汽動(dòng)給水泵密封水

一、某公司600MW機(jī)組汽動(dòng)給水泵密封水運(yùn)行方式某公司是上海產(chǎn)600MW機(jī)組，正常是兩臺(tái)汽泵一臺(tái)電泵，汽動(dòng)給水泵的軸端密封采用迷宮式密封系統(tǒng)。密封水采用凝結(jié)水泵出口母管來(lái)水，汽泵密封水回水共有三路：第一路回到汽泵前置泵進(jìn)口電動(dòng)門(mén)前的前置泵進(jìn)口管道，因?yàn)檫@一路密封水靠近泵殼側(cè)，由于漏有部分高溫高壓給水所以溫度較高（110度左右），引回至前置泵可以節(jié)約熱量提高熱效率。第二路回水母管通過(guò)U型水封回到凝汽器。第三路排地溝。后兩路為同一回水母管引出，與第一路不同。正常運(yùn)行時(shí)外側(cè)密封水回水經(jīng)多級(jí)水封至凝汽器，由于這一路密封水回水主要是供給的凝結(jié)水及少量給水，所以溫度較低。最后一路排地溝只在啟停機(jī)等凝汽器真空較低時(shí)使用。此外，汽泵正常運(yùn)行時(shí)，汽泵的迷宮式密封裝置采用螺旋型，當(dāng)汽泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，水會(huì)沿著螺旋槽向汽泵內(nèi)部流動(dòng)。當(dāng)汽泵停運(yùn)以后，汽泵內(nèi)的水及密封水失去此動(dòng)力，因此全部向外部流出，此時(shí)只依靠U型水封回凝汽器已不能滿足排水需要。因此，必須打開(kāi)密封水至地溝的排放門(mén)，如至地溝門(mén)不能及時(shí)打開(kāi)就會(huì)造成大量的水沿軸向串至軸承中，導(dǎo)致潤(rùn)滑油系統(tǒng)中進(jìn)水。密封水回水排地溝門(mén)為手動(dòng)門(mén)，在機(jī)組緊急停機(jī)過(guò)程中，因?yàn)檫\(yùn)行操作較多，往往不能及時(shí)的打開(kāi)此門(mén)。同時(shí)，密封水回水直接排地溝也造成了工質(zhì)的浪費(fèi)。二、迷宮式密封相關(guān)知識(shí)迷宮密封是在轉(zhuǎn)軸周圍設(shè)若干個(gè)依次排列的環(huán)行密封齒，齒與齒之間形成一系列截流間隙與膨脹空腔，被密封介質(zhì)在通過(guò)曲折迷宮的間隙時(shí)產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)而達(dá)到阻漏的目的。

由于迷宮密封的轉(zhuǎn)子和機(jī)殼間存在間隙，無(wú)固體接觸，毋須潤(rùn)滑，并允許有熱膨脹，適應(yīng)高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速頻率的場(chǎng)合，這種密封形式被廣泛用于汽輪機(jī)、燃汽輪機(jī)、壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)的軸端和的級(jí)間的密封，其他的動(dòng)密封的前置密封。1、迷宮密封的密封機(jī)理

流體通過(guò)迷宮產(chǎn)生阻力并使其流量減少的機(jī)能稱為“迷宮效應(yīng)”。對(duì)液體，有流體力學(xué)效應(yīng)，其中包括水力磨阻效應(yīng)、流束收縮效應(yīng)；對(duì)氣體，還有熱力學(xué)效應(yīng)，即氣體在迷宮中因壓縮或者膨脹而產(chǎn)生的熱轉(zhuǎn)換；此外，還有“透氣效應(yīng)”等。而迷宮效應(yīng)則是這些效應(yīng)的綜合反應(yīng)，所以說(shuō)，迷宮密封機(jī)理是很復(fù)雜的。

A、摩阻效應(yīng)

泄露液流在迷宮中流動(dòng)時(shí)，因液體粘性而產(chǎn)生的摩擦，使流速減慢流量（泄露量）減少。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，流體沿流道的沿程摩擦和局部磨阻構(gòu)成了磨阻效應(yīng)，前者與通道的長(zhǎng)度和截面形狀有關(guān)，后者與迷宮的彎曲數(shù)和幾何形狀有關(guān)。一般是：當(dāng)流道長(zhǎng)、拐彎急、齒頂尖時(shí)，阻力大，壓差損失顯著，泄露量減小。

B、流束收縮效應(yīng)

由于流體通過(guò)迷宮縫口，會(huì)因慣性的影響而產(chǎn)生收縮，流束的截面減小。設(shè)孔口面積為A，則收縮后的流束最小面積為

Cc

A，此處

Cc

是收縮系數(shù)。同時(shí)，氣體通過(guò)孔口后的速度也有變化，設(shè)在理想狀態(tài)下的流速為u1，實(shí)際流速比u1小，

令Cd為速度系數(shù)，則實(shí)際流速u1為u1=

Cd

u1于是，通過(guò)孔口的流量將等于q=CcCdA

u1式中Cc?Cd=α（流量系數(shù)）。迷宮縫口的流量系數(shù)，與間隙的形狀，齒頂?shù)男螤詈捅诿娴拇植诙扔嘘P(guān)。對(duì)非壓縮性流體，還與雷諾數(shù)有關(guān)；對(duì)壓縮性流體，還于壓力比和馬赫數(shù)有關(guān)。同時(shí)，對(duì)縫口前的流動(dòng)狀態(tài)也有影響。因此在復(fù)雜型式的迷宮只，不能把一個(gè)縫口的流量系數(shù)當(dāng)作所有縫口的流量系數(shù)。根據(jù)試驗(yàn)，第一級(jí)的流量系數(shù)小一些，第二級(jí)以后的縫口流量系數(shù)大一些，一般流量系數(shù)常取1。但是尖齒的流量系數(shù)比1小，約在0.7左右，圓齒的流量系數(shù)接近于1，通常取α=1，計(jì)算的泄露量是偏大。C、熱力學(xué)效應(yīng)

理想的迷宮流道模型，它是由一個(gè)個(gè)環(huán)形齒隙和齒間空腔串聯(lián)而成的。氣體每通過(guò)一個(gè)齒隙和齒間空腔的流動(dòng)可描述如下：在間隙入口處，氣體狀態(tài)為p0，T0和零開(kāi)始，氣體越接近入口，氣流越是收縮和加速，在間隙最小處的后面不遠(yuǎn)處，氣流獲得最大的速度；當(dāng)進(jìn)入空腔，流速截面突然擴(kuò)大，并在空腔內(nèi)形成強(qiáng)烈的旋渦。從能量觀點(diǎn)來(lái)看，在間隙前后，氣流的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能。同時(shí)，當(dāng)溫度下降（熱焓值h減?。?，氣體以高速進(jìn)入兩齒之間的環(huán)行腔室時(shí)，體積突然膨脹產(chǎn)生劇烈旋渦。渦流摩擦的結(jié)果，使氣流的絕大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，被腔室中的氣流所吸收而升高溫度，熱焓又恢?fù)到接近進(jìn)入間隙前的值，只有小部分動(dòng)能仍以余速進(jìn)入下一個(gè)間隙，如此逐級(jí)重復(fù)上述過(guò)程。D、透氣效應(yīng)在理想迷宮中，認(rèn)為通過(guò)縫口的氣流在膨脹室內(nèi)動(dòng)能，全部變成熱能。也就是說(shuō)，假定到下一個(gè)縫口時(shí)的漸近速度等于零，但這只是在膨脹室特別寬闊和特別長(zhǎng)時(shí)才成立。在一般直通迷宮中，由于通過(guò)縫口后的氣流只能向一側(cè)擴(kuò)散，在膨脹室內(nèi)不能充分的進(jìn)行這種速度能(動(dòng)能)向熱能的能量轉(zhuǎn)換，而靠光滑壁一側(cè)有一部分氣體速度不減小或者只略微減小，直接越過(guò)各個(gè)齒頂流向低壓側(cè)，把這種一掠而過(guò)的現(xiàn)象稱為

“透氣效應(yīng)”。2、迷宮密封的結(jié)構(gòu)型式迷宮密封按密封齒的結(jié)構(gòu)不同，分為密封片和密封環(huán)兩大類型。密封片結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)轉(zhuǎn)中與機(jī)殼相碰，密封片能向兩側(cè)彎曲，減少摩擦，且拆換方便。密封環(huán)由6～8塊扇形塊組成，裝入機(jī)殼與轉(zhuǎn)軸中，用彈簧片將每塊環(huán)壓緊在機(jī)殼上，彈簧片壓緊力約60～100N，當(dāng)軸與齒環(huán)相碰時(shí)，齒環(huán)自行彈開(kāi)，避免摩擦。這種結(jié)構(gòu)尺寸較大，加工復(fù)雜，齒磨損后將整塊密封環(huán)調(diào)換，因此應(yīng)用不及密封圈結(jié)構(gòu)廣泛。3、理想迷宮的泄露計(jì)算給定下列幾個(gè)條件：1)

泄露氣體是理想氣體，不考慮焦?fàn)?湯姆遜效應(yīng)，即氣體的焓只與溫度有關(guān)；2)

假設(shè)迷宮是連續(xù)的多縫口組成的一個(gè)系列，兩縫口之間的膨脹室足夠大；3)

通過(guò)縫口的流動(dòng)作絕熱循環(huán)膨脹，在這里引用一個(gè)流量系數(shù)α；4)

通過(guò)縫口之后的流動(dòng)速度能量在膨脹室內(nèi)因受等壓支配而完全作恒溫恢復(fù)，所以在每一個(gè)縫口之前的速度漸近為0，即不發(fā)生透氣現(xiàn)象。4、直通型迷宮的特性由于在軸表面加工溝槽或各種形狀的齒要比孔內(nèi)加工容易，因此常把孔加工成光滑面，與帶槽或帶齒的軸組成迷宮，這就是直通型迷宮，因制作方便，所以直通型迷宮應(yīng)用最廣。但是，直通型迷宮存在著透氣現(xiàn)象，其泄露量大于理想迷宮的泄露量。5、迷宮特性的影響因素：1)

齒的影響。根據(jù)國(guó)外所進(jìn)行的試驗(yàn)得出：齒距一定時(shí)，齒數(shù)越多，泄露量越少。齒距改變時(shí)，齒距越大，泄露量會(huì)急劇下降，同時(shí)還可以減少透氣現(xiàn)象的影響。

2)

膨脹室的影響。國(guó)外對(duì)膨脹室深度的影響進(jìn)行過(guò)試驗(yàn)研究，結(jié)論是淺的膨脹室對(duì)減少泄露量有利。根據(jù)對(duì)膨脹室流動(dòng)狀態(tài)的觀察，認(rèn)為淺膨脹室中的旋渦是不穩(wěn)定的。由于旋渦能很快地把能量耗盡，所以膨脹室的漸近速度減小，起到減小泄露的效果。3)

副室的影響。所謂

“副室”是指直通型迷宮光滑面上開(kāi)的附屬槽，開(kāi)槽后迷宮中的流動(dòng)狀態(tài)立即發(fā)生明顯的變化。試驗(yàn)證明，只要副室的位置恰當(dāng)，泄露量的減少率是相當(dāng)大的。

6、迷宮式氣體密封的間隙

除特殊情況外，一般氣輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等葉輪機(jī)械都采用迷宮式氣體密封。其徑向間隙應(yīng)根據(jù)以下因素選?。狠S承間隙，制造公差與裝配誤差，部件的變形（如鑄件收縮和失圓），轉(zhuǎn)子的撓度，以及通過(guò)臨界旋轉(zhuǎn)頻率時(shí)的振幅，熱膨脹以及由此引起的變形等。在多種情況下，熱膨脹的影響最突出。因此，對(duì)啟動(dòng)與停車時(shí)單個(gè)部件尺寸的變化，以及部件的相對(duì)位移必須預(yù)先估算?？捎渺o態(tài)和動(dòng)態(tài)有限元算法出隨時(shí)間變化的熱膨脹規(guī)律，由此可了解哪些是臨界條件，間隙實(shí)際上應(yīng)當(dāng)多大尺寸。

7、迷宮密封設(shè)計(jì)的注意點(diǎn)

總結(jié)迷宮密封設(shè)計(jì)中積累的經(jīng)驗(yàn)，歸納起來(lái)有下列要點(diǎn)：

1）盡量使氣流的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，而不使余速進(jìn)入下一個(gè)間隙。齒與齒之間應(yīng)保持適當(dāng)?shù)木嚯x，或用高-低齒強(qiáng)制改變氣流方向。齒間距一般為5～9mm。

2）密封齒要做得盡量薄,并帶銳角

。齒尖厚度應(yīng)小于0.5mm，運(yùn)行中偶爾與軸的相碰時(shí)，齒尖先磨損而脫離接觸，不致因摩擦出現(xiàn)軸的局部過(guò)熱而造成事故。

3）由于迷宮密封泄露量大，因此在密封易燃、易爆或有毒氣體時(shí)，要注意防止污染環(huán)境。采用充氣式迷宮密封，間隙內(nèi)引入惰性氣體，其壓力稍大于被密封氣體壓力；如果介質(zhì)不允許混入充氣，則可采用抽氣式迷宮密封。三、汽泵密封水運(yùn)行中的注意事項(xiàng)1、小機(jī)油中進(jìn)水重要原因?yàn)槊芊馑Z入。在小機(jī)工況變化（如變負(fù)荷、跳機(jī)、小機(jī)投退、檢修隔離或恢復(fù)）時(shí)易發(fā)生進(jìn)水。2、變工況下，對(duì)汽泵密封水壓及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。正常汽泵兩端外泄至漏斗應(yīng)無(wú)水或不連續(xù)的水滴（準(zhǔn)確判斷應(yīng)站在汽泵組基礎(chǔ)上，用手電往汽泵兩端面小孔內(nèi)照射以觀看是否有水沿軸從泵內(nèi)串出），密封水壓比前置泵壓力高0.1MPA左右即可，調(diào)整密封水壓應(yīng)結(jié)合密封水回水溫度，在機(jī)組負(fù)荷工況變動(dòng)時(shí)要及時(shí)根據(jù)前置泵入口壓力進(jìn)行調(diào)整密封水壓。3、檢修汽泵，投退時(shí)注意：密封水在前置泵、汽泵進(jìn)水（汽）前投入，在前置泵、汽泵退水（汽）后退出。4、真空較低或未建立，應(yīng)及時(shí)將汽泵密封水切地溝，切的時(shí)候應(yīng)注意切換方法，并應(yīng)聯(lián)系盤(pán)上，避免影響大機(jī)真空。5、在啟、停小機(jī)時(shí)掌握好密封水回水水路運(yùn)行方式：建議在打閘前先切密封水至地溝，并泵前先倒密封水至凝汽器。6、小機(jī)密封水日常檢查注意供水壓力不得過(guò)高、進(jìn)回水溫度溫差合適、漏斗泄漏量、呼吸器冒汽量、多級(jí)水封第3.4級(jí)旁路是否全部開(kāi)啟、水封注水情況是否正常以及系統(tǒng)閥門(mén)位置、狀態(tài)是否正確，排煙機(jī)出口防水門(mén)是否開(kāi)啟，小機(jī)油箱是否異常升高。7、定期工作注意：每周一小機(jī)濾油機(jī)切換，大小機(jī)油箱底部放水（根據(jù)放水量確定油箱進(jìn)水程度）及每周二油質(zhì)化驗(yàn)情況。8、該公司小機(jī)油箱底部取樣口在濾油機(jī)入口以下，如發(fā)現(xiàn)底部有水，應(yīng)立即化驗(yàn)運(yùn)動(dòng)中油質(zhì)，并以此為標(biāo)準(zhǔn)。每次小機(jī)啟動(dòng)，需將濾油機(jī)切入運(yùn)行。并在接班后和下班前、操作后及時(shí)化驗(yàn)油質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)。9、運(yùn)行中、變工況時(shí)盤(pán)操要注意關(guān)注密封水系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的變化，如有異常及時(shí)分析可能原因及后果。四、汽泵檢修時(shí)的操作要點(diǎn)1、對(duì)汽泵組進(jìn)行隔離檢修，存在以下風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)加強(qiáng)控制：①、系統(tǒng)管路憋壓，壓力上升，導(dǎo)致前置泵入口安全門(mén)動(dòng)作。②、小機(jī)油中進(jìn)水，主要可能是密封水壓力過(guò)高或密封水壓力過(guò)低，導(dǎo)致高溫高壓水串入小機(jī)油中。2、針對(duì)上述風(fēng)險(xiǎn)后，進(jìn)行下列操作，主要原則是先隔離高壓側(cè)、后隔離低壓側(cè)的順序，先隔離高溫高壓側(cè)，后隔離低溫水側(cè)：①、汽泵停止后，將汽泵密封水回水切至地溝。②、關(guān)閉汽泵出口門(mén)、增壓電動(dòng)門(mén)、中間抽頭手動(dòng)門(mén)、再循環(huán)手動(dòng)門(mén)。③、緩慢關(guān)閉前置泵入口電動(dòng)門(mén)，注意監(jiān)視前置泵入口壓力，并根據(jù)此壓力調(diào)節(jié)密封水壓力，保持密封水壓力與此壓力相差±0.08MPA既可，并密切監(jiān)視密封水回水溫度，當(dāng)密封水回水溫度上升較快時(shí)，應(yīng)加大密封水壓力。④、當(dāng)前置泵入口電動(dòng)門(mén)全關(guān)后，應(yīng)監(jiān)視前置泵入口不上升，如果上升較快，說(shuō)明高壓側(cè)隔離不嚴(yán)，應(yīng)開(kāi)啟前置泵入口電動(dòng)門(mén)泄壓。如果不上升，可以開(kāi)啟放水門(mén)放水，放水速度應(yīng)控制，防止地溝返汽量大。并根據(jù)前置泵入口壓力調(diào)節(jié)密封水壓力，保持密封水壓力與此壓力相差±0.08MPA既可。⑤、當(dāng)前置泵入口壓力降至0.15MPA以下時(shí)，斷汽泵密封水。⑥、系統(tǒng)全部隔離完成后，通知化學(xué)化驗(yàn)小機(jī)油質(zhì)情況。五、汽泵檢修結(jié)束后的恢復(fù)操作1、、對(duì)汽泵汽泵檢修結(jié)束后的恢復(fù)，存在以下風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)加強(qiáng)控制：①、系統(tǒng)管路憋壓，壓力上升，導(dǎo)致前置泵入口安全門(mén)動(dòng)作。②、小機(jī)油中進(jìn)水，主要可能是密封水壓力過(guò)高或密封水壓力過(guò)低，導(dǎo)致高溫高壓水串入小機(jī)油中。2、針對(duì)上述風(fēng)險(xiǎn)后，進(jìn)行下列操作，主要原則先投密封水、前置泵密封水及冷卻水，再投高溫高壓側(cè)：①、所有放水門(mén)關(guān)閉，放空門(mén)保持開(kāi)啟。②、開(kāi)啟密封水前后手動(dòng)門(mén)、投入