朱良君，龍顏長，馬聰，王勇，于鵬峰，李國敏

（1.華電電力科學研究院有限公司，浙江 杭州 310030；2.華電國際電力股份有限公司天津開發(fā)區(qū)分公司，天津 300450）

水泵中運用密封技術(shù)需保證動環(huán)固定泵軸與靜環(huán)固定泵殼之間有著緊密的連接，運用機械密封技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對斷面的有效密封，離心泵機械密封通常由墊片、壓蓋、靜環(huán)密封圈、靜環(huán)、動環(huán)、動環(huán)密封圈、推環(huán)、彈簧元件以及傳動座組成。密封系統(tǒng)中彈簧作為主要元件構(gòu)成的則是緩沖補償機構(gòu)，以靜環(huán)密封圈以及動環(huán)密封圈為主要元件構(gòu)成的則是輔助密封圈，輔助密封圈的主要作用就是進行輔助密封，動環(huán)密封圈則可以有效防止介質(zhì)因為動環(huán)軸的作用而發(fā)生泄漏。離心泵機械密封可以有效發(fā)揮密封作用，避免泄漏介質(zhì)。機械密封技術(shù)其次核心的技術(shù)原理是在平面貼附一層液體薄油，對流體壓力進行做工，實現(xiàn)動靜壓力的有效平衡。天津南港熱電項目擬建設(shè)3×350MW級超臨界循環(huán)流化床燃煤鍋爐+3×CCB170-24.2/5.0/1.8/0.15雙抽背壓機，機組發(fā)電容量510MW，凝結(jié)水泵采用某水泵廠制造的NLO 350-400×i型筒袋型立式多級離心泵，按凝結(jié)水量2×110%配置，凝結(jié)水泵用于將凝汽器內(nèi)的凝結(jié)水及機組補水送至低壓除氧器，同時向汽輪機三級減壓減溫器及其他減溫器提供減溫水，凝結(jié)水還向電動給水泵、汽動給水泵前置泵的密封水。因此，凝結(jié)水泵的高效穩(wěn)定運行將成為本項目機組凝結(jié)水系統(tǒng)及給水系統(tǒng)的穩(wěn)定提供了良好的保障，在進行凝結(jié)水系統(tǒng)調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段凝結(jié)水泵機械密封水、軸承冷卻水系統(tǒng)有一定的缺陷。本文提出對凝結(jié)水泵機封密封水的改進方案，在保證設(shè)備安全穩(wěn)定運行的前提下，提高設(shè)備系統(tǒng)的自動化水平，保障凝結(jié)水泵的安全經(jīng)濟運行，并提高設(shè)備穩(wěn)定性。

1 凝結(jié)水泵設(shè)備系統(tǒng)描述

1.1 凝結(jié)水泵參數(shù)

該機組凝泵為立式雙層殼體結(jié)構(gòu)，單基礎(chǔ)安裝，NLO 350-400×i型筒袋型立式多級離心泵，泵首級葉輪前加置誘導輪，雙吸結(jié)構(gòu)，軸向?qū)~，水泵內(nèi)部葉輪結(jié)構(gòu)如圖1所示。水泵吸入口位于泵體基礎(chǔ)下，水泵出口在泵體基礎(chǔ)上，水泵具有良好的汽蝕性能。凝結(jié)水泵設(shè)計流量為838t/h，揚程130m，效率為83.2%，轉(zhuǎn)速1480r/min，軸功率357.3kW，必需汽蝕余量≤3.2m。

圖1 水泵內(nèi)部葉輪結(jié)構(gòu)圖

1.2 機封密封水及沖洗水布置

該凝結(jié)水泵采用集裝式單端面機械密封，機封與機封函體連接，需接沖洗水，沖洗水與機封密封水為同一水源，水源可以外接冷卻水，也可以從泵出水母管引出。凝結(jié)水泵首次啟動前密封水采用除鹽水，由化水系統(tǒng)除鹽水來，凝結(jié)水泵啟動后，密封水采用水泵出口母管供水，密封水由泵本體回收，密封水水壓0.3MPa，密封水量需保證在啟泵前機封出口有液體呈滴狀流出。沖洗水進水壓力為0.25～0.4MPa，外供水水量為0.6～1.0m3/h，溫度小于38℃，出水應(yīng)保證其回水壓力在0.1～0.2MPa。水泵軸承冷卻水為閉式水系統(tǒng)來，啟動前需先打開軸承冷卻水閥門，保障軸承冷卻水管路是否暢通，凝結(jié)水泵機封水、沖洗水及冷卻水參數(shù)見表1。

表1 凝結(jié)水泵機封水、沖洗水及冷卻水參數(shù)

機封結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要包括軸套1、靜環(huán)2、動環(huán)3，其中動環(huán)3和靜環(huán)2的軸向接觸面，經(jīng)高精度研磨后，在密封部件中彈簧的作用下，保證了嚴密的軸向密封，極小的摩擦面間隙節(jié)流作用使液體的泄漏減少到很少的程度，保證泵輸送效率、摩擦面的潤滑和冷卻。圖中F為沖洗水進口，F(xiàn)，為沖洗水出口，Q為機封密封水進口。

圖2 凝結(jié)水泵機封水、沖洗水結(jié)構(gòu)圖

2 調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)的問題

凝結(jié)水泵機封水系統(tǒng)示意圖如圖3所示，在該系統(tǒng)中，共兩路密封水源，在啟動凝結(jié)水泵初期，由除鹽水實現(xiàn)密封與沖洗，0.5～0.6MPa除鹽水自除鹽水系統(tǒng)來，通過控制調(diào)節(jié)閥5b、5c的大小控制沖洗水壓力，將啟泵前壓力控制在0.25～0.40MPa，通過控制調(diào)節(jié)閥5a的大小控制進入機封密封水量，開至機封處有密封水溢出即可。當啟動凝結(jié)水泵之后，待凝結(jié)水泵出口壓力增加至大于除鹽水壓力后，打開截止閥1b，關(guān)閉截止閥1a，切換至凝結(jié)水出口自密封。

圖3 凝結(jié)水機封水系統(tǒng)示意圖

在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)，當密封水由除鹽水切換至凝結(jié)水泵出口水源時，需運行人員到就地進行切換，并同時對調(diào)節(jié)閥的開度進行調(diào)整，使得密封水壓力維持在0.25～0.40MPa。但隨著機組負荷的變化，凝結(jié)水泵轉(zhuǎn)速將作同步變化，凝結(jié)水出口壓力同時會隨著轉(zhuǎn)速的提高而呈現(xiàn)上升趨勢，密封水壓力及流量也隨之提高，偏離設(shè)計工況下的壓力運行，將會對機封系統(tǒng)產(chǎn)生一定的損壞。此時，若需調(diào)整機封壓力，運維人員需至就地進行手動操作調(diào)節(jié)閥，凝結(jié)水出力隨著機組負荷的變化而變化，此密封水系統(tǒng)無法實現(xiàn)自動調(diào)整，大大增加了生產(chǎn)運行人員的工作量及設(shè)備運行的風險性。

3 改進方案

3.1 方案一：增加自力式壓力調(diào)節(jié)閥

此凝結(jié)水系統(tǒng)中，機封沖洗水和機封密封水來源不同，設(shè)置兩路水源的主要目的是保證設(shè)備運行及停機各階段沖洗水可切換并在停機后停用，密封水不中斷，并控制水壓及水量。在該機封系統(tǒng)中，沖洗水接入機封動環(huán)與靜環(huán)結(jié)合面，密封水接入靜環(huán)底部密封腔，當沖洗水不中斷時，沖洗水也能實現(xiàn)機封密封功能。為簡化管路，當沖洗水連續(xù)不斷提供時，可切斷密封水管路，避免密封管路長期漏水。針對本凝結(jié)水泵機封系統(tǒng)提出如下改進方案，為解決凝結(jié)水泵轉(zhuǎn)速變化造成的凝結(jié)水出口壓力變化，導致密封水流量壓力不穩(wěn)定的現(xiàn)象，擬將凝結(jié)水路節(jié)流孔板改為自力式壓力調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)閥后壓力控制，通過調(diào)整自力式壓力閥彈簧開度，將閥后壓力穩(wěn)定控制在0.3～0.4MPa，可大大提高機封水壓力的穩(wěn)定性。改造后的機封水系統(tǒng)如圖4所示，同時，在系統(tǒng)機封水管路中增加壓力開關(guān)，當密封水壓力低于0.25MPa時低壓報警，壓力高于0.4MPa時高壓報警。此方案中，主要是更換自力式壓力調(diào)節(jié)閥，改造方便，機械式壓力調(diào)節(jié)閥裝卸簡便，價格便宜，調(diào)整方便，可作為此凝結(jié)水系統(tǒng)改造的首選方案。

圖4 增加自力式壓力調(diào)節(jié)閥改造后凝結(jié)水機封水系統(tǒng)示意圖

3.2 方案二：增加電磁閥及壓力變送器

此凝結(jié)水泵密封水系統(tǒng)關(guān)鍵問題為凝結(jié)水泵轉(zhuǎn)速變化造成的凝結(jié)水出口壓力變化，導致密封水流量壓力不穩(wěn)定的現(xiàn)象，另一種解決方案是將節(jié)流孔板更換成電磁驅(qū)動閥，如圖5所示，同時增加壓力變送器，在電磁閥與壓力變送器之間實現(xiàn)邏輯聯(lián)鎖控制，當密封水壓力較高時，電磁閥接受壓力信號向下降低開度降低壓力，當密封水壓力較低時增加開度提高密封水壓力，將密封水壓力控制在比較穩(wěn)定的范圍內(nèi)。此方案改造可以大大增加密封水系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定性，但由于電磁閥及壓力變送器之間的聯(lián)鎖，此項改造費用將會較高。

圖5 增加電磁閥及壓力變送器后凝結(jié)水機封水系統(tǒng)示意圖

3.3 方案三：增加電磁閥及氣動三通切換閥

在方案二的基礎(chǔ)上，為進一步實現(xiàn)自動密封水自動切換，增加氣動三通切換閥，如圖6所示，通過氣動閥兩端的壓力值實現(xiàn)三通閥的自動切換，氣動閥切換可實現(xiàn)快速切換，無擾切換，當啟動凝結(jié)水泵后，當凝結(jié)水泵轉(zhuǎn)速達到三通閥切換壓力時實現(xiàn)三通閥自動切換，有效保證了系統(tǒng)密封水壓力的穩(wěn)定。但此方案對管路系統(tǒng)的改動較大，同時增加的設(shè)備更多，改造費用更高。

圖6 增加電磁閥及氣動三通切換閥凝結(jié)水機封水系統(tǒng)示意圖

4 結(jié)語

針對在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)的密封水系統(tǒng)管道系統(tǒng)的缺陷進行分析，提出三種基于密封水系統(tǒng)改造的方案，可有效保障設(shè)備安全經(jīng)濟運行，并提高檢修維護的可操作性，進一步提高了設(shè)備系統(tǒng)自動化水平，保障了凝結(jié)水泵的安全經(jīng)濟運行，大大減輕了人工操作負擔。