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汽動給水泵機械密封冷卻水回水溫度異常分析與處理
趙超
(江蘇闞山發電有限公司,江蘇徐州)
1、 背景
機械密封是汽動給水泵的關鍵部件,由一對相對運動的密封環及其組件組成,并依靠其端面之間的緊密接觸形成的微小的軸向液膜起密封作用。泵高速運轉時,動、靜環兩端面之間工作液由于摩擦作用而在密封腔內產生熱量,為了防止汽化,需及時將動環和靜環摩擦產生的熱量導出。為此,在機械密封裝置外圍安裝機械密封冷卻函體,來用降低機械密封腔溫度。為方便觀察回流狀況,在冷卻函體回水管上設置回水觀察器。回水觀察器結構如圖1所示,回流流體(下圖紅色跡線所示)依靠內部旋流結構的導流作用,切向進入回水旋流腔室,在腔室內形成環流,環流流體通過水平方向的回水小管匯集到回水管道,腔室里有紅、白兩個小浮球,依靠流體帶動旋轉,用來觀察水流回流情況。
圖1 回水觀察器原理圖
2、事件經過
2017年10月24日早8點50分,汽動給水泵機械密封冷卻函體回水觀察器漏水,就近檢查發現回水觀察視窗異常鼓起,隨時都有爆裂可能。工作人員現場測量回水觀察器進口水溫88℃,出口水溫32℃,綜合考慮未為汽動給水泵機械密封冷卻函體回水觀察器內部結構堵塞,回水量降低,導致回水溫度異常升高,有機玻璃視窗受熱后隆起變形,11:20回水觀察窗爆裂。
3、原因分析
圖2 回水觀察窗內部旋流結構解體圖
解體旋流結構發現,如圖2所示,回水觀察器內部旋流結構進出口位置錯位很大,錯位壓痕非常明顯,進、出口流道阻塞,回水觀察器流量大幅度降低,假設機械密封工作是時產生的熱量恒定,那么回水溫度因流量降低而升高,進口壓力由于回流不暢而上升。回水觀察視窗材質為有機玻璃,有機玻璃熱變形溫度(HDT)一般不超過80℃,溫度和壓力異常升高造成視窗爆裂。
4、改進措施
根據原有回水觀察器進、出口管道連接方式和尺寸,選用新型葉輪式回水觀察器,如圖3所示,該類型回水觀察器依靠水流對內部葉輪切向沖轉,可直觀清晰地觀察到回水情況,根據葉輪旋轉速度定性觀察回水流量的大小。此外,葉輪偏軸線布置,僅部分回水切向沖轉葉輪,大部分流體則通過直管段部分回到母管,這就降低了回水觀察器的局部阻力,降低整個冷卻水函冷卻系統管路的阻力損失。
圖3 新型回水觀察器外觀圖
5、結論
本文介紹了汽動給水泵機械密封冷卻函體冷卻系統,分析了回水觀察視窗爆裂的原因是回水觀察器內部旋流結構進出口位置錯位造成進、出口流道阻塞,回水溫度和壓力升高,最終導致視窗爆裂。針對該回水觀察器的結構進行解體分析,找出其弊端,并提出采用一種新型回水觀察器。結合本次異常問題,下一步將繼續檢查、更換其他冷卻水系統回水觀察器,保證機組冷卻水系統運行正常。
(來源:汽機人)
2019-12-13

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