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【摘 要】田集发电厂二期自投产以来，给水泵机械密封多次出现漏水、漏汽现象，使用小时数较短同时给人身和设备带来安全隐患。据统计，截止至2017年底，二期四台给水泵平均使用寿命为5950小时，远低于其使用标准8000小时，造成机组非计划减负荷事件时有发生。田集电厂汽机专业利用精益管理工具，全面细致分析，查找原因，得出机械密封冷却水系统在设计上存在缺陷以及动环旋转环组件的动环与轴套联接不良设计缺陷。通过对机械密封冷却水滤网改造换型，改进机械密封动环旋转环与轴套的联接方式，延长了给水泵机械密封的使用小时数，保证了机组长期安全高效运行。
【关键词】机械密封泄漏原因分析;对策制定;实施效果
中图分类号： TH311 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）25-0046-003
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.25.021
1 给水泵机械密封使用现状
1.1 设备简述
田集发电厂二期3、4号超超临界燃煤机组是“皖电东送”的主力电厂，分别于2013年12月22日、2014年4月28日投入商业运行。每台机组配置了两套50%BMCR容量汽动给水泵组（型号：HPT350-370M-6S;轴端采用机械密封的方式）。给水泵整体结构见图1。
1.2 机械密封使用现状
田集发电厂二期3、4号机组从2017年1月份开始，3A、3B、4A和4B给水泵机械密封相继出现多次不同程度漏水、漏汽现象，给人身和设备带来安全隐患，需解列给水泵检查更换机械密封，影响机组负荷率。2017年1月～2017年12月二期4台给水泵共更换机械密封19次，机械密封的平均使用小时数见表1。
在《JB/T6614—2011锅炉给水泵用机械密封技术条件》中规定：在正确执行安装与使用要求的情况下，使用期不低于8000小时。2017年3、4号机给水泵机械密封的平均使用小时数分别为5060、6840小时，远低于8000小时，机械密封平均使用小时数短，更换频繁。
2 机械密封泄漏原因分析
2.1 机械密封结构及分析
第一部分是由动环和静环组成密封端面，有时也称为摩擦副。
第二部分是由弹性原件为主要零件组成的缓冲补偿机构，其作用是使密封端面紧密贴合。
第三部分是辅助密封圈，其中有动环和静环密封圈。
第四部分是使动环随轴旋转的传动机构。机械密封结构图见图2。
从结构上看影响机械密封寿命的因素主要有：静环与静环座间密封失效、动环与轴套间密封失效、轴套与轴间密封失效、摩擦副密封失效。
2.2 机械密封失效情况统计
对2017年出现的17次故障机械密封进行解体检查，各次密封失效部位进行统计如表2。
由表2可以看出，摩擦副密封失效占到机械密封失效总份额的89.4%，是造成给水泵机械密封使用小时数偏短的主要问题。只要解决此问题，就能确保机械密封的使用小时数得以延长。
2.3 机械密封失效原因之机械密封冷却水系统设计缺陷
原给水泵厂家设计的机械密封冷却水系统只有一个滤网，且通流量较小，易导致机械密封冷却水温度过高，致使摩擦副密封面间冷却介质汽化，密封面將干磨擦而损坏，从而使摩擦副密封失效。对2017年各负荷段给水泵机械密封冷却水平均温度统计见表3。
密封冷却水温过高冷却介质汽化，使机械密封动、静环密封面干摩擦，长时间运行使摩擦副密封损坏失效。
2.4 机械密封失效原因之旋转环与轴套联接不良
机械密封旋转环与轴套联接不良，脱开后将使弹簧压紧增大造成动、静环压力增大，长期运行使其密封面磨损，密封失效。汽机专业对2017年失效机械密封解体检查，发现动环旋转环锁定槽脱离轴套锁定螺钉，动环旋转环与轴套已脱开，长时间运行使动、静环密封面磨损，导致摩擦副密封失效
3 对策制定
针对冷却水系统缺陷和动环旋转环组件缺陷这两个要因，制定如下对策。
3.1 冷却水系统缺陷对策
目前，我厂二期给水泵采用单一滤网结构，即整个机械密封冷却水回路中只有一个滤网，流程为机械密封水经过机械密封、冷却器、滤网再回到机械密封。从实际运行情况分析，冷却水量不足。另外，在单一滤网堵塞情况下，冷却水量减少，效果变差，且单滤网无法在线清洗，给设备安全运行带来较大不稳定因素。
根据现场情况，将单滤网改为可在线切换双滤网结构，同时增加滤网通流面积。两个滤网并联布置，前后均有隔离阀，无论其中哪一只滤网堵塞，都可以实现在线隔离清洗;冷却水管道上增加了温度测点，根据水温的变化及时安排滤网。增大滤网通流面积，既增加冷却水流量，也进一步降低滤网堵塞的可能性。
3.2 动环旋转环组件缺陷对策
二期给水泵机械密封动环旋转环与轴套之间采用防转螺钉和防转槽连接方式，且止动部位厚度仅为4mm，当轴向力变化时防转螺钉极易从防转槽中脱出错开而难以回到原位，增加动静环之间紧力，长时间运行使动静环密封面磨损。
为防止旋转环与轴套脱开，经过调研厂家和同行，决定将防转螺钉和防转槽的连接方式改为螺钉固定方式，使其成为一体，从根本上解决了脱开问题。
4 实施后效果
4.1 机械密封冷却水系统改造后的效果
对二期给水泵机械密封冷却水滤网改进后，效果显著，冷却水温度下降明显。2018年4月～5月实际测得4台给水泵在各负荷段密封冷却水平均温度如表4。
可以看出，改造后密封冷却水温度远低于70℃，符合标准要求。避免了摩擦副因冷却介质温度过高发生汽化，进而造成动、静环密封面干磨损坏的问题，保证了摩擦副的密封效果。
4.2 机械密封动环旋转环与轴套联接方式改进后效果
2018年3月底完成二期给水泵机械密封动环旋转环与轴套连接方式改造工作，5月份利用调停检修机会对3号机2台给水泵机械密封进行解体检查，发现动环旋转环与轴套连接牢固可靠，未发生脱开现象。联接方式改造前、后示意图如图3。
4.3 机械密封改进后的使用小时数
经过对3号机给水泵机械密封及其冷却水系统改造换型后，给水泵机械密封未发生因冷却水温度高导致的机械密封漏水及动环与轴套脱开现象，其使用小时数得以延长，自2018年6月至2019年5月统计数据如表5。
5 结束语
经过对700MW机组给水泵机械密封使用时间短，在线运行时机械密封失效，给水泵被迫退出运行，影响了机组的长期安全稳定运行这一问题，汽机专业团队认真分析影响机械密封使用时间短的主要因素，并针对机械密封冷却水设计缺陷和机械密封动环旋转环与轴套联接不良这两个主要症结，采取对应的措施进行改进，延长了机械的使用小时数，保障了机组的长期安全稳定运行，为其他类似给水泵机械密封使用小时数短的解决提供了参考方案。
【参考文献】
[1]《锅炉给水泵用机械密封技术条件》（JB/T6614—2011），中华人民共和国机械行业标准.
[2]《HPT350-370-6S卧式多级双壳体离心泵说明书》，上海电力设备修造厂编制.
[3]《机械密封的安装、使用说明书》，沈阳一新公司编制.