给水泵试运时机械密封泄漏原因分析.doc

给水泵试运时机械密封泄漏原因分析（发电有限责任公司， ）摘要：某电厂锅炉给水泵在大修结束后试运时，两端机械密封均出现泄漏。本文在介绍机械密封结构和原理的基础上，根据试运和解体检修情况，对泄漏原因进行分析，并提出防范措施。关键字：机械密封 泄漏 原因0 前言机械密封以其性能可靠、泄漏量少、使用寿命长、功耗低、无需经常检修，被电厂锅炉给水泵广泛采用，作为轴端密封装置。但当相关联的外界因素发生变化时，如机械密封水温度升高、给水泵轴窜量增大等，也会使机械密封在短时间内发生漏水现象。某电厂给水泵配有前置泵和入口滤网，向锅炉输送高温高压给水。在大修中，泵两端的机械密封进行了更换；大修后试运时，两套机械密封都有不同程度的漏水。经再次抢修，新换机械密封正常运行。下面就此次泄漏原因作一简要分析。1 给水泵机械密封的结构和原理1.1 机械密封的结构机械密封是一种靠弹性元件对动环和静环摩擦副的预紧，和介质压力与弹性元件压力的压紧来达到密封的轴向旋转密封装置；通常由动环、静环、动环密封圈、静环密封圈、弹簧、弹簧座、紧定螺钉、防转销等组成；包括四个组成部分，即主密封、辅助密封、补偿机构、传动机构，此外还有冷却、冲洗、润滑等辅助装置。1.2 密封原理给水泵机械密封一般有五道密封，阻断了流体可能泄漏的所有途径：（1）静环与静环座之间的密封；（2）密封压盖与泵壳之间的密封；（3）动环与轴套之间的密封；（4）轴套与轴之间的密封；（5）动静环之间的密封。其中，前两项为静密封，第三、第四项为相对静密封，一般采用O形、V形密封圈等垫圈密封。而第五项则是最关键的一道密封。机械密封工作时，密封流体的压力和弹性元件的弹力等引起的轴向力使动环和静环互相贴合并作相对运动。由于两个密封端面的紧密配合，使密封端面之间的交界（密封界面）处仅保留一微小间隙，当有压介质通过此间隙时，形成极薄的液膜，产生阻力，阻止介质泄漏，同时液膜又使端面得以润滑，获得长期密封效果。若液膜汽化或消失，动静环之间就会泄漏，并加剧二者的磨损，使机械密封的使用寿命大大缩短。正常运行中，由于给水泵输送工质为100多摄氏度的高温水，为防止液膜汽化并延长机械密封的使用寿命，给水泵机械密封带有热阻隔装置和自循环冲洗冷却系统。热阻隔装置将机械密封与泵内高温给水分开，起隔热、节流作用，降低了动静环处的温度和端面比压；自循环冲洗冷却系统由机械密封腔室、循环液管道、磁性滤网、冷却器、隔离阀及冷却水管路等组成，如图一所示；循环液，通常也称为机械密封水，来自泵中给水。图一 机械密封自循环冲洗冷却系统简图2 试运情况经过10小时的试运，泵两端的机械密封开始泄漏；试运过程及情况如下：（1）给水泵注水排空后，机械密封未见泄漏；（2）给水泵启动及带负荷运转的前10小时，机械密封未见泄漏；（3）之后，驱动端、自由端机械密封水温度升高较快，分别达到80、72，两端机械密封也存在甩水现象；停运后，自由端机械密封继续滴水，而驱动端漏水则成股流出。后查明密封水温度升高的原因是冷却水管路堵塞、流量减少造成的，停泵前经敲打管路疏通，密封水温度迅速降至50以下。而冷却水管路堵塞是因为冷却水为经氢冷泵升压后的河水，由于水质较脏，加上入春后气候回暖，水中浮游生物增多，导致管路堵塞几率升高。另外，在试运过程中，泵两端轴承振动在3丝以下。3 检查处理情况泵停运隔绝后，主要进行了以下三项工作：（1）拆卸并更换泄漏的两套机械密封，解体检查情况如下： 两套机械密封的各O型橡胶圈完好； 动静环密封面未见异物摩擦损伤，表面有一层黑膜，属于静环磨损碎屑；擦净黑膜后，还发现驱动端机械密封动环端面存在径向裂纹； 与新静环相比，原静环磨损量为：驱动端32丝，自由端20丝。（2）检查前置泵滤网，未发现杂物；（3）复装时检查给水泵推力瓦块无磨损情况，测量泵推力间隙为48丝。4 机械密封泄漏原因分析一般来说，给水泵机械密封泄漏的原因有以下六点：（1）安装不当：如机械密封弹簧预压缩量不足，端面比压偏小；安装前密封圈未涂润滑剂，安装后密封圈出现严重变形、拉伤缺陷等。（2）选用O型橡胶圈尺寸不当，使机械密封的静密封失效；而且密封圈过紧或过松对动静环也有影响：动环与轴套间密封圈过紧，弹簧无法调整动环的轴向浮动量；静环密封圈过松，当动环轴向浮动时，静环脱离静环座。（3）硬质颗粒损伤：工作介质中有颗粒状物质，运转中进入摩擦副，擦伤动、静环密封端面；（4）泵转子轴向窜动量大：机械密封的密封面要有一定的比压，这样才能起到密封作用，这就要求机械密封的弹簧要有一定的压缩量，给密封端面一个推力，旋转起来使密封面产生密封所要求的比压。为了保证这一个比压，机械密封要求泵轴不能有太大的窜量，一般要保证在0.5 mm以内。（5）给水泵振动大：若机械密封振动偏大，动静环密封面将无法有效配合，液膜也难以维持，最终导致失去密封效果。（6）机械密封冷却不足，端面液膜汽化：自循环冲洗冷却系统的磁性滤网堵塞、冷却器换热能力下降，会使机械密封水流量降低、温度升高，导致动静环密封面摩擦产生的热量无法及时传递出去，造成端面间液膜汽化、泄漏量增加。给水泵转速、输送介质温度都很高，机械密封的冷却尤为重要。接下来根据试运和解体检修情况进一步分析：1）由给水泵注水排空后，给水泵启动、带负荷运转的前10小时，机械密封未见泄漏，以及机械密封解体检修后各O型橡胶圈完好，可以排除安装不当、O型橡胶圈损坏或尺寸不当所引起的泄漏；2）检查前置泵滤网未发现杂物；解体检修后，动静环密封面未见异物摩擦损伤，排除了给水中杂质的影响；3）检查给水泵推力瓦块无磨损情况，测量泵推力间隙正常，排除了泵转子轴向窜动量大引起泄漏的可能性；4）在试运过程中，泵轴承未出现大幅振动，排除了给水泵振动对机械密封的影响。5）试运过程中两套机械密封泄漏时，机械密封水温度均超过70，驱动端达到80，原因则是冷却水管路堵塞、流量减少，冷却器换热能力下降。而厂家技术资料规定，密封水温度若超过65，机械密封使用寿命将大大缩短，泄漏量也会增加。解体检修后，驱动端机械密封动环端面产生径向裂纹，这属于典型的热损失效；两套机械密封动静环密封面上的黑膜，也说明工作过程中的异常高温导致静环磨损加剧。在排除其它五方面泄漏原因的前提下，结合厂家对密封水温度的规定，以及动环的热损失效，可以确定此次机械密封泄漏的原因为：一方面，给水泵转速高，动静环端面摩擦产生热量巨大，且泵输送给水温度高，动静环端面散热困难；另一方面，冷却水质差造成管路堵塞、冷却水流量不足，进而引起机械密封水温度偏高，机械密封冷却不足；最终造成摩擦热不断积聚，机械密封端面温度过高，液膜出现汽化现象；另外，热阻隔装置降低了机械密封腔室的压力，也促进了汽化的产生。液膜汽化后，动静环端面间阻力减小，泄漏量增加，同时使静环磨损加剧、动环过热开裂。5 结论及防范措施归纳起来，机械密封水温高，最终导致端面液膜汽化，是机械密封泄漏的直接原因；而根本原因则是冷却水质差、冷却水管路堵塞。为防止机械密封再次泄漏，需重点控制密封水温度不超过厂家规定值。针对冷却水质差的问题，增加冷却器的清理次数，保证冷却器的换热效果。另外，磁性滤网堵塞会引起密封水流量减少，同样导致机械密封冷却不足，所以滤网也应定期清理。结束语设备状态的好坏，三分在于检修质量，七分在于维护保养。较低的密封水温度和充足的密封水流量，对于机械密封的安全、长期运行有着重要的意义，应将冷却器、滤网的清理纳入月度定期工作。只有做好、做全维护保养工作，才能使设备处于最佳状态，才能延长