高壓鍋爐給水泵軸封改造

楊 福

（中海石油舟山石化有限公司，浙江舟山 316000）

0 引言

某石化企業的熱電聯產裝置中，有3 臺高壓鍋爐給水泵是130 t/h 流化床鍋爐系統中的核心設備。該泵為沈陽水泵石化泵有限公司生產的BB4 型單殼徑向剖分兩端支撐式多級離心泵；由高壓蒸汽透平驅動；入口壓力0.5 MPa，出口壓力14 MPa，操作溫度160 ℃，介質為除鹽水；軸封采用傳統的填料密封。因該泵需要定期停機更換填料，無法滿足裝置“長周期”運行的要求；在分析原有軸封結構后，決定將原填料密封改造為機械密封。

1 原泵軸封結構及運行情況

該泵兩端填料密封函內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，通過循環水對填料函進行沖洗和潤滑；填料壓蓋為兩半式，方便拆裝更換填料。填料函外設置翅片冷卻夾套，接循環水進行冷卻。

由于填料密封的固有特性，需要適量的沖洗水外漏；同時，填料與軸套運行時會產生相對摩擦，增加設備功耗，降低設備效率。填料磨損會使軸封泄漏量增大，必需定期停機更換填料和軸套。據統計，每3～6 個月需進行1 次檢修，維護成本高；除此之外，填料沖洗水無法回收對水資源造成極大浪費。

2 軸封改造可行性分析

機械密封以泄漏量小、壽命長等優點，被大量應用于各類機泵中，鍋爐給水泵中也有較好的應用業績，可以滿足生產需求。為順利實現改造，盡量減少設備零部件的改動，需要對現有結構進行測量，并由機械密封生產廠家設計提出最佳的密封腔體尺寸要求。對比情況（表1）。

表1 填料函尺寸與機械密封需求對比

從表1 的數據對比中，腔體外端面與軸承箱的距離排除了使用外置機械密封的可能性；腔體尺寸較小，無法滿足內置機械密封的設計要求；原軸套通過螺紋鎖緊套固定，軸上螺紋在機封安裝時，易損傷軸套密封O 形圈。所以，依現在有條件，無法在原有填料腔體中進行機械密封改造，需要將密封腔體尺寸擴大。由于密封所在連接體屬單獨部件，故可以對連接體進行改造，使其滿足機械密封安裝要求。

3 軸封改造方案

根據泵的運行參數及介質特性，最終確定采用多彈簧單端面平衡型集裝式機械密封（圖1），密封沖洗設置布水擋環，實行多點注水；機封動環采用硬質合金，并在密封端面開圓弧深槽，以增加密封面的潤滑和冷卻效果；密封沖洗方案采用PLAN32（外沖洗），沖洗介質為40 ℃的除鹽水。

圖1 機械密封結構

為消除軸上螺紋對機封安裝的影響，方便機械密封定位，選用雙軸套結構；設計原軸套的專用備帽，保證軸肩光滑過渡。重新設計軸承箱的中間連接體（圖2），保持原有連接及安裝尺寸不變；材質選用ZG250，去除冷卻水腔，增加加強筋板來提高連接體剛性；根據機械密封尺寸，設計密封腔體結構；另外，設計可拆卸的喉部節流襯套，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，直接進入泵體內，不再外排造成浪費。

4 改造后運行效果

該汽動給水泵完成軸封改造后，運行狀態良好，振動、溫度都在標準范圍內。軸封零泄漏，除去了循環水冷卻系統及填料沖洗水，并節約了循環水的用量，消除了沖洗水外漏引起的水資源浪費；機械密封軸功率損失只有填料密封的5%～10%，提高了泵的運行效率。該機械密封已經連續運行一年有余，未發現泄漏痕跡，大大減少了設備停機次數，減少了設備維護量。

圖2 新中間連接體

5 結語

此次鍋爐水泵的軸封改造效果非常明顯，使得整個汽輪機及泵組可以長周期連續運行；同時，除去了填料冷卻水及外排沖洗水，節約了水資源消耗。機械密封在運行工況穩定，沖洗條件良好的情況下，其使用壽命基本＞10 000 h，且不會損害軸套等其他零件，大大減少了維修成本。