楊 福

（中海石油舟山石化有限公司，浙江舟山 316000）

0 引言

某石化企業(yè)的熱電聯(lián)產(chǎn)裝置中，有3 臺(tái)高壓鍋爐給水泵是130 t/h 流化床鍋爐系統(tǒng)中的核心設(shè)備。該泵為沈陽水泵石化泵有限公司生產(chǎn)的BB4 型單殼徑向剖分兩端支撐式多級(jí)離心泵；由高壓蒸汽透平驅(qū)動(dòng)；入口壓力0.5 MPa，出口壓力14 MPa，操作溫度160 ℃，介質(zhì)為除鹽水；軸封采用傳統(tǒng)的填料密封。因該泵需要定期停機(jī)更換填料，無法滿足裝置“長(zhǎng)周期”運(yùn)行的要求；在分析原有軸封結(jié)構(gòu)后，決定將原填料密封改造為機(jī)械密封。

1 原泵軸封結(jié)構(gòu)及運(yùn)行情況

該泵兩端填料密封函內(nèi)嵌在泵軸承箱的中間連接體上，填料為16×16 mm 碳纖維柔性石墨條，共4 層，中間帶隔水環(huán)，通過循環(huán)水對(duì)填料函進(jìn)行沖洗和潤(rùn)滑；填料壓蓋為兩半式，方便拆裝更換填料。填料函外設(shè)置翅片冷卻夾套，接循環(huán)水進(jìn)行冷卻。

由于填料密封的固有特性，需要適量的沖洗水外漏；同時(shí)，填料與軸套運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生相對(duì)摩擦，增加設(shè)備功耗，降低設(shè)備效率。填料磨損會(huì)使軸封泄漏量增大，必需定期停機(jī)更換填料和軸套。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每3～6 個(gè)月需進(jìn)行1 次檢修，維護(hù)成本高；除此之外，填料沖洗水無法回收對(duì)水資源造成極大浪費(fèi)。

2 軸封改造可行性分析

機(jī)械密封以泄漏量小、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，被大量應(yīng)用于各類機(jī)泵中，鍋爐給水泵中也有較好的應(yīng)用業(yè)績(jī)，可以滿足生產(chǎn)需求。為順利實(shí)現(xiàn)改造，盡量減少設(shè)備零部件的改動(dòng)，需要對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量，并由機(jī)械密封生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)提出最佳的密封腔體尺寸要求。對(duì)比情況（表1）。

表1 填料函尺寸與機(jī)械密封需求對(duì)比

從表1 的數(shù)據(jù)對(duì)比中，腔體外端面與軸承箱的距離排除了使用外置機(jī)械密封的可能性；腔體尺寸較小，無法滿足內(nèi)置機(jī)械密封的設(shè)計(jì)要求；原軸套通過螺紋鎖緊套固定，軸上螺紋在機(jī)封安裝時(shí)，易損傷軸套密封O 形圈。所以，依現(xiàn)在有條件，無法在原有填料腔體中進(jìn)行機(jī)械密封改造，需要將密封腔體尺寸擴(kuò)大。由于密封所在連接體屬單獨(dú)部件，故可以對(duì)連接體進(jìn)行改造，使其滿足機(jī)械密封安裝要求。

3 軸封改造方案

根據(jù)泵的運(yùn)行參數(shù)及介質(zhì)特性，最終確定采用多彈簧單端面平衡型集裝式機(jī)械密封（圖1），密封沖洗設(shè)置布水擋環(huán)，實(shí)行多點(diǎn)注水；機(jī)封動(dòng)環(huán)采用硬質(zhì)合金，并在密封端面開圓弧深槽，以增加密封面的潤(rùn)滑和冷卻效果；密封沖洗方案采用PLAN32（外沖洗），沖洗介質(zhì)為40 ℃的除鹽水。

圖1 機(jī)械密封結(jié)構(gòu)

為消除軸上螺紋對(duì)機(jī)封安裝的影響，方便機(jī)械密封定位，選用雙軸套結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)原軸套的專用備帽，保證軸肩光滑過渡。重新設(shè)計(jì)軸承箱的中間連接體（圖2），保持原有連接及安裝尺寸不變；材質(zhì)選用ZG250，去除冷卻水腔，增加加強(qiáng)筋板來提高連接體剛性；根據(jù)機(jī)械密封尺寸，設(shè)計(jì)密封腔體結(jié)構(gòu)；另外，設(shè)計(jì)可拆卸的喉部節(jié)流襯套，以保證密封沖洗水的冷卻效果，降低沖洗水用量；沖洗水通過襯套，直接進(jìn)入泵體內(nèi)，不再外排造成浪費(fèi)。

4 改造后運(yùn)行效果

該汽動(dòng)給水泵完成軸封改造后，運(yùn)行狀態(tài)良好，振動(dòng)、溫度都在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。軸封零泄漏，除去了循環(huán)水冷卻系統(tǒng)及填料沖洗水，并節(jié)約了循環(huán)水的用量，消除了沖洗水外漏引起的水資源浪費(fèi)；機(jī)械密封軸功率損失只有填料密封的5%～10%，提高了泵的運(yùn)行效率。該機(jī)械密封已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行一年有余，未發(fā)現(xiàn)泄漏痕跡，大大減少了設(shè)備停機(jī)次數(shù)，減少了設(shè)備維護(hù)量。

圖2 新中間連接體

5 結(jié)語

此次鍋爐水泵的軸封改造效果非常明顯，使得整個(gè)汽輪機(jī)及泵組可以長(zhǎng)周期連續(xù)運(yùn)行；同時(shí)，除去了填料冷卻水及外排沖洗水，節(jié)約了水資源消耗。機(jī)械密封在運(yùn)行工況穩(wěn)定，沖洗條件良好的情況下，其使用壽命基本＞10 000 h，且不會(huì)損害軸套等其他零件，大大減少了維修成本。