汽動給水泵密封水
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1、一、某公司600MW機(jī)組汽動給水泵密封水運行方式 某公司是上海產(chǎn)600MW機(jī)組,正常是兩臺汽泵一臺電泵,汽動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)口電動門前的前置泵進(jìn)口管道,因為這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。正常運行時外側(cè)密封水回水經(jīng)多級水封至凝汽器,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
2、啟停機(jī)等凝汽器真空較低時使用。 此外,汽泵正常運行時,汽泵的迷宮式密封裝置采用螺旋型,當(dāng)汽泵運轉(zhuǎn)時,水會沿著螺旋槽向汽泵內(nèi)部流動。當(dāng)汽泵停運以后,汽泵內(nèi)的水及密封水失去此動力,因此全部向外部流出,此時只依靠U型水封回凝汽器已不能滿足排水需要。因此,必須打開密封水至地溝的排放門,如至地溝門不能及時打開就會造成大量的水沿軸向串至軸承中,導(dǎo)致潤滑油系統(tǒng)中進(jìn)水。密封水回水排地溝門為手動門,在機(jī)組緊急停機(jī)過程中,因為運行操作較多,往往不能及時的打開此門。同時,密封水回水直接排地溝也造成了工質(zhì)的浪費。 二、迷宮式密封相關(guān)知識 迷宮密封是在轉(zhuǎn)軸周圍設(shè)若干個依次排列的環(huán)行密封齒,齒與齒之間形成一系列截流
3、間隙與膨脹空腔,被密封介質(zhì)在通過曲折迷宮的間隙時產(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,無固體接觸,毋須潤滑,并允許有熱膨脹,適應(yīng)高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速頻率的場合,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)的軸端和的級間的密封,其他的動密封的前置密封。 1、迷宮密封的密封機(jī)理 流體通過迷宮產(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,迷宮密封機(jī)理是很復(fù)雜的。
4、A、摩阻效應(yīng) 泄露液流在迷宮中流動時,因液體粘性而產(chǎn)生的摩擦,使流速減慢流量(泄露量)減少。簡單說來,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、拐彎急、齒頂尖時,阻力大,壓差損失顯著,泄露量減小。 B、流束收縮效應(yīng) 由于流體通過迷宮縫口,會因慣性的影響而產(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,氣體通過孔口后的速度也有變化,設(shè)在理想狀態(tài)下的流速為u1,實際流速比u1小,?令Cd為速度系數(shù),則實際流速u1為u1=?Cd?u1于是,通過孔口
5、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)。對非壓縮性流體,還與雷諾數(shù)有關(guān);對壓縮性流體,還于壓力比和馬赫數(shù)有關(guān)。同時,對縫口前的流動狀態(tài)也有影響。因此在復(fù)雜型式的迷宮只,不能把一個縫口的流量系數(shù)當(dāng)作所有縫口的流量系數(shù)。根據(jù)試驗,第一級的流量系數(shù)小一些,第二級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,它是由一個個環(huán)形齒隙和齒間空腔串聯(lián)而成的。氣體每通過一個齒隙和齒間
6、空腔的流動可描述如下:在間隙入口處,氣體狀態(tài)為p0,T0和零開始,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)形成強烈的旋渦。從能量觀點來看,在間隙前后,氣流的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?。同時,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,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,只有小部分動能仍以余速進(jìn)入下一個間隙,如此逐級重復(fù)上述過程。 D、透氣效應(yīng) 在理想迷宮中,認(rèn)為通過縫口的氣流在膨脹室內(nèi)動能,全部變成
7、熱能。也就是說,假定到下一個縫口時的漸近速度等于零,但這只是在膨脹室特別寬闊和特別長時才成立。在一般直通迷宮中,由于通過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,直接越過各個齒頂流向低壓側(cè),把這種一掠而過的現(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
8、與齒環(huán)相碰時,齒環(huán)自行彈開,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、理想迷宮的泄露計算 給定下列幾個條件: 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系列,兩縫口之間的膨脹室足夠大;3)?通過縫口的流動作絕熱循環(huán)膨脹,在這里引用一個流量系數(shù)α;4)?通過縫口之后的流動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
9、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)國外所進(jìn)行的試驗得出:齒距一定時,齒數(shù)越多,泄露量越少。齒距改變時,齒距越大,泄露量會急劇下降,同時還可以減少透氣現(xiàn)象的影響。 2)?膨脹室的影響。國外對膨脹室深度的影響進(jìn)行過試驗研究,結(jié)論是淺的膨脹室對減少泄露量有利。根據(jù)對膨脹室流動狀態(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
10、通型迷宮光滑面上開的附屬槽,開槽后迷宮中的流動狀態(tài)立即發(fā)生明顯的變化。試驗證明,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,以及通過臨界旋轉(zhuǎn)頻率時的振幅,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,對啟動與停車時單個部件尺寸的變化,以及部件的相對位移必須預(yù)先估算??捎渺o態(tài)和動態(tài)有限元算法出隨時間變化的熱膨脹規(guī)律,由此可了解哪些是臨界條件,間隙實際上應(yīng)當(dāng)多大尺寸。 7、
11、迷宮密封設(shè)計的注意點 總結(jié)迷宮密封設(shè)計中積累的經(jīng)驗,歸納起來有下列要點: 1)盡量使氣流的動能轉(zhuǎn)化為熱能,而不使余速進(jìn)入下一個間隙。齒與齒之間應(yīng)保持適當(dāng)?shù)木嚯x,或用高-低齒強制改變氣流方向。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,運行中偶爾與軸的相碰時,齒尖先磨損而脫離接觸,不致因摩擦出現(xiàn)軸的局部過熱而造成事故。 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,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、汽泵密封水運行中的注意事
12、項 1、小機(jī)油中進(jìn)水重要原因為密封水竄入。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))時易發(fā)生進(jìn)水。 2、變工況下,對汽泵密封水壓及時進(jìn)行調(diào)整。正常汽泵兩端外泄至漏斗應(yīng)無水或不連續(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)荷工況變動時要及時根據(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)及時將汽泵密封水切地溝,切的時候應(yīng)注意
13、切換方法,并應(yīng)聯(lián)系盤上,避免影響大機(jī)真空。 5、在啟、停小機(jī)時掌握好密封水回水水路運行方式: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高、進(jìn)回水溫度溫差合適、漏斗泄漏量、呼吸器冒汽量、多級水封第3.4級旁路是否全部開啟、水封注水情況是否正常以及系統(tǒng)閥門位置、狀態(tài)是否正確,排煙機(jī)出口防水門是否開啟,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)立即化驗運動中油質(zhì),并以此為標(biāo)準(zhǔn)。每次
14、小機(jī)啟動,需將濾油機(jī)切入運行。并在接班后和下班前、操作后及時化驗油質(zhì)進(jìn)行檢驗。 9、運行中、變工況時盤操要注意關(guān)注密封水系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的變化,如有異常及時分析可能原因及后果。 四、汽泵檢修時的操作要點 1、對汽泵組進(jìn)行隔離檢修,存在以下風(fēng)險,應(yīng)加強控制: ①、系統(tǒng)管路憋壓,壓力上升,導(dǎo)致前置泵入口安全門動作。 ②、小機(jī)油中進(jìn)水,主要可能是密封水壓力過高或密封水壓力過低,導(dǎo)致高溫高壓水串入小機(jī)油中。 2、針對上述風(fēng)險后,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、增壓電
15、動門、中間抽頭手動門、再循環(huán)手動門。 ③、緩慢關(guān)閉前置泵入口電動門,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,應(yīng)加大密封水壓力。 ④、當(dāng)前置泵入口電動門全關(guān)后,應(yīng)監(jiān)視前置泵入口不上升,如果上升較快,說明高壓側(cè)隔離不嚴(yán),應(yīng)開啟前置泵入口電動門泄壓。如果不上升,可以開啟放水門放水,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,斷汽泵密封水。 ⑥、系統(tǒng)全部隔離完成
16、后,通知化學(xué)化驗小機(jī)油質(zhì)情況。 五、汽泵檢修結(jié)束后的恢復(fù)操作 1、、對汽泵汽泵檢修結(jié)束后的恢復(fù),存在以下風(fēng)險,應(yīng)加強控制: ①、系統(tǒng)管路憋壓,壓力上升,導(dǎo)致前置泵入口安全門動作。 ②、小機(jī)油中進(jìn)水,主要可能是密封水壓力過高或密封水壓力過低,導(dǎo)致高溫高壓水串入小機(jī)油中。 2、針對上述風(fēng)險后,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、所有放水門關(guān)閉,放空門保持開啟。 ②、開啟密封水前后手動門、投入前置泵密封水及冷卻水。 ③、微開前置泵入口電動門進(jìn)行注水排空,,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,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,應(yīng)加大密封水壓力。 ④、適當(dāng)控制注水速度,如果就地前置泵入口及汽泵入口管道振動較大,應(yīng)減緩注水速度。 ⑤、當(dāng)前置泵入口電動門全開后,調(diào)整密封水壓力大于前置泵入口壓力相差0.08MPA既可。這樣注水及投密封水結(jié)束后,就不會造成小機(jī)油中進(jìn)水。 ⑥、系統(tǒng)全部恢復(fù)完成后,通知化學(xué)化驗小機(jī)油質(zhì)情況。
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