）：47-49.2张阳，郭莹.一次采全高综放采煤工艺及设备研究J.山东煤炭科技，2017（12）：24-25；28.3于建兵.煤矿综合机械化采煤设备与工艺的应用分析J.矿业装备，2021（6）：162-163.（编辑：王慧芳）Application of MG300/710-WD Shearer in Fully Mechanized Top Coal Caving FaceChen Lu（Majiliang Mine of Jinneng Holding Coal Group Co.,Ltd.,Datong Shanxi 037001）Abstract:This paper introduces a kind of MG300/710-WD double drum shearer in coal mine,and analyzes the actual application effect ofthis equipment and its mining technology in a fully mechanized top coal caving face.The analysis shows that the application of mechanizedcoal mining equipment in fully mechanized coal mining can greatly improve the mining efficiency of coal resources in fully mechanized coalmining faces,and realize efficient mining of coal resources,which is of great significance to the sustainable development of coal miningenterprisesKey words:MG300/710-WD shearer;multi round interval coal drawing;production efficiency3陈文学.化工机械设备的腐蚀原因及防腐措施J.化工设计通讯，2021（10）：65-66.4周华南，周勇，祝欣然.浅谈化工机械设备的防腐设计及措施J.设备管理与维修，2020（8）：151-153.5张晶莹.浅析化工机械设备腐蚀原因及防腐措施J.化工技术与开发，2012（3）：48-50.6陈碧华.化工机械设备的新型防腐设计及措施分析J.粘接，2019（8）：83-86.7张世涌，张瑞，高志华，等.化工机械设