锅炉给水泵常见故障分析与预防措施

2013-08-15王忠成

东北电力技术 2013年8期

关键词：乌金动环给水泵

王忠成

(大唐国际张家口发电厂，河北张家口 075100)

1 机械密封简介、故障分析与预防措施

1.1 给水泵机械密封简介

机械密封是锅炉给水泵密封系统故障发生最多的部件，故障的发生与其生产质量、检修安装质量、运行人员操作关系密切，机械密封的故障直接影响到给水泵的安全运行。

锅炉给水泵工作温度高，与普通水泵机械密封相比，机械密封结构除包括静环、静环座、动环、动环座、弹簧、密封胶圈、轴套等主要部件外，还包括机械密封水冷却的循环系统，因此，在机械密封结构设计上，增加了为机械密封水循环增加动力的装置，即动环座上装有螺旋槽和径向孔 (相当于螺旋泵和径向孔离心泵)，水泵运转时为机械密封水提供能量。机械密封系统包括密封水系统、冷却水系统、冷却器和冷却室等。

锅炉给水泵机械密封主要靠3个密封点来实现。静环与机械密封静环座靠胶圈来实现动密封(允许静环与静环座间产生微小的窜动);动环与轴套之间的间隙靠胶圈实现静密封 (动环靠轴套的凸肩实现轴向定位);泵旋转时动环产生同速旋转，在动静环密封端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜，从而达到密封目的 (动静环密封面与液体膜摩擦产生的热量靠机械密封水来冷却)。吸收热量的机械密封水通过动环座上的螺旋泵或径向孔使离心泵压力升高，从机械密封室的出口进入泵体外的冷却器冷却，冷却后的机械密封水通过磁性滤网过滤后回到机械密封室继续冷却［1］。

1.2 机械密封故障分析

锅炉给水泵机械密封出现故障直接表现为机械密封水温度升高，有4方面原因:机械密封水发生外漏与内漏、机械密封水循环系统堵塞、冷却水系统无水或堵塞 (机械密封动、静环摩擦产生的热量传递给机械密封水，机械密封水未及时冷却)［2］。

机械密封发生外漏的原因:密封圈损坏或老化，密封水从密封圈处外漏;动、静密封环的外漏(由于安装质量问题造成静环裂纹或脱落，运行人员启泵时没有及时排净空气引起动环炸裂、弹簧原件发生卡涩、动、静环间出现间隙等);机械密封端盖、密封水管道及附件发生外漏［3］。

机械密封发生内漏的原因:机械密封水冷却器内漏;机械密封室内漏;机械密封室与泵体间的密封间隙超标等。发生内漏时不易找到准确位置，只能根据经验从易到难一步步分析查找。

机械密封水系统堵塞的原因:密封水磁性滤网堵塞;密封水管道的焊口不合格;密封水阀门的阀芯脱落;泵体初次注水时由于未排空气在密封水管道产生气塞等。冷却水系统堵塞一般是阀门故障或系统中本身无水等导致。

1.3 机械密封故障检修方面的预防措施

由于发生机械密封故障大多与检修工艺和质量有关，在检修现场中可完全控制，因此重点从检修方面探讨预防措施。

机械密封从安装形式上分为集装式机械密封和散装式机械密封，主要区别:在结构上，集装式机械密封采用轴套把动静环部件组装成一体，靠轴套与泵轴固定，静环后的弹簧压缩量生产厂家已调好，现场安装工艺简单方便;在检修方面的预防措施，散装式机械密封需要现场测量调整弹簧的压缩量，集装式机械密封回装后需拆卸锁片。机械密封安装时的预防措施如下。

a.动环座上带有螺旋槽的机械密封，安装前要根据机械密封水出水口的里外位置确定螺旋槽旋向，若驱动端与非驱动端装反，会由于运转后的机械密封水循环不畅而导致温度升高。

b.机械密封安装过程要轻拿轻放，由于静环材质比较脆，严禁安装时采用敲击方法和强行安装。

c.安装前要在密封胶圈涂一层凡士林润滑(安装时不卡涩)，严禁涂黄油和汽轮机油润滑(影响胶圈的寿命)，且不能涂太多的凡士林 (会导致安装困难和胶圈脱离密封槽)。

d.散装机械密封弹簧压缩量的调整至关重要，压缩量是否合格会直接影响到机械密封的使用寿命和密封效果，要求误差与厂家设计的各种尺寸之差为±0.10 mm(过大会增加密封端面比压，加速密封端面磨损，过小会导致比压不足而起不到密封作用)，弹簧装上后在弹簧座内可灵活移动。

e.集装式机械密封在锁紧轴套时，要把转子固定在正常运转的位置，防止出现给水泵运转时机械密封动、静环压大小不一。

1.4 机械密封故障运行方面的预防措施

a.向泵体内注水后要先排净泵、机械密封室和机械密封水系统的空气，确认排净后方可启泵。若有空气存在，泵运转后机械密封动、静密封面间由于缺水形不成水膜，发生动、静环干磨，产生很高的热量，此时若有水进入到动、静环，动环由于发生急速冷却会发生爆裂，导致机械密封报废。

b.泵在运行过程中要定期清理和更换滤网，防止滤网堵塞影响机械密封水的循环。

c.泵在正常运行过程中严禁打开机械密封水排空气门。泵在正常运行阶段时水温为160℃以上，打开排空气门时泵内高温给水就会窜入机械密封室，引起机械密封水温度迅速升高，影响了机械密封动静、环的冷却。

2 轴承故障分析与预防

2.1 轴瓦乌金碎裂分析

a.轴瓦乌金材质不合格。杂质超标，导致其塑性降低，轴瓦在运行过程中，由于泵轴旋转会产生高频的径向位移，通过油膜把高频的交变应力传递给轴瓦乌金，导致其碎裂［4］。

b.轴瓦乌金浇铸质量不合格。浇铸过程中产生气泡，运行时气孔处易发生乌金碎裂。

c.泵轴的相对轴振偏大，传递给轴瓦乌金表面的交变应力就会增大，超过乌金疲劳极限时会发生乌金碎裂。

d.乌金发生碎裂后，会有润滑油镶嵌到碎裂的孔洞中，间隙中的油压不断发生着变化，乌金孔洞的油在交变压力的作用下，冲撞孔洞乌金，使乌金碎裂扩展化。

e.乌金有裂纹存在时，会有润滑油镶嵌到裂纹中，间隙中的油压不断发生着变化，乌金裂纹中的油会在交变压力的作用下漏出。

2.2 轴瓦乌金碾压的分析

轴瓦乌金碾压的机理:由于乌金的强度小于轴颈的压强，使乌金发生塑性变形，在轴颈旋转的挤压下，把产生塑性变形的乌金带到油口处，形成了轴瓦乌金碾压。

a.轴瓦在运转中温度偏高，当温度达到某一极限时，轴瓦乌金的强度就会降低，发生碾压现象。

b.轴瓦承受的载荷过大，当轴瓦的作用力大于轴瓦的强度极限时，会发生轴瓦碾压现象。

c.轴瓦回装时留有杂物，或润滑油中有杂物，这些杂物镶嵌在轴颈与轴瓦乌金表面，就会像刮削一样把乌金刮起，在旋转轴颈挤压下会越来越严重，从而形成碾压现象。

2.3 轴承故障的预防

检修方面的预防:保证轴颈表面和轴瓦乌金表面的光洁度、轴瓦乌金的浇筑质量;轴承在正式回装前要确认轴瓦与轴颈的相关间隙符合标准;轴瓦安装要正确，不发生偏斜、不到位，轴瓦压盖的紧力根据轴瓦结构特点要达到设计标准;若是可修刮的轴瓦，修刮后的接触点要大于70%;杜绝轴瓦进油孔异物堵塞现象。

运行维护保养方面的预防:严禁在轴承断油和油量偏低的情况下运转给水泵;严禁解除轴瓦温度高时停泵的保护装置;要保证轴承润滑油合格，严禁在润滑油中颗粒度超标或含水量超标时继续运转给水泵;给水泵出现轴承振动偏大时要及时分析处理，严禁长时间在振动超标的状态下运转给水泵。

3 动静部件碰磨故障分析与预防

大中型机组的锅炉给水泵一般都是多级给水泵，常发生的动静碰磨为:叶轮出口与导叶入口间碰磨;叶轮与密封环间的碰磨;平衡毂与平衡套的碰磨;泵轴与油封间的碰磨等［5］。若发生碰磨时不及时停泵，易造成给水泵严重损坏事故。

3.1 严格控制动静部件配合间隙

a.密封环与叶轮入口的尺寸，直接影响给水泵效率 (间隙过大，内部泄流量增加;间隙过小，运行中有可能发生碰磨，严重时会发生咬合)，在检修过程中要严格控制。

b.给水泵转子做抬量时，一定要在驱动端和非驱动端同时抬起时计百分表读数。由于泵转子在抬起过程中要产生弹性变形弯曲，因此转子总抬量大于密封环与叶轮入口的径向配合间隙，在计算泵转子抬量时要在实际总抬量的一半上加0.05 mm，绝不允许按照密封环与叶轮入口径向配合总间隙的一半加0.05 mm计算，否则运行时会发生密封环磨损，降低效率［6］。

3.2 严格控制泵转子轴向定位

由于给水泵运行时给水温度一般为160～170℃，比泵冷态时高135～145℃，因此在冷态检修时转子的轴向位置调整要考虑热膨胀因素。若锅炉给水泵的平均装置有平衡盘，在调整平衡间隙时，严禁为了减小推力瓦的承载力和给水泄流量而随意缩小平衡间隙。平衡间隙过小，运行中在负荷突变的情况下易发生平衡盘和平衡座咬合的事故。