大容量给水泵迷宫式密封水的回收方式及对比

葛 鹏

（西北电力建设调试施工研究所，陕西西安710032）

大容量给水泵迷宫式密封水的回收方式及对比

葛 鹏

（西北电力建设调试施工研究所，陕西西安710032）

针对国内火电机组中大容量单台给水泵已大量投入运行的趋势，结合了工程实例，对大容量给水泵的密封水回收方式进行了比较和分析。从确保机组长期稳定运行的角度出发，评价了各种密封水回收方式的优劣，为同类型机组的设计及技术改造提供参考。

超超临界；给水泵；大容量；迷宫式；密封水、多级水封；回水箱；回收方式

0　概述

目前，600 MW及以上机组配备的大容量给水泵的轴端密封形式，主要采用了反螺旋注射式迷宫密封和机械密封两种形式。

机械密封常采用快装盒式流体动力的机械密封，利用自给水泵循环冲洗，不需要外供凝结水，减少了因凝结断水而引发烧毁轴瓦的现象。机械密封装置一般在制造厂内就已安装好，并经过仔细的调整，所以，在施工现场的工作量较小。当给水泵运行时，机械密封室的冷却器对来自外部的清洁水进行冷却。采用机械密封的优点是泄漏少，效率高；缺点是易磨损、检修工艺要求较高，检修维护的工作量大，使用寿命较短，维护成本相对较高。另外，在夏季环境温度较高的工况下，常出现“机械密封水温度高”的故障，有时机组被迫降负荷运行。另一方面，当机械密封被磨损后，导致泄漏的给水顺泵轴串入轴承室，使润滑油混入大量水分，引起油质恶化。为保证机组的长期稳定运行，现阶段的大容量给水泵的轴封，一般不采用机械密封形式。

迷宫式密封是在转轴周围设若干个依次排列的环行密封齿，齿与齿之间形成一系列截流间隙与膨胀空腔，被密封介质在通过曲折迷宫间隙时，产生节流效应而达到阻漏的目的。迷宫式密封广泛应用于汽轮机、燃汽轮机、压缩机、鼓风机的轴端和各级间的密封。反螺旋注射式迷宫密封是在水泵轴套的外表面，加工了数条指向内侧的螺旋槽，而在固定衬套的内表面上，加工了与轴套螺旋方向相反的螺旋槽。当轴旋转时，螺旋槽相对运动，类似螺旋槽泵，使流体产生压头，阻止泵内流体外泄。由于轴套与固定衬套之间存在径向间隙，仍有部分流体会通过螺纹齿顶向外泄漏。为避免泵内高温水泄漏汽化，必须由外部注入低温密封水。该密封水一部分通过螺旋槽旋转送至轴端密封内侧，阻止泵内流体外流，另一部分与少量经密封间隙外流的高温水混合后，形成密封回水。

1　迷宫式密封水供水及回收系统

1.1 密封水的供水调节方式

设计时，为确保密封水水源的稳定，一般采用凝结水作为密封水的供水水源。在实际运行中，特别是在新机组调试过程中，除氧器的上水量忽然增大或减小时，凝结水母管的压力波动较快，密封水调节阀的即时调节跟不上，致使密封水的压差波动，造成给水泵跳闸或造成了轴端冒水，也使水混入了润滑油。目前，电厂常采用某些措施进行改进。

（1）改善密封水调节阀的调节特性。

（2）在密封水压差小跳给水泵的保护上，增加一定时间的延时。

（3）在密封水压差小跳给水泵的保护上，增加密封水回水温度高的条件。

为提高机组效率，给水泵密封水作为清洁水源必须回收，在通常的方案设计中，密封水被回收至凝汽器。选择给水泵密封水回收系统时，必须考虑两方面的问题，一方面需考虑密封水回水的通畅，否则，密封水将通过给水泵轴颈进入与之相连的轴承回油中，从而引起给水泵油中进水，影响给水泵的安全运行；另一方面，密封水至凝汽器管道的密封必须严实可靠，否则将影响凝汽器的真空度。

1.2 密封水回收系统的主要形式

迷宫形式密封水回收系统主要有三种形式。

（1）单级U形水封密封水回收系统。

（2）多级U形水封密封水回收系统。

（3）带水箱的密封水回收系统。

单级U形水封密封水回收系统的运行比多级水封系统更稳定。在多级水封中，只要有一级水封被破坏，就会造成整个水封管都被击穿；但单级水封管较长，布置较困难。根据设计方案的不同，在机组初建时，至少需要预埋10m多的水封套管。有不少机组在初建时，因为漏埋、错埋水封套管而无法实施密封水的回收，因此，现在此类方案很少被采用。对于多级U形水封系统，从原理上讲，多级U形水封相当于多套单级水封的叠加，其优点是布置方便，是目前多数电厂选用的回收密封水方式。但对多个电厂的调查结果表明，多级水封管的正常运行涉及到水封管的高度设计、管径选择、密封水的压力控制等问题，当某一环节出了问题，将会影响到设备的正常运行。对于带水箱的密封水回收系统，该系统需专门设置回收水箱（容积约0.5 m3），为保证密封水回水通畅，设备一般布置在凝汽器坑底或者汽机房零米处，给水泵密封水的回水，通过重力自流汇集到回收水箱。在水箱的底部，增设一管道与凝汽器汽侧相连，水箱内的密封水回水通过凝汽器的负压作用，被“吸”入凝汽器热井。通过安装在水箱至凝汽器管道上的水位调节阀，控制水箱水位，防止水位过高溢流或水位过低影响凝汽器的真空度。

2　带水箱密封水回收系统的优势

多级水封因系统简单，完全利用物理原理进行密封水回收，不需要额外增加控制系统，使用维护成本较低，因此受到设计单位及建设单位青睐。在国内投产机组中，常选用多级水封系统进行给水泵密封水的回收。随着近年大容量机组大量建设投产，为提高机组效率，越来越多的机组采用了单台100%容量给水泵。因为没有备用给水泵，所以对单台给水泵稳定运行的要求很高。密封水是给水泵稳定运行的主要介质，水封系统的稳定性也显得尤为重要。多级水封完全利用物理原理进行回收，当工况剧变，如机组发生RB、甩负荷及FCB等情况时，给水泵转速、给水压力、凝结水压力、凝汽器真空度均会产生剧烈波动，从而使密封水回水流量、压力均会随之发生变化，极易造成多级水封破坏，从而进一步影响机组的真空度，甚至会引发机组跳机。

带水箱密封水回收系统中水箱的水位，可通过水位调节阀控制。当机组发生剧烈工况变化时，独立的回收水箱可以起到缓冲作用，给水压力、凝结水压力、凝汽器真空度的变化，不会通过给水泵密封水系统产生相互影响，从而使机组可以快速恢复稳定，确保机组的运行安全。

3　两种密封水回收系统的优劣对比

为了对比带水箱回收系统与多级水封回收系统在机组运行中的优劣，现以国内某型2×660 MW超超临界机组4号机与某型2×1 000 MW超超临界机组的5号机为对象，在机组50%甩负荷工况下，对给水泵密封水系统的运行参数进行对比，从而直观地了解两种回收方式的优劣。

某电厂二期2×660 MW超超临界机组四号机，采用HDB型双壳体100%容量锅炉给水泵，水泵采用了迷宫式密封，密封水由凝结水母管供给，在汽机房零米处设置了回水箱，回收密封水。某电厂三期2×1 000 MW超超临界机组的5号机，采用HZB型双壳体50%容量给水泵，水泵也采用了迷宫式密封，密封水由凝结水母管供给，由布置在汽机房凝泵坑的多级水封系统进行回收。

2014年7月，某电厂二期2×660MW超超临界机组4号机组在投入商业运行前，该机组进行了50%甩负荷试验，给水泵密封回收水箱的水位稳定维持在650 mm（水位变送器量程为0～1 000 mm），给水泵轴端未发生回水不及等冒水事故，给水泵运行稳定，其他详细参数，如表1所示。2015年4月，某电厂三期2×1 000 MW超超临界机组5号机投入商业运行前，机组也进行了50%甩负荷试验，给水泵的多级水封被破坏，因密封水回水管道与凝汽器真空系统联通，给水泵的润滑油通过轴间隙吸入密封水回水系统，造成大量润滑油进入密封水回水汇入凝汽器，凝结水被污染，造成精处理前置过滤器滤元件污染。为了清除油污，机组被迫重新对凝结水系统进行碱洗，严重影响了机组的投产进度。经改造，舍弃了多级水封系统，将密封水回收至清洁水箱，然后通过清洁水泵打回凝汽器，相当于采用带水箱的回收系统。

表1　甩负荷前后的参数对比表

4　结语

通过对比迷宫式给水泵密封三种回水方式、工作方式及系统构成，结合实例，分析了相似工况下不同系统的运行状态及参数。分析结果表明，虽然独立水箱密封水回收系统的造价高、布置困难，但是系统运行的稳定性高，应对工况变化的能力强，确保了机组的稳定运行。这种回收方案，将成为新建机组及改造机组的首选方案。

［1］李大才.1 000 MW机组汽泵密封水多级水封问题分析及治理［J］.中国电力，2014（11），1-5.

Comparison of Recovery Methods for the Labyrinth Seal Water of Large Capacity Feed Water Pump

GE Peng
（Northwest Electric Power Construction Research Institute，Xi'an 710032，Shaanxi，China）

For large capacity domestic thermal power units in a single water pump has been put into operation the trend，combined with the engineering example，the sealing water recovery mode of large capacity water pump are compared and analyzed.From the unit to ensure long-term stable operation point of view，all kinds of sealing water recovery methods to evaluate the merits，provide a reference for the design and technical improvement of the same type unit.

ultra-super critical；feed water pump；large capacity；labyrinth；seal water；multi-level water seal；water recovery box；recoverymethod

TH31

B

1672-0210（2016）01-0042-03

2015-07-03

葛鹏（1983-），男，工程师，从事火电机组整套启动调试及故障诊断工作。