湛江發(fā)電廠4臺300 MW機組，每臺機組配備了2臺凝結(jié)水泵，一、二期工程都采用了沈陽水泵廠生產(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，故采用了七級葉輪泵。8臺凝結(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。填料函處設有冷卻室，當工作介質(zhì)溫度大于80 ℃時，需外供冷水冷卻。

　　這種軟填料密封存在以下幾個主要缺點：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，加大了除氧器除氧負荷，在高負荷工況下容易造成鍋爐給水含氧量超標，威脅到機組安全運行;b)填料經(jīng)常被磨損甚至燒毀，影響了機組的真空，降低機組運行經(jīng)濟性;c)盤根處的軸套經(jīng)常磨損，軸套和填料需要經(jīng)常更換，維護工作量大，設備檢修時間長，設備無備用時間長，降低了機組安全性。? 1凝結(jié)水泵基本結(jié)構及泵組有關參數(shù)

　　1.1凝結(jié)水泵的基本結(jié)構

　　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)水泵軸端密封設計在出水部分。凝結(jié)水泵每級有一個水潤滑的氟樹脂軸承，用作對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計有供密封水系統(tǒng)，填料函設有冷卻水室，并設有填料函卸壓孔，正常運行中通過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)水泵有關參數(shù)

　　型號為9LDTN-7;出口壓力為3.0～3.5 MPa;[JP]進口壓力為-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;泵軸總長為6 461 mm。

　　1.3驅(qū)動電動機有關參數(shù)

　　型號為YLST-500-4;轉(zhuǎn)速為1 487 r/min;功率為1 MW;電動機下軸承型號為6226;設計允許徑向跳動為0.09 mm。? 2機械密封的選型及改造方案

　　2.1機械密封的結(jié)構特點

　　改造所選用的機械密封為集裝式機械密封，其結(jié)構如圖2所示。主要由組合軸套與定位圈、動環(huán)、靜環(huán)、補償環(huán)、彈簧O形密封圈和壓蓋等組成。?

　　機械密封的主要參數(shù)如下：允許線速度不大于20 m/s;允許徑向跳動為0.5～0.7 mm;允許軸向跳動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，改造為無泄漏無損耗單端面集裝式機械密封。

　　凝結(jié)水泵的改造范圍：

　　a)對泵體本身結(jié)構不做任何改動，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6.3μm;

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

　　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)僅在啟動時使用，正常運行時可關斷填料腔冷卻水;

　　e)從機械密封內(nèi)沖洗口接一根公稱通徑8 mm管子并入原卸壓孔，并安裝球閥進行控制。? 3泵軸擺動和竄動對機械密封的影響LDTN型凝結(jié)水泵為立式懸掛方式，泵和電動機轉(zhuǎn)子重量均由電動機上面的推力瓦所承擔。正常工況下，電動機上下軸承及凝結(jié)水泵氟樹脂軸承只對泵組轉(zhuǎn)子起徑向定位作用，對于機械密封有損害的擺動主要為徑向擺動和軸向竄動。若徑向擺動和軸向竄動超出了機械密封允許跳動范圍，就會損壞機械密封。對于凝結(jié)水泵以下可能發(fā)生的兩種最惡劣工況對機械密封影響最大，一種是泵與電動機軸以電動機下滾動軸承為支點作圓錐形擺動;另一種則是以電動機下軸承和水泵首級的氟樹脂軸承為支點作圓弧形擺動。

　　3.1泵軸作圓錐形擺動對機械密封的影響

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

　　3.2泵軸作圓弧形擺動對機械密封的影響

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

　　4. 機械密封安裝的注意事項

　　因改造所選用的是集裝式單端面機械密封，安裝相對較簡單，不需要對泵體進行任何的改造，機械密封改造的工作量較小。但在改造過程中需要注意以下事項：

　　a)檢查凝結(jié)水泵原盤根軸套外周的橢圓度，橢圓度過大必須更換。因為機封軸套需套在此軸套上，其配合處靠O形圈密封，軸套的橢圓度過大會影響O形圈與軸套的接觸，引起此處泄漏。

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

　　c)凝結(jié)水泵原填料腔外端面平面需要上車床進行加工。為了保證與機械密封靜環(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行車削。

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

　　e)機械密封就位后，必須在泵與電動機對好中且裝好聯(lián)軸器后才固定靜環(huán)壓蓋及動環(huán)，最后才將定位卡取開。否則，聯(lián)軸器對中調(diào)整和聯(lián)接會引起徑向擺偏和軸向的上抬，不但會影響機械密封動靜環(huán)密封面的接觸，還會改變機械密封動靜環(huán)的接觸緊力，接觸緊力過大會燒毀機械密封。

　　f)機械密封的回水管必須接回泵的入口。因為在上導軸承處有一軸封漏水泄壓孔，它起到保證機械密封腔室內(nèi)的壓力不大于490 kPa的作用，同時，將回水管接到壓力較低處，可以形成流動，以便能及時將機械密封的動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臺凝結(jié)水泵全部改造完畢，從2001年第1臺改造后運行至今，未出現(xiàn)過軸端密封泄漏和機械密封損壞情況，凝結(jié)水含氧的質(zhì)量濃度由原來最大的35μg/L下降至合格范圍內(nèi)(1.8μg/L)。經(jīng)過幾年運行實踐證明，凝結(jié)水泵軸端機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格約為6 000元/kg，湛江發(fā)電廠平均每臺凝結(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，每臺凝結(jié)水泵需用的材料費為2.7萬元/a。每臺泵更換填料的人工費750元/a。那么，8臺凝結(jié)水泵每年則需要總費用22.2萬元。而采用的進口機械密封每套約5.6萬元，兩年即可收回成本。因所采用的機械密封正常運行時基本無損耗，壽命至少一個大修期(4年)以上，所以從經(jīng)濟的角度看，改造也是劃算的。