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41/4″T8BID型机械密封的改进 |
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作者：河南焦作电厂 李敬超 |
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内容提要：本文针对41/4″型机械密封故障情况，从多方面进行了分析，找到了问题的根源，通过改进使问题得到了彻底解决。本文从原因分析和改进措施上都有许多创新之处，对其它同类型的设备有很大借鉴价值。
关键词：机械密封改进静环；冷却腔；前置泵
一 概况
焦作电厂三期2×200MW汽轮发电机组的给水泵为DG750-180调速给水泵组，它由前置泵和主给水泵组成，前置泵的型号为FAIB56（乃上海电力修造厂测绘英国“韦尔”公司的产品）。其轴封装置采用机械密封，型号为41/4″T8BID。机械密封由中英合资的天津克兰公司提供。#5、#6机组分别于91年和92年相继投产，自投运以来该前置泵机械密封存在的问题较多，突出表现在泄露频繁，使用寿命过短。据统计，95年一年，我厂该型泵4台共更换机械密封在20套以上，这一方面威胁机组的安全运行，另一方面造成极大的经济浪费。由于这一问题在其它电厂也普遍存在着，故应属于设计制造上的问题。
二 原因分析
1) 故障现象：
95年中，我们对T8BID型机械密封的故障情况进行了统计，平均每对磨擦副的使用寿命不足三个月，其失效原因均是由严重的磨损所致。尤其是碳石墨动环，其磨损高度达5mm多，磨损率高达0.2mm/100h。除了严重的磨损之外，静环密封面上还有径向裂纹。
1）磨损的碳粉随泄漏水带出沉积在轴套及端盖外侧。
2) 原因分析：
根据机械密封的故障现象，分析其原因有以下几点：
2.1动静环材质组合不当，动环的材质为碳石墨M106K，静环的材质为镍硬优质铸铁，由于国产铸铁的致密率不够，导致碳石墨的磨损率极高。
2.2由于原来的冷却方式设计不合理，致使密封面高磨擦，因磨擦热使静环产生过在的热应力而在密封表面引起细小的径向裂纹，这些裂纹似一系列的切削刃作用在碳石墨上使密封环的磨损加剧。（机械密封的原冷却结构见图1）
冷却水分为两路，一路进入冷却腔室，冷却从轴外圆周的狭小间隙中漏出的热水，另一路从端盖上部进入静环背部槽道从下部流出，冷却静环，这种结构有以下几个缺点：
2.2.1冷却不彻底
因冷却水流入冷却腔和静环背部，这样必存在一个传热温差，再者冷却水通入静环背部，这使得密封面冷却不彻底。
2.2.2在动静环所处的腔室之外，容易形成死水区，这样动静环处产生的热量不能及时带走，同时也缺乏对动静环磨损杂质的冲洗，而杂质的存在又加剧动静环的磨损，只有泄露后，杂质才被冲出端盖外侧，这与故障现象中所述的端盖外侧沉积石墨粉垢相吻合。
2.2.3由于动静环密封面缺乏充分的冷却，且又容易积存杂质，这将影响动静环间润滑液膜的形成，冷却不佳还容易使润滑液膜的汽化。
三 T8BID型机械密封的改进
通过我们对机械密封故障的分析，找出了故障的原因，针对这些原因我们采取了以下改进措施：
1、动静环的选材合理化：
静环采用不锈钢镶嵌硬质合金，这种结构使用效果好，而且降低了加工难度和成本，见图2。
在静环的密封面周围增设6至8个φ4的小孔使冷却水直接到达密封面，以便充分冷却摩擦热，形成润滑液膜。
动环采用进口碳石墨，日本东洋公司的KC170，这种材料经实践证明是不错的，动环的结构见图3。
2、装置冷却系统的改进
从凝结水泵出口的洁净压力水分为两路对机械密封进行冷却，见图4、图5。一路直接进入腔室1，冷却进入动静环密封面的热水。另一路通过调整门、滤网，从静环上的φ4小孔进入动静环的密封面进行冷却和冲洗。该路冷却水不设回水，它直接进入泵内的主给水中。调整门的作用是保证冷却水压力始终比泵内压力高0.1~0.2 Mpa。这样一方面可以保证密封面得到充分的冷却和冲洗，另一方面不致使大量的冷却水进入泵内而降低给水温度。通过以上这些措施之后，机械密封的不足之处得到了完善。
四 效果检查：
改进后的机械密封取得了满意的效果，达到了无泄漏的程度，而且经过一年多的运行，未发生任何异常。今年4月28日，#6机组转入大修，前置泵解体后检查机械密封未发现问题，每台累计运行6个多月，静环磨损量不到0.02mm，动环的磨损量也仅0.2mm多,由此可以估算改进后的机械密封使用寿命至少在6年以上,也就是可以连续运行两个大修周期而无需检修和更换,这比我们予先所期望的要好得多。
改进后的机械密封与改进之前相比，其经济效果也是显而易见的。改进之前使用寿命不足三个月，九五年四台该型前置泵共耗用机械密封在20套以上，每套价格1500元，这样仅备件费用就在三万元以上，加上检修费，加班费，则每年的经济损失近4万元。改进型机械密封每套价格3000余元，而其使用寿命在6年以上，这样改进后可节约十万余元的资金（六年内无需检修和更换）。另外，改进后使得给水泵的检修维护工作量大大减少，安全性大大提高，而这些均是企业所渴望得到的。(end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(4/28/2007) |
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