給水泵機(jī)械密封吐水溫度異常分析與處理
2019-03-10 （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(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(shí)，動(dòng)、靜環(huán)兩端面之間工作液由于摩擦作用產(chǎn)生熱量，將動(dòng)環(huán)和靜環(huán)摩擦產(chǎn)生的熱量導(dǎo)出，如圖1所示，通過(guò)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(wèn)題描述
在機(jī)組運(yùn)行過(guò)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(chǎng)測(cè)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(duì)此問(wèn)題上一般考慮問(wèn)題可能因?yàn)榇判赃^(guò)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(guò)濾器解體檢查后未發(fā)現(xiàn)明顯雜質(zhì)，更換新磁性過(guò)濾器濾網(wǎng)后，仍然沒(méi)有解決溫度異常的問(wèn)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(guò)現(xiàn)場(chǎng)分析發(fā)現(xiàn)，如圖3安裝接點(diǎn)所示，螺旋套管上面四個(gè)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(duì)數(shù)平均溫差較大，對(duì)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(duì)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(chǎng)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(huì)，將冷卻套管換熱方式進(jìn)行調(diào)整，由原來(lái)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(duì)數(shù)平均溫差△tm=13.4℃，相比順流式對(duì)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(lái)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(guò)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(duì)冷卻效果影響較大。
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