湛江發(fā)電廠4臺(tái)300 MW機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組配備了2臺(tái)凝結(jié)水泵，一、二期工程都采用了沈陽(yáng)水泵廠生產(chǎn)的LDTN型立式凝結(jié)水泵。一期工程采用了六級(jí)葉輪泵，二期工程由于增加了凝結(jié)水精處理系統(tǒng)，系統(tǒng)阻力增大，故采用了七級(jí)葉輪泵。8臺(tái)凝結(jié)水泵軸端密封形式均為軟填料密封形式，需要外供注水密封，以防真空泄漏。填料函處設(shè)有冷卻室，當(dāng)工作介質(zhì)溫度大于80 ℃時(shí)，需外供冷水冷卻。

　　這種軟填料密封存在以下幾個(gè)主要缺點(diǎn)：a)填料密封經(jīng)常發(fā)生泄漏，影響凝結(jié)水質(zhì)，致使凝結(jié)水含氧量經(jīng)常超標(biāo)，加大了除氧器除氧負(fù)荷，在高負(fù)荷工況下容易造成鍋爐給水含氧量超標(biāo)，威脅到機(jī)組安全運(yùn)行;b)填料經(jīng)常被磨損甚至燒毀，影響了機(jī)組的真空，降低機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性;c)盤(pán)根處的軸套經(jīng)常磨損，軸套和填料需要經(jīng)常更換，維護(hù)工作量大，設(shè)備檢修時(shí)間長(zhǎng)，設(shè)備無(wú)備用時(shí)間長(zhǎng)，降低了機(jī)組安全性。? 1凝結(jié)水泵基本結(jié)構(gòu)及泵組有關(guān)參數(shù)

　　1.1凝結(jié)水泵的基本結(jié)構(gòu)

　　9LDTN型凝結(jié)水泵由泵筒體、工作部分和出水部分三大部分組成，凝結(jié)水泵軸端密封設(shè)計(jì)在出水部分。凝結(jié)水泵每級(jí)有一個(gè)水潤(rùn)滑的氟樹(shù)脂軸承，用作對(duì)泵軸的軸向定位并且支承泵軸的徑向力，軸承間隙為0.15～0.40 mm。凝結(jié)水泵的軸端填料密封原設(shè)計(jì)有供密封水系統(tǒng)，填料函設(shè)有冷卻水室，并設(shè)有填料函卸壓孔，正常運(yùn)行中通過(guò)卸壓孔可將軸封腔內(nèi)力降低。凝結(jié)水泵軸端密封示意圖如圖1所示。?

　　1.2凝結(jié)水泵有關(guān)參數(shù)

　　型號(hào)為9LDTN-7;出口壓力為3.0～3.5 MPa;[JP]進(jìn)口壓力為-60～80 kPa;填料冷卻水壓力為500 kPa;密封水壓力為2.5～3.0 MPa;填料腔壓力約為980 kPa;介質(zhì)為清水，水溫為40～60 ℃;原填料規(guī)格為高水基18 mm×18 mm;軸套直徑為20 mm;泵軸總長(zhǎng)為6 461 mm。

　　1.3驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)有關(guān)參數(shù)

　　型號(hào)為YLST-500-4;轉(zhuǎn)速為1 487 r/min;功率為1 MW;電動(dòng)機(jī)下軸承型號(hào)為6226;設(shè)計(jì)允許徑向跳動(dòng)為0.09 mm。? 2機(jī)械密封的選型及改造方案

　　2.1機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　改造所選用的機(jī)械密封為集裝式機(jī)械密封，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。主要由組合軸套與定位圈、動(dòng)環(huán)、靜環(huán)、補(bǔ)償環(huán)、彈簧O形密封圈和壓蓋等組成。?

　　機(jī)械密封的主要參數(shù)如下：允許線速度不大于20 m/s;允許徑向跳動(dòng)為0.5～0.7 mm;允許軸向跳動(dòng)1～2 mm;溫度不大于230 ℃;壓力不大于1.96 MPa。

　　2.2改造的方案及范圍

　　凝結(jié)水泵軸端密封改造方案：

　　取消填料密封，改造為無(wú)泄漏無(wú)損耗單端面集裝式機(jī)械密封。

　　凝結(jié)水泵的改造范圍：

　　a)對(duì)泵體本身結(jié)構(gòu)不做任何改動(dòng)，保留原有軸套，但要保證軸套外徑尺寸為φ120-0.04-0.08mm，外表面粗糙度Ra不超過(guò)6.3μm;

　　b)將填料腔外端面的壓蓋螺栓孔由2個(gè)增加至4個(gè)，以保證機(jī)械密封安裝時(shí)壓蓋受力均勻;

　　c)取消填料、分水環(huán)、填料壓蓋;

　　d)保留原有的外部循環(huán)管路系統(tǒng)，該系統(tǒng)僅在啟動(dòng)時(shí)使用，正常運(yùn)行時(shí)可關(guān)斷填料腔冷卻水;

　　e)從機(jī)械密封內(nèi)沖洗口接一根公稱(chēng)通徑8 mm管子并入原卸壓孔，并安裝球閥進(jìn)行控制。? 3泵軸擺動(dòng)和竄動(dòng)對(duì)機(jī)械密封的影響LDTN型凝結(jié)水泵為立式懸掛方式，泵和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子重量均由電動(dòng)機(jī)上面的推力瓦所承擔(dān)。正常工況下，電動(dòng)機(jī)上下軸承及凝結(jié)水泵氟樹(shù)脂軸承只對(duì)泵組轉(zhuǎn)子起徑向定位作用，對(duì)于機(jī)械密封有損害的擺動(dòng)主要為徑向擺動(dòng)和軸向竄動(dòng)。若徑向擺動(dòng)和軸向竄動(dòng)超出了機(jī)械密封允許跳動(dòng)范圍，就會(huì)損壞機(jī)械密封。對(duì)于凝結(jié)水泵以下可能發(fā)生的兩種最?lèi)毫庸r對(duì)機(jī)械密封影響最大，一種是泵與電動(dòng)機(jī)軸以電動(dòng)機(jī)下滾動(dòng)軸承為支點(diǎn)作圓錐形擺動(dòng);另一種則是以電動(dòng)機(jī)下軸承和水泵首級(jí)的氟樹(shù)脂軸承為支點(diǎn)作圓弧形擺動(dòng)。

　　3.1泵軸作圓錐形擺動(dòng)對(duì)機(jī)械密封的影響

　　如圖3所示，泵軸可能發(fā)生的最大擺動(dòng)幅度取決于泵組首級(jí)(最下面一級(jí))氟樹(shù)脂軸承的徑向間隙。根據(jù)廠家提供的標(biāo)準(zhǔn)，9LDTN型凝結(jié)水泵氟樹(shù)脂軸承允許最大使用間隙為0.4 mm，考慮到在氟樹(shù)脂軸承磨損后仍不至于損壞機(jī)械密封，根據(jù)以往檢修經(jīng)驗(yàn)，取首級(jí)氟樹(shù)脂軸承徑向間隙為2 mm。根據(jù)三角形相似原理計(jì)算，在機(jī)械密封處軸的跳動(dòng)上限值為0.24 mm，再考慮電動(dòng)機(jī)下滾動(dòng)軸承本身的徑向游隙，設(shè)定為0.1mm(對(duì)于6226軸承而言已是損壞間隙)，那么可以得到機(jī)械密封處軸最大跳動(dòng)為0.34 mm。而所選機(jī)械密封允許的徑向跳動(dòng)為0.5～0.7 mm，所以泵軸作圓錐形擺動(dòng)不會(huì)損壞機(jī)械密封。

　　3.2泵軸作圓弧形擺動(dòng)對(duì)機(jī)械密封的影響

　　如圖4所示，假設(shè)泵組啟停或特殊工況下作此種擺動(dòng)，那么可能引起的最大擺動(dòng)幅度取決于中間軸承的間隙，同樣設(shè)定為2 mm，利用近似三角形相似原理計(jì)算，可以得到機(jī)械密封處泵軸徑向跳動(dòng)值為0.46 mm。同樣，泵軸作圓弧形擺動(dòng)也不泵軸垂直懸掛于電動(dòng)機(jī)的推力瓦上，泵軸的軸向跳動(dòng)由于有電動(dòng)機(jī)上滾柱軸承和下滾動(dòng)軸承及推力瓦的軸向制約，其軸向竄動(dòng)值必然在軸承軸向游隙范圍內(nèi)。機(jī)械密封所允許的軸向跳動(dòng)為1～2 mm，而滾動(dòng)或滾柱軸承的軸向游隙遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于此允許值。

　　4. 機(jī)械密封安裝的注意事項(xiàng)

　　因改造所選用的是集裝式單端面機(jī)械密封，安裝相對(duì)較簡(jiǎn)單，不需要對(duì)泵體進(jìn)行任何的改造，機(jī)械密封改造的工作量較小。但在改造過(guò)程中需要注意以下事項(xiàng)：

　　a)檢查凝結(jié)水泵原盤(pán)根軸套外周的橢圓度，橢圓度過(guò)大必須更換。因?yàn)闄C(jī)封軸套需套在此軸套上，其配合處靠O形圈密封，軸套的橢圓度過(guò)大會(huì)影響O形圈與軸套的接觸，引起此處泄漏。

　　b)盤(pán)根軸套與泵軸的密封必須可靠無(wú)泄漏，若盤(pán)根軸套與泵軸之間密封泄漏，也將影響凝結(jié)水水質(zhì)及機(jī)組真空。

　　c)凝結(jié)水泵原填料腔外端面平面需要上車(chē)床進(jìn)行加工。為了保證與機(jī)械密封靜環(huán)壓蓋的結(jié)合面接觸良好，最好將填料腔外端面高出的凸緣部分進(jìn)行車(chē)削。

　　d)安裝機(jī)械密封時(shí)，在靜止密封位置使用質(zhì)量良好的密封膠，防止泄漏。

　　e)機(jī)械密封就位后，必須在泵與電動(dòng)機(jī)對(duì)好中且裝好聯(lián)軸器后才固定靜環(huán)壓蓋及動(dòng)環(huán)，最后才將定位卡取開(kāi)。否則，聯(lián)軸器對(duì)中調(diào)整和聯(lián)接會(huì)引起徑向擺偏和軸向的上抬，不但會(huì)影響機(jī)械密封動(dòng)靜環(huán)密封面的接觸，還會(huì)改變機(jī)械密封動(dòng)靜環(huán)的接觸緊力，接觸緊力過(guò)大會(huì)燒毀機(jī)械密封。

　　f)機(jī)械密封的回水管必須接回泵的入口。因?yàn)樵谏蠈?dǎo)軸承處有一軸封漏水泄壓孔，它起到保證機(jī)械密封腔室內(nèi)的壓力不大于490 kPa的作用，同時(shí)，將回水管接到壓力較低處，可以形成流動(dòng)，以便能及時(shí)將機(jī)械密封的動(dòng)靜密封面因摩擦而產(chǎn)生的熱量帶走。?

　　5. 改造的效果及效益

　　湛江發(fā)電廠到目前為止已將8臺(tái)凝結(jié)水泵全部改造完畢，從2001年第1臺(tái)改造后運(yùn)行至今，未出現(xiàn)過(guò)軸端密封泄漏和機(jī)械密封損壞情況，凝結(jié)水含氧的質(zhì)量濃度由原來(lái)最大的35μg/L下降至合格范圍內(nèi)(1.8μg/L)。經(jīng)過(guò)幾年運(yùn)行實(shí)踐證明，凝結(jié)水泵軸端機(jī)械密封改造是成功的。

　　據(jù)了解，凝結(jié)水泵原采用的填料價(jià)格約為6 000元/kg，湛江發(fā)電廠平均每臺(tái)凝結(jié)水泵每年需要更換3次填料，每次更換需用填料1.5 kg左右，每臺(tái)凝結(jié)水泵需用的材料費(fèi)為2.7萬(wàn)元/a。每臺(tái)泵更換填料的人工費(fèi)750元/a。那么，8臺(tái)凝結(jié)水泵每年則需要總費(fèi)用22.2萬(wàn)元。而采用的進(jìn)口機(jī)械密封每套約5.6萬(wàn)元，兩年即可收回成本。因所采用的機(jī)械密封正常運(yùn)行時(shí)基本無(wú)損耗，壽命至少一個(gè)大修期(4年)以上，所以從經(jīng)濟(jì)的角度看，改造也是劃算的。