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9LDTN型凝结水泵轴端机械密封改造 |
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| 9LDTN型凝结水泵轴端机械密封改造 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-26 19:51:39  |
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湛江发电厂4台300 MW机组，每台机组配备了2台凝结水泵，一、二期工程都采用了沈阳水泵厂生产的LDTN型立式凝结水泵。一期工程采用了六级叶轮泵，二期工程由于增加了凝结水精处理系统，系统阻力增大，故采用了七级叶轮泵。8台凝结水泵轴端密封形式均为软填料密封形式，需要外供注水密封，以防真空泄漏。填料函处设有冷却室，当工作介质温度大于80 ℃时，需外供冷水冷却。
这种软填料密封存在以下几个主要缺点：a）填料密封经常发生泄漏，影响凝结水质，致使凝结水含氧量经常超标，加大了除氧器除氧负荷，在高负荷工况下容易造成锅炉给水含氧量超标，威胁到机组安全运行；b）填料经常被磨损甚至烧毁，影响了机组的真空，降低机组运行经济性；c）盘根处的轴套经常磨损，轴套和填料需要经常更换，维护工作量大，设备检修时间长，设备无备用时间长，降低了机组安全性。
1凝结水泵基本结构及泵组有关参数
1.1凝结水泵的基本结构
9LDTN型凝结水泵由泵筒体、工作部分和出水部分三大部分组成，凝结水泵轴端密封设计在出水部分。凝结水泵每级有一个水润滑的氟树脂轴承，用作对泵轴的轴向定位并且支承泵轴的径向力，轴承间隙为0.15～0.40 mm。凝结水泵的轴端填料密封原设计有供密封水系统，填料函设有冷却水室，并设有填料函卸压孔，正常运行中通过卸压孔可将轴封腔内压力降低。凝结水泵轴端密封示意图如图1所示。
1.2凝结水泵有关参数
型号为9LDTN-7；出口压力为3.0～3.5 MPa；[JP]进口压力为-60～80 kPa；填料冷却水压力为500 kPa；密封水压力为2.5～3.0 MPa；填料腔压力约为980 kPa；介质为清水，水温为40～60 ℃；原填料规格为高水基18 mm×18 mm；轴套直径为20 mm；泵轴总长为6 461 mm。
1.3驱动电动机有关参数
型号为YLST-500-4；转速为1 487 r/min；功率为1 MW；电动机下轴承型号为6226；设计允许径向跳动为0.09 mm。
2机械密封的选型及改造方案
2.1机械密封的结构特点
改造所选用的机械密封为集装式机械密封，其结构如图2所示。主要由组合轴套与定位圈、动环、静环、补偿环、弹簧、O形密封圈和压盖等组成。
机械密封的主要参数如下：允许线速度不大于20 m/s；允许径向跳动为0.5～0.7 mm；允许轴向跳动1～2 mm；温度不大于230 ℃；压力不大于1.96 MPa。
2.2改造的方案及范围
凝结水泵轴端密封改造方案：
取消填料密封，改造为无泄漏无损耗单端面集装式机械密封。
凝结水泵的改造范围：
a)对泵体本身结构不做任何改动，保留原有轴套，但要保证轴套外径尺寸为φ120-0.04-0.08mm，外表面粗糙度Ra不超过6.3μm；
b)将填料腔外端面的压盖螺栓孔由2个增加至4个，以保证机械密封安装时压盖受力均匀；
c)取消填料、分水环、填料压盖；
d)保留原有的外部循环管路系统，该系统仅在启动时使用，正常运行时可关断填料腔冷却水；
e)从机械密封内冲洗口接一根公称通径8 mm管子并入原卸压孔，并安装球阀进行控制。
3泵轴摆动和窜动对机械密封的影响
LDTN型凝结水泵为立式悬挂方式，泵和电动机转子重量均由电动机上面的推力瓦所承担。正常工况下，电动机上下轴承及凝结水泵氟树脂轴承只对泵组转子起径向定位作用，对于机械密封有损害的摆动主要为径向摆动和轴向窜动。若径向摆动和轴向窜动超出了机械密封允许跳动范围，就会损坏机械密封。对于凝结水泵以下可能发生的两种最恶劣工况对机械密封影响最大，一种是泵与电动机轴以电动机下滚动轴承为支点作圆锥形摆动；另一种则是以电动机下轴承和水泵首级的氟树脂轴承为支点作圆弧形摆动。
3.1泵轴作圆锥形摆动对机械密封的影响
如图3所示，泵轴可能发生的最大摆动幅度取决于泵组首级（最下面一级）氟树脂轴承的径向间隙。根据厂家提供的标准，9LDTN型凝结水泵氟树脂轴承允许最大使用间隙为0.4 mm，考虑到在氟树脂轴承磨损后仍不至于损坏机械密封，根据以往检修经验，取首级氟树脂轴承径向间隙为2 mm。根据三角形相似原理计算，在机械密封处轴的跳动上限值为0.24 mm，再考虑电动机下滚动轴承本身的径向游隙，设定为0.1mm（对于6226轴承而言已是损坏间隙），那么可以得到机械密封处轴最大跳动为0.34 mm。而所选机械密封允许的径向跳动为0.5～0.7 mm，所以泵轴作圆锥形摆动不会损坏机械密封。
3.2泵轴作圆弧形摆动对机械密封的影响
如图4所示，假设泵组启停或特殊工况下作此种摆动，那么可能引起的最大摆动幅度取决于中间轴承的间隙，同样设定为2 mm，利用近似三角形相似原理计算，可以得到机械密封处泵轴径向跳动值为0.46 mm。同样，泵轴作圆弧形摆动也不会损坏机械密封。
3.3泵轴轴向窜动对机械密封的影响
泵轴垂直悬挂于电动机的推力瓦上，泵轴的轴向跳动由于有电动机上滚柱轴承和下滚动轴承及推力瓦的轴向制约，其轴向窜动值必然在轴承轴向游隙范围内。机械密封所允许的轴向跳动为1～2 mm，而滚动或滚柱轴承的轴向游隙远远小于此允许值。
4机械密封安装的注意事项
因改造所选用的是集装式单端面机械密封，安装相对较简单，不需要对泵体进行任何的改造，机械密封改造的工作量较小。但在改造过程中需要注意以下事项：
a)检查凝结水泵原盘根轴套外周的椭圆度，椭圆度过大必须更换。因为机封轴套需套在此轴套上，其配合处靠O形圈密封，轴套的椭圆度过大会影响O形圈与轴套的接触，引起此处泄漏。
b)盘根轴套与泵轴的密封必须可靠无泄漏，若盘根轴套与泵轴之间密封泄漏，也将影响凝结水水质及机组真空。
c)凝结水泵原填料腔外端面平面需要上车床进行加工。为了保证与机械密封静环压盖的结合面接触良好，最好将填料腔外端面高出的凸缘部分进行车削。
d)安装机械密封时，在静止密封位置使用质量良好的密封胶，防止泄漏。
e)机械密封就位后，必须在泵与电动机对好中且装好联轴器后才固定静环压盖及动环，最后才将定位卡取开。否则，联轴器对中调整和联接会引起径向摆偏和轴向的上抬，不但会影响机械密封动静环密封面的接触，还会改变机械密封动静环的接触紧力，接触紧力过大会烧毁机械密封。
f)机械密封的回水管必须接回泵的入口。因为在上导轴承处有一轴封漏水泄压孔，它起到保证机械密封腔室内的压力不大于490 kPa的作用，同时，将回水管接到压力较低处，可以形成流动，以便能及时将机械密封的动静密封面因摩擦而产生的热量带走。
5改造的效果及效益
湛江发电厂到目前为止已将8台凝结水泵全部改造完毕，从2001年第1台改造后运行至今，未出现过轴端密封泄漏和机械密封损坏情况，凝结水含氧的质量浓度由原来最大的35μg/L下降至合格范围内（1.8μg/L）。经过几年运行实践证明，凝结水泵轴端机械密封改造是成功的。
据了解，凝结水泵原采用的填料价格约为6 000元/kg，湛江发电厂平均每台凝结水泵每年需要更换3次填料，每次更换需用填料1.5 kg左右，每台凝结水泵需用的材料费为2.7万元/a。每台泵更换填料的人工费750元/a。那么，8台凝结水泵每年则需要总费用22.2万元。而采用的进口机械密封每套约5.6万元，两年即可收回成本。因所采用的机械密封正常运行时基本无损耗，寿命至少一个大修期（4年）以上，所以从经济的角度看，改造也是划算的。
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