胡 箭，孙金龙,张 勇

（1.华电国际十里泉发电厂，山东 枣庄 277100；2.华能沾化热电有限公司，山东 滨州 256800）

0 引言

汽动给水泵在火力发电厂中起着重要的作用，其可靠性直接关系到汽轮发电机组的安全运行，大容量机组配备的高参数给水泵大多采用迷宫密封，而此类给水泵油中进水现象是最常见的故障［1-3］，如何提高汽动给水泵轴端迷宫式密封系统的可靠性，防止汽泵密封水进入润滑油系统仍是许多发电企业急需解决的问题。

1 设备概况

某火电厂每台660 MW 超超临界机组配备两台汽动给水泵，其驱动汽轮机为NK63∕71 型纯凝汽小汽轮机，功率9 665.6 kW，调速范围3 000～5 990 r∕min 小汽轮机为凝汽式汽轮机，进汽温度379.6 ℃。给水泵为卧式、水平、筒体式离心泵，型号为75CHTA500XE62多级卧式离心泵，两侧轴端密封采用的是螺旋迷宫密封，图1为汽动给水泵组密封水管道系统，密封水来自凝结水泵出口母管，其回水分为三路：第一路作为泄荷水管路，其凝结水夹杂着一些较热的泵泄漏给水。此时的较热的混合水将通过泄荷管路系统排出，以防止密封腔内汽化；第二路回水母管需要通过多级U 型水封最后回到凝汽器；第三路直接排入地沟。正常运行时外侧密封水回水主要由凝结水和少量给水提供，温度较低，最后排入凝汽器，而第三路排地沟只是用在机组启停等真空较低工况或者检修隔离。

每台小汽轮机的润滑油系统为独立的系统，汽泵的润滑油系统与小汽轮机润滑油系统公用。润滑油系统配有两台交流润滑油泵，一台直流事故油泵，滤网和冷油器各两个，一台排烟风机。机组正常运行时一台交流润滑油泵运行，通过冷油器和滤网向小机及汽泵系统供油，润滑油压约为0.28 MPa，通过排烟风机维持油箱处于微负压状态。

图1 汽动给水泵组密封水管道系统

2 汽泵润滑油进水原因分析

在汽泵首次运行时，A、B汽泵的润滑油都出现了水分指标严重超标的现象，监盘发现汽泵润滑油箱油位略微上涨，就地检查排烟风机油烟分离器出现滴水现象，检查发现水珠附着在小汽轮机回油管道窥视窗的有机玻璃上，立即从油箱底部放水阀放出大量油水混合物，化验室化验小汽轮机润滑油中水分最高为16 000 mg∕L，并已出现乳化现象，如此严重的润滑油进水事件，已威胁到正在运行的设备安全。

在A小汽轮机润滑油油箱分离出水后，立即投入小机润滑油净油装置，采用“脱水+过滤”运行方式。通过对油箱底部的放水阀放掉含水量特别高的乳化油，检查润滑油水分为45 mg∕L，此时润滑油化验合格，再补齐足量的油到润滑油系统中。对进水比较严重的B小汽轮机油系统放净存油，进行换油处理。

2.1 密封水系统故障

汽泵密封水调整不当、密封水系统阀门故障等密封水系统的故障，导致密封水量过大导致密封水进入润滑油系统。

为了有效阻止汽动给水泵泵体内高压给水外泄，其自由端和传动端都采用反螺旋迷宫式密封。这种密封结构特点是轴套外圆与衬套内圆分别加工方向相反的反向螺旋。通过迷宫密封间隙与反螺旋作用控制密封水泄漏，对汽动给水泵密封。改造前汽泵本体密封水结构如图2 所示，汽泵密封水来自凝结水泵出口母管，分两路回水：第一路回水经过回水母管排入地沟或者凝汽器；第二路密封水由密封腔内向汽泵泵体内流动，在泄荷环内和外漏的泵体热水汇合，通过泄荷管道流入前置泵进口管道。

图2 改造前汽泵本体密封水结构

汽泵密封水回水异常，泄荷水无法正常回到汽泵前置泵入口，都会增加密封水回U 形水封的水量，进而回水量增大，导致回水不流畅，而回水腔室底部检漏孔排水不及时，引起呼吸器向外大量冒水，润滑油系统内的负压作用，水通过轴承油档的空隙被吸入油系统，严重影响汽动给水泵和小机的安全运行［4-7］。

2.2 给水泵轴端密封结构缺陷

汽动给水泵泵体内水侧由于满水导致一定微正压，而排烟风机将润滑油箱抽成微负压，油侧的呼吸器常因灰尘堆积而堵塞，因此，泵体满水极易造成润滑油系统进水。汽动给水泵泵轴设计因考虑到刚性要求，水侧和油侧的轴向长度不能设计过长。润滑油系统为使各轴瓦处的油烟不外冒和回油更顺畅，必须保证润滑油系统是负压的。结合上述汽动给水泵轴端的设计特点，给水侧的水容易流入润滑油系统中。

2.3 汽封、冷油器泄漏

运行中小机轴封蒸汽压力偏高，或者轴封回汽不畅，导致轴端冒汽，水汽被抽吸进润滑油回油中，致使润滑油含水量超标。

润滑油冷油器泄漏，使冷却水进入润滑油系统。

此外，润滑油系统密封性不好，周围湿度较大，潮湿的空气进入油箱，部分水汽进入润滑油系统；油系统补油时油质不合格，油中含水量大；轴承附近缸体结合面泄漏的蒸汽，冲刷到轴承箱使油中带水，这些都会造成汽泵润滑油中进水。

3 汽泵润滑油进水原因排查

3.1 给水泵密封水调整

在运行中发现给水泵密封水调整门波动较大，在12%～25%间波动，造成密封水压力、流量大幅度波动。

3.2 给水泵的轴封迷宫式密封结构缺陷

就地检查时发现给水泵的密封水回水腔室呼吸器存在冒水现象，给水泵密封水回水腔室检漏管水量较大。检查给水泵的密封水回水腔室呼吸器正常，不存在堵塞现象。

打开给水泵的密封水回水腔室呼吸器，观察给水泵的密封水回水腔室内密封水随泵主轴甩水量较大，腔室内充满水汽、水珠。由于给水泵轴承回油腔室为微负压状态运行，大量水汽、水珠通过挡水环进入轴承回水，导致小机润滑油中大量进水。

查阅给水泵图纸发现密封水回水腔室与轴承回油腔室间只一道档水环，没有有效的隔离密封。给水泵密封水为外侧进水，内侧回水。在保证密封水回水温度的情况下，密封水压力一般保持比前置泵入口压力高0.82 MPa 左右，较高压力的密封水通过迷宫密封至回水腔室，使密封水回水量较大且密封水在回水腔室与轴承转动甩成大量水汽与水珠，轴承座回油，会使回油腔产生微负压，对回水腔中的水蒸气、水珠产生抽吸作用，也导致润滑油中进水［8］。

3.3 其他原因

由于此两台汽泵为新安装，检查小机轴封蒸汽无回汽不畅、冒汽现象；冷油器为板式换热器，其冷却水为循环水，压力较低不足以进入润滑油中；小机调试前已滤油合格，不存在油质问题；小机缸体结合面无泄漏现象，也不可能造成油中进水。

4 汽泵密封系统的改进

4.1 更换密封水调节阀气动头

密封水调节阀波动较大，现场检查发现其气动头气压较高时才能使阀门动作，气动头设计与阀门不匹配。更换新气动头后，密封水调节门波动消除。

4.2 减小小机油箱负压

由于小机油箱无负压测点，在排烟风机运行时关闭其入口挡板，检查给水泵轴承回油腔室呼吸器处负压仍较大，停用小机排烟风机，检查轴承回油腔室呼吸器为微负压。小机设在14 m 高度，小机油箱设在0 高度，轴承回油时自然产生抽吸作用，产生微负压状态。运行在各轴承油挡溢油的前提下停用排烟风机，降低各轴承箱真空，减少了油系统吸入密封水的可能性。

4.3 更改汽泵密封水进回水位置

将汽泵密封水进、回水管倒换，使密封水在迷宫密封近泵侧进水，远泵侧回水。本次改造以后，由于汽动给水泵采用反螺旋注射式迷宫密封，当轴旋转时，螺旋槽相对运动，致使流体产生压头，阻止泵内流体外泄。由于轴套与固定衬套之间存在径向间隙，仍有部分流体会通过螺纹齿顶向外泄漏，但密封水回水量大量减少，只达回水管的1∕2 左右，密封水回水腔室水汽较少，检漏管水流大幅度减少。

图3 改造后汽泵本体密封水结构

4.4 增加密封水回水腔室挡水板

改造前汽泵本体密封水结构如图3 所示，在给水泵自由端密封水回水腔室增加一挡水板，其轴套螺母密封与挡水板间隙为0.65 mm，并为“C”型设计，有效将泄漏的密封水甩回回水腔室。双路密封使有效地阻止了密封水的泄漏，检漏管已无水检出。

5 结语

针对汽泵润滑油中进水的可能原因进行分析排查，提出了相应的改进方案，利用机组检修的机会，将给水泵返厂检修，在给水泵自由端密封水回水腔室增加挡水板，恢复小机油箱排烟风机的正常运行，机组投运后未再发生油中进水现象，汽泵密封系统改造取得良好的效果。