给水泵机械密封事故原因分析

1.给水泵机械密封的工作原理

某发电厂两台给水泵为水平中分四级圆筒高压离心式，为防止泵内高压循环液体向外泄漏，在泵轴两端装有机械密封装置。

如图3-4所示，机械密封装置由动环与静环组成密封端面。转动部分由动环、动环座和保护轴套等组成，它们之间用螺栓连成一体，由保护轴承套上的键使动环与泵轴一起移动；静止部分由静环、静环座推环、弹簧和端盖组成，弹簧通过推环、静环座将静环压紧在动环上。静环与动环均有密封垫料进行密封。动环O形密封环可阻止动环与旋转泵轴之间的泄漏；静环O形密封环可阻止静环与静环部件间的泄漏，并吸收运行时所产生的振动。

图3-4 机械密封装置

1—进水管 2—出水管 3—静环 4—A间隙 5—闭式冷却水槽 6—动环 7—磨损部位 8—键 9—动环座（轴保护套） 10—动环O形密封环 11—C腔室 12—B腔室 13—静环O形密封环 14—轴 15—动环座压盖 16—弹簧座 17—弹簧 18—静环座推环

当泵静止时，泵内的水经过间隙A泄到水室C中，这里由于动静环在弹簧的作用下紧密贴合，形成有效密封。当泵转动时，动、静环之间不断产生相对运行，在运行接触端面形成一层很薄的水膜，这层水膜不但起着动、静环的密封作用，还起着平衡压力、润滑和冷却端面的作用。机械密封在工作过程中由于转动部分和静止部分发生摩擦，会引起密封腔室B内的水温升高，甚至汽化，从而造成动、静环之间发生干摩擦，因此机械密封装置设有冷却器和磁性滤网，用于冷却和净化B腔室中的水。动环座的外缘部有凹弧形径向螺旋槽，相当于水泵叶片的作用，当它随泵轴旋转时，沿着机械密封端盖的反向螺旋槽，将C腔室中进入机械密封壳内的冷却水送至滤网和冷却器后再返回B腔室，再经过密封面和反向螺旋槽泄漏到C腔室，形成一个冷却密封循环。这样，C腔室的水就在动环座的推动下，不断在回路中循环冷却，并产生一定压力的自身密封水。冷却器装在泵轴的上方，它可以利用热虹吸自然吸压作用增加动环座的推力，特别是可以补充给水泵启停时因转速低而造成的推力不足。如果泵内有气体，在低速时虹吸就会失去作用。因此在给水泵起动前，要对泵体及机械密封水进行注水排气。系统组成如图3-5所示。此外，在泵壳和机械密封壳之间还有一闭式冷却水室，防止泵内的高温传至密封装置。

图3-5 机械密封冷却密封水系统

1—旁路阀 2、2A—隔绝阀门 3—放空气阀门 4—机械密封端面 5—磁性过滤器 6—温度监视器 7—冷却器

2.事故经过(www.xing528.com)

事故当日01；10，运行人员将1气动给水泵退出消缺；01；24气泵停运后投入盘车；02；01停止盘车，做隔离措施；15；35结束检修该气泵；16；36气泵注水排气后起动盘车，CRT上显示最大偏心度为17μm，就地确认盘车不动，盘车发动机过负荷跳闸，手动盘车不动，通知维修处理；19；20检修拆开靠背轮，对小汽轮机盘动180°，而泵侧盘不动；22；52起动小汽轮机盘车（靠背轮拆开），重新起动小汽轮机，最大偏心度为33μm，后稳定在10μm以下，属正常。由于用人力无法盘动泵侧，则用桥式起重机挂吊2t葫芦盘动泵侧，盘动后把靠背轮装好。次日0；37，重新投入此气泵盘车，最大偏心宽为40μm，很快回落至12μm左右；06；51起动1A气泵，发现气泵轴端有大量水喷出，手动使此泵小汽轮机跳闸。后解体气泵检查，发现用于固定静环的三个销子断了两个，且静环接合面几乎断裂；动环接合面碎裂；动环座外缘拉伤磨损，动环座压盖螺钉松脱。

3.事故原因分析

根据泵解体情况，动环座外部磨损较严重，转子盘不动的主要原因是动环座与机械密封压盖被卡住。值班人员为了尽快消除缺陷，并根据以前的调试经验（曾试过18min停盘车），未按厂家说明书连续盘车6h，而过早停运盘车，过早放水，使泵内长时间有余气（停泵放水时间约12h后才开工），使小汽轮机转子和泵轴受热不均，从而使泵轴和小汽轮机转子同时热弯曲，其弯曲状况示意图如图3-6所示。

图3-6 转子弯曲状况示意

1、3、5、7—轴承 2—小汽轮机转子 4—半扰性靠背轮 6—气泵转子 8—推力轴承

在泵的低压端，由于此处的靠背轮是半扰性的，刚好使小汽轮机的热弯曲与泵轴的热弯曲叠加，致使泵轴弯曲变形较大，使得低压端的动环套与机械密封座接触而卡住。而高压端由于有推力轴承限制，只受泵轴热弯曲影响，所以弯曲变形不大。当然也有异物卡住动环套的可能。

动、静环的碎裂主要是由断水干磨造成的。当动、静环卡住，人力无法盘动，又强行用2t葫芦盘动转子时，由于动环座的转动是通过轴上的键传递转矩的，在盘动动环座的同时，可能把动环座的定位销盘松。在盘车时泵内压力低，对动环套的推力不大，故定位销仍能固定动环套，当给水泵起动时，先起动前置泵，使气泵内的压力升高，对动环套的推力大大增加，定位销因松动承受不住这个推力，动环座向右推移，将弹簧压死，使动、静环端面被压死，密封水不能进入动、静环端面的间隙中形成水膜。这在气泵低速盘车时，因摩擦产生的热量较少，不影响动、静环，所以不会产生泄漏。给水泵起动后，由于高速运行，动、静环端面因无水润滑直接干磨而急剧发热，使动、静环碎裂，密封失效，泵内水大量喷出。

从这起给水泵机械密封损坏事故中可以看出，小汽轮机盘车应严格按照规程执行，且气泵停运排空放水不能过早。在检修机械密封过程中，当人力无法盘动时不能强行盘车，以免进一步损坏设备；而且还应定期清洗机械密封水滤网，以防脏物进入，并监视机械密封的进水温度，确保机械密封安全运行。