張廣柱

前言

鍋爐給水泵是發電廠的重要動力設備，擔負著向鍋爐供應高溫、高壓給水的任務，是鍋爐熱力循環系統的心臟。當鍋爐給水泵發生故障，會造成發電機組降負荷甚至停運，由此帶來較大經濟損失。近年來隨著鍋爐給水泵制造工藝和自動控制水平提高，給水泵重大設備損壞事故較少發生，但給水泵密封作為精密易損件，運行中發生泄漏比較常見，泄漏的危害和經濟損失較大。大型給水泵密封形式主要有迷宮式密封和機械密封，本文針對給水泵機械密封泄漏風險進行分析，僅供參考。

圖1 電動給水泵組（圖片來源網絡）

01　機械密封的工作原理

機械密封是靠一對垂直于軸做相對滑動的端面，在泵內流體產生壓力和補償機構的彈力作用下保持兩個端面緊密貼合、并配以輔助密封水而達到阻漏的軸封裝置。常規機械密封由動環、靜環、壓緊元件和密封元件組成。其中動環和靜環的端面組成一對摩擦環, 動環靠密封室中液體傳遞壓力使其端面壓緊在靜環端面上, 在兩環端面之間保持一層極薄的水膜從而達到密封的目的。

機械密封在實際運行中不是一個孤立的部件,它是與泵組緊密連接在一起。從其基本原理可以看出, 保證機械密封的正常運行是有條件的, 泵軸的竄量一般不能超過5絲, 否則摩擦副端面不能形成一定的密封比壓；第二泵軸的撓度及抬軸量應符合廠家標準，以確保斷面密封壓比均勻, 減少泄露幾率。

圖2 機械密封工作原理圖（圖片來源網絡）

02　機械密封泄漏的危害

給水泵機械密封外端部為給水泵的軸承室，軸承室的回油管道與給水泵組油系統相通，一般給水泵油系統運行期間為了排除油箱內油煙，油箱設置兩臺排油煙風機，使得給水泵組油箱及軸承室處于微負壓狀態，當機械密封泄漏時，泄漏的機械密封水在高溫作用下蒸發變為水蒸氣，水蒸氣在軸承室微負壓的作用下，被吸入軸承室，與油混合，隨著運行時間增加，油中水分越來越大，Z終導致給水泵組潤滑油乳化，失去潤滑效果。一般給水泵機械密封泄漏標準為5ml/h。

03　機械密封泄漏原因及現象

引起機械密封漏水的原因較多，本文針對生產現場安裝及運行過程中發生的問題開展分析。

1.安裝原因

現代大型給水泵機械密封均為集裝式密封，安裝相對簡單，但安裝不當可能造成密封膠圈碾壓、扭曲、甚至破損，引起泄漏。該種原因引起泄漏時，一般在設備啟動階段即開始泄漏，甚至，啟動之前開始泄漏。設備啟動完畢轉正常運行期間，泄漏水流較為穩定，泄漏量不會因機組負荷變化而變化。

2.給水泵軸變形

軸變形分為靜態變形和動態變形，靜態變形是指在泵靜止狀態下，轉子上全部負荷在軸承的支撐下，軸與密封處的間隙超標；動態變形是指泵運轉狀態下，受葉輪工作產生的徑向力引起的軸與密封處的間隙超標。簡單的說就是機械密封與泵軸的中心不對中。該種原因引起的泄漏一般會發生在設備運行一段時間后，隨著時間的增長泄漏量變大，Z終無法維持運行，一旦開始發生泄漏到機械密封失效發展很快。

3.轉子機械不平衡

泵轉子平衡性不好，會造成泵運轉過程中發生串軸現象，影響密封效果，縮短機械密封使用壽命。該種原因泄漏表現為滴漏，一般會發生在某個負荷段，也可能在負荷穩定階段發生間歇性滴漏，不會造成突然泄漏增大的現象，只要給水泵組中潤滑油中含水量不超標，即可安全運行。

4.泵組機械振動

泵組在運行中不可避免的產生振動，振動在合格范圍內對機械密封影響不大，當振動較大且急劇變化時，機械密封動靜環之間水膜會被破壞，造成動靜環干磨，縮短使用壽命。機械振動對機械密封面之間的水膜穩定性影響較大，當水膜被破壞瞬間，機械密封腔室內的密封水會成股向外流出，一般呈線型水流，容易發生機械密封環炸裂。

5.機械密封水質差

水質差會造成雜質附在密封面，引起密封面損傷。機械密封面材料一般采用碳化硅與石墨，使機械密封具有一定的自我修復能力，該種原因引起機械密封泄漏相對比較穩定，一般呈滴漏狀，不會造成泄漏的擴大。

04　機械密封漏水的預防及處理

機械密封一般為給水泵制造廠家配套產品，根據給水泵壓力經過周密計算選型，可靠性相對較高，本文不考慮設計選型、制造等原因引起泄漏。

1.安裝

（1）?裝前檢查：對機械密封進行全面檢查，打開集裝機封鎖扣，取出靜環，檢查動環與靜環工作面表面光滑（鏡面）、無毛刺、無劃痕，檢查各彈簧無損傷，并在彈簧槽內固定良好；檢查各“O”型圈完整、平滑、無破損、有彈性，各“O”型圈槽口平滑、無磨損。

（2）機械密封裝配：將動環放置干凈工作臺，扣上靜環，反復按壓幾次，確定彈簧位置正確后將機械密封鎖緊；清潔所有“O”型圈，并涂抹硅油（凡士林）覆蓋，使之固定在槽內，防止安裝過程中“O”型圈滑動脫落。注意不能用其他油質，尤其是三元乙丙材料膠圈，遇到油質會發脹失效。

（3）機械密封安裝：打開機械密封冷卻水對管路及機械密封腔室進行沖洗，沖洗后先用棉布將腔室擦拭干凈，再用綢布對腔室進行清潔；將機械密封處泵軸涂抹硅油，以利于安裝時機械密封順利推進工作位，推進過程中防止機封與泵軸之間膠圈脫落；固定機封靜環端蓋螺栓時盡量使用力矩扳手，使各螺栓裝配受力均勻。

圖3 集裝式機械密封（圖片來源網絡）

2.運行

（1）投運前檢查：給水泵投運前檢查機械密封水暢通，運行中注意控制機械密封水溫度，防止水溫過高氣化，影響機械密封效果；

（2）給水泵振動監測：升負荷過程中注意給水泵振動情況，振動變化較大時，適當控制升負荷速率;

（3）機械密封泄漏監測：運行中注意觀察機械密封泄漏情況，一般滴漏情況下機械密封尚能正常運行，應加強小機潤滑油系統取樣化驗，防止油中進水或者乳化。當機封處呈線性滴漏時，機封失效，應進行更換。

3.檢修

（1）更換要求：集裝式機械密封一般連續工作壽命為1年或根據使用說明書要求，在給水泵檢修中應給與更換。

（2）嚴密性試驗：機械密封出廠前要進行嚴密性試驗，實驗合格后方可出廠，一般電廠不具備機械密封檢修試驗條件，建議拆除的舊機封返廠維修。

（3）存放要求：倉庫儲存機械密封應放在干燥處存放，長時間存放時，建議將機封鎖扣松開，使機封內部彈簧處于自由狀態，防止彈簧長期處于壓緊狀態而失效。

（4）鏡面檢查：如給水泵在檢修時，機械密封運行時間較短，應對機械密封動靜環進行鏡面檢查，鏡面無磨花和劃痕可繼續使用，并對所有密封膠圈進行更換，方可進行復裝。

結束語

機械密封泄漏原因較多，各廠需要在使用過程中不斷總結經驗，使用上按照廠家要求標準執行，就能有效降低機械密封泄漏率，延長使用壽命。