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給水泵機(jī)械密封吐水溫度異常分析與處理

2018-09-10

（江蘇徐州，趙超）

　　1　背景

　　給水泵機(jī)械密封是水泵密封關(guān)鍵部件，它是由一對相對運(yùn)動的密封環(huán)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液環(huán)起到密封作用。泵高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，動、靜環(huán)兩端面之間工作液由于摩擦作用產(chǎn)生熱量，將動環(huán)和靜環(huán)摩擦產(chǎn)生的熱量導(dǎo)出，如圖1所示，通過螺旋式套管冷卻器冷卻后，將工作液吸入到機(jī)械密封腔內(nèi)部，熱量由螺旋套管傳遞給閉式冷卻水。

圖1 機(jī)械密封工作液冷卻示意圖（順流式）
 

　　2　問題描述

　　在機(jī)組運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)，機(jī)械密封工作液吐出端溫度異常升高，如圖2所示，在泵轉(zhuǎn)速4250r/min，現(xiàn)場測溫發(fā)現(xiàn)機(jī)械密封工作液吐出端溫度高達(dá)57℃，吸入端溫度42℃，隨著轉(zhuǎn)速升高，工作液吐出端溫度頻繁接近報(bào)警值，嚴(yán)重威脅機(jī)組安全運(yùn)行。針對此問題上一般考慮問題可能因?yàn)榇判赃^濾器臟污造成工作液流量降低從而使溫度上升，但是本次磁性過濾器解體檢查后未發(fā)現(xiàn)明顯雜質(zhì)，更換新磁性過濾器濾網(wǎng)后，仍然沒有解決溫度異常的問題。

圖2 機(jī)械密封冷卻水調(diào)整前傳熱端差圖

　　其中：

　　A-機(jī)械密封工作液吸入端；

　　B-機(jī)械密封工作液吐出端；

　　C-閉式冷卻水進(jìn)口；

　　D-閉式冷卻水出口。
　　3　原因分析與改進(jìn)

　　經(jīng)過現(xiàn)場分析發(fā)現(xiàn)，如圖3安裝接點(diǎn)所示，螺旋套管上面四個接口依次為機(jī)械密封工作液吸入端A、機(jī)械密封工作液吐出端B、閉式冷卻水進(jìn)口C、閉式冷卻水出口D。螺旋套管一直采用的是順流式換熱方式，根據(jù)換熱器順逆流方式比較可知，逆流換熱的對數(shù)平均溫差較大，對于熱物性相同的兩種工質(zhì)，相同的換熱系數(shù)K和換熱面積A，對數(shù)平均溫差越大△tm越大，換熱量Φ越大，螺旋冷卻套管換熱效率也就越高。

圖3 機(jī)械密封冷卻套管現(xiàn)場安裝接點(diǎn)圖

　　根據(jù)上述理論分析，利用停機(jī)檢修機(jī)會，將冷卻套管換熱方式進(jìn)行調(diào)整，由原來的順流式換熱改進(jìn)為逆流換熱方式。改進(jìn)后，如下圖機(jī)械密封冷卻示意圖4所示。

圖4 機(jī)械密封工作液冷卻示意圖（逆流式）

圖5 機(jī)械密封冷卻水調(diào)整后傳熱端差圖

　　4　結(jié)論

　　將螺旋冷卻套管改為逆流換熱后，在相同的轉(zhuǎn)速條件下，逆流式換熱其對數(shù)平均溫差△tm=13.4℃，相比順流式對數(shù)平均溫差△tm=11.4℃，溫差升高了2℃，換熱量增加了17.5%，因此，機(jī)械密封吸入端溫度由原來的42℃降低至37.8℃，吐出端溫度由57℃降低至52.4℃，降幅明顯。通過上述冷卻器的順、逆流換熱方式的定量分析表明，不同換熱方式對冷卻效果影響較大。