CN110925185A - 一种高温高压锅炉给水泵水压试验的填充式隔板及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温高压锅炉给水泵水压试验的填充式隔板及方法，通过在给水泵的筒体内安装填充式隔板，分别对给水泵吸入侧泵盖一侧的第一低压腔、吐出侧泵盖一侧的第二低压腔、抽头位置的中压腔、以及筒体内的高压腔进行径向密封并分别对所述第一低压腔、第二低压腔、中压腔、以及高压腔进行水压试验。本发明可以有效的避免传统水压试验所产生的各种问题，提高水压试验的成功率和安全性。

Description

一种高温高压锅炉给水泵水压试验的填充式隔板及方法

技术领域

本发明属于给水泵技术领域，具体涉及一种高温高压锅炉给水泵的水压试验的填充式隔板及方法。

背景技术

超超临界机组具有煤耗低、环保性能好、技术含量高的特点，机组热效率能够达到45％左右。其主蒸汽压力可达25～35兆帕及以上，主蒸汽和再热蒸汽温度可达到580℃以上。因此其锅炉给水泵的水压试验是关系到机组正常运转的关键工序，对机组的安全性、可靠性影响至关重要。

超超临界火电机组高温高压锅炉给水泵为了验证泵体、泵盖部件等关键承压部件的承压能力以及密封形式的有效性，需要进行产品设计压力1.5倍的水压试验，水压试验压力通常在55MPa到80MPa之间。针对该类产品的超高压力水压试验，传统的水压试验方法有很多弊端：容易造成产品零部件局部塑性变形，后期无法修复，影响产品零部件质量；泵体主螺栓承受大大超过设计额定值的拉力，容易发生螺纹损伤，甚至导致无法拆卸的现象；试压工装结构形式容易发生变形导致密封失效，造成试压失败，风险性高，安全性低。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足之处，本发明提供了一种高温高压锅炉给水泵的水压试验的填充式隔板及方法。

本发明一方面提供了一种高温高压锅炉给水泵水压试验的填充式隔板，所述填充式隔板为与给水泵的内腔可拆卸连接的一体式结构隔板，其包括依次设置的第一低压密封区、中压密封区、高压密封区、以及第二低压密封区；

所述第一低压密封区，用于对位于所述给水泵的吸入侧泵盖一侧的第一低压腔进行径向密封，并将所述第一低压腔与位于所述给水泵的抽头下方的中压腔隔离；

所述中压密封区，用于对所述中压腔进行径向密封，并将所述中压腔与位于所述给水泵筒体内的高压腔隔离；

所述高压密封区，用于对所述高压腔进行径向密封，并将所述高压腔与所述给水泵的吐出侧泵盖一侧的第二低压腔隔离；

所述第二低压密封区，用于对所述第二低压腔进行径向密封，并将所述填充式隔板与环形高压压板进行连接。

进一步的，所述高压密封区靠近所述第二低压密封区的一端设置有环形槽，所述环形槽内插装有所述环形高压压板，所述环形高压压板用于与所述筒体内靠近所述吐出侧泵盖一侧的所述第二低压密封区密封连接。

本发明另一方面提供了一种高温高压锅炉给水泵水压试验的方法，包括：

在所述给水泵的筒体内安装在上述所述的填充式隔板，分别对所述给水泵的吸入侧泵盖一侧的第一低压腔、吐出侧泵盖一侧的第二低压腔、位于抽头下方的中压腔、以及所述筒体内的高压腔进行径向密封；

分别对所述第一低压腔、第二低压腔、中压腔、以及高压腔进行水压试验。

进一步的，在所述给水泵的筒体内安装所述填充式隔板时，包括：

将所述填充式隔板和环形高压压板装入所述筒体内；

在所述给水泵的筒体的密封槽内安装缠绕垫后，再将所述吐出侧泵盖安装到所述筒体上；

通过螺栓将所述吐出侧泵盖与所述筒体无间隙连接，确保所述缠绕垫的压缩量符合预设要求。

进一步的，在将所述填充式隔板和环形高压压板装入所述筒体内前，在所述高压密封区靠近所述第二低压密封区的一端开设环形槽，所述环形槽能够插装所述环形高压压板，使所述环形高压压板与所述填充式隔板相连接。

进一步的，在将所述填充式隔板和环形高压压板装入所述筒体内时，所述填充式隔板与所述筒体内壁的接触处，均通过支撑环和密封胶圈对所述第一低压腔、第二低压腔、中压腔、以及高压腔进行径向密封。

进一步的，在将所述吐出侧泵盖安装到所述筒体上时，所述泵盖与环形高压压板之间留有0.5～1mm间隙。

本发明提供了一种高温高压锅炉给水泵的水压试验的填充式隔板及方法，通过在给水泵的筒体内安装填充式隔板，分别对给水泵的吸入侧泵盖一侧的第一低压腔、吐出侧泵盖一侧的第二低压腔、抽头位置的中压腔、以及筒体内的高压腔进行径向密封；分别对第一低压腔、第二低压腔、中压腔、以及高压腔进行水压试验；本发明可以有效的避免传统水压试验所产生的问题，提高水压试验的成功率和安全性。

附图说明

图1为本发明示例性实施例的一种高温高压锅炉给水泵的水压试验的填充式隔板的结构示意图；

图2为本发明示例性实施例的填充式隔板安装在给水泵的筒体内的示意图；

图3为本发明示例性实施例的一种高温高压锅炉给水泵的水压试验的方法的流程图；

图4为本发明示例性实施例的一种高温高压锅炉给水泵的水压试验的方法的装配流程图；

图5为现有传统的隔板安装在给水泵的筒体内后示意图；

图6为现有传统的用于高温高压锅炉给水泵的水压试验密封形式的结构示意图；

图7为本发明示例性实施例的安装填充式隔板a时隔板与给水泵配合端面的局部放大图；

图8为现有传统的安装隔板b₁和隔板b₂时隔板与给水泵配合端面的局部放大图。

图中，1-填充式隔板a，101-第一低压密封区，102-中压密封区，103-高压密封区，104-第二低压密封区；

2-吸入侧泵盖；

3-抽头；

4-吐出侧泵盖；

5-环形高压压板；

6-筒体；

7-隔板b₁；

8-隔板b₂。

A-第一低压腔，B-第二低压腔，C-高压腔，D-中压腔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的优选实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在现有技术中，为了验证高温高压锅炉给水泵的泵体、泵盖部件等关键承压部件的承压能力、以及密封形式的有效性，需要进行产品设计压力1.5倍的水压试验，因此，本实施例是针对50MPa以上水压试验时的试验装置。传统的水压试验方法容易造成产品零部件局部塑性变形，泵体主螺栓承受大大超过设计额定值的拉力，容易发生螺纹损伤,试压工装结构形式容易发生变形导致密封失效，风险性高，安全性低。而本实施例采用填充式密封形式进行水压试验可以有效的避免传统水压试验所产生的问题，提高成功率和安全性，其具体方案如下：

参见图1和2，本实施例一方面提供了一种高温高压锅炉给水泵水压试验的填充式隔板，填充式隔板a1为与给水泵的内腔可拆卸连接的一体式结构隔板，其包括依次设置的第一低压密封区101、中压密封区102、高压密封区103、以及第二低压密封区104；第一低压密封区101用于对位于给水泵的吸入侧泵盖2一侧的第一低压腔A进行径向密封，并将第一低压腔A与位于给水泵的抽头3下方的中压腔D隔离；中压密封区102用于对中压腔D进行径向密封，并将中压腔D与位于给水泵筒体6内的高压腔C隔离；高压密封区103用于对高压腔C进行径向密封，并将高压腔C与给水泵的吐出侧泵盖4一侧的第二低压腔B隔离；第二低压密封区104用于对第二低压腔B进行径向密封，并将填充式隔板a与环形高压压板5进行连接。

作为一优选实施方式，第一低压密封区101的直径小于中压密封区102的直径，高压密封区103靠近中压密封区102一端的直径大于中压密封区102的直径，高压密封区103的剩余长度的直径均小于中压密封区102的直径，第二低压密封区104的直径小于高压密封区103的最小直径；其中，第一低压密封区101、中压密封区102、高压密封区103和第二低压密封区104在与筒体6内壁径向密封的位置均设置有径向密封槽。

其中，高压密封区103的直径均小于中压密封区102的直径的部分，其直径还小于给水泵内筒内腔的直径，因此，在填充式隔板a1安装在给水泵筒体6的内腔后，给水泵的中压腔D和高压腔C能够通过填充式隔板a1被分离开来。

高温高压锅炉给水泵的泵体、泵盖合装水压试验试验压力在50MPa以上的属于高压水压试验，其密封难度大且风险性高，而且针对一些现在新技术要求的给水泵，其抽头管位置需要进行单独压力的水压试验，所以本实施例中的填充式隔板a1可根据需要将给水泵的内腔分为高、中、低三个压力腔。

参见图1和2，以某高温高压锅炉给水泵水压试验为例进行说明，该泵要求泵体水压试验分为A、B、C、D四个腔进行，其中，A为第一低压腔、B为第二低压腔，进行6MPa水压试验；D腔为中压腔，进行30MPa水压试验；C腔为高压腔，进行58MPa水压试验，由于，填充式隔板a1将中压腔D腔与泵筒体6的高压腔C腔通过径向密封进行分隔，对D腔单独进行水压试验，试验压力为30MPa，大大降低了抽头位置的水压试验压力值，可以有效地减少变形及破坏的可能性，方案更加合理。其中，本发明中的B、C两腔之间采用径向密封进行密封，可以很好的将高低压腔隔开，而径向密封形式同时也排除了端面密封的过定位问题，避免都是端面密封时有密封面配合不严的情况发生。

作为一优选实施方式，高压密封区103靠近第二低压密封区102的一端设置有环形槽，环形槽内插装有环形高压压板5，环形高压压板5用于与筒体6内靠近吐出侧泵盖4进行密封连接。

本实施方式中的A、B、C、D四个压力腔通过安装在给水泵的筒体6中部的填充式隔板a1进行分隔,形成四个不同压力的腔体，且用于径向密封的径向密封槽均开在给水泵的筒体6与填充式隔板a1需要密封部位的外圆及内圆上，而且这种径向密封方式对填充式隔板a与给水泵的筒体6贴合端面的压力没有特殊要求，间接降低了后续装配主螺栓的预紧力。

参见图3，本实施例另一方面提供了一种用于高温高压锅炉给水泵的水压试验的方法，包括：

S100、在给水泵的筒体6内安装上述的填充式隔板a1，分别对给水泵的吸入侧泵盖2一侧的第一低压腔A、吐出侧泵盖4一侧的第二低压腔B、位于抽头3下方的中压腔D、以及筒体6内的高压腔C进行径向密封。

作为一优选实施方式，参见图4，在给水泵的筒体6内安装填充式隔板a1时，包括：

S101、将填充式隔板a1和环形高压压板5装入筒体6内。

S102、在给水泵的筒体6的密封槽内安装缠绕垫后，再将吐出侧泵盖4安装到筒体6上；吐出侧泵盖4与筒体6配合面把靠牢固时，泵盖与环形高压压板5之间留有0.5～1mm间隙。

S103、通过螺栓将吐出侧泵盖4与筒体6无间隙连接，确保缠绕垫的压缩量符合预设要求。

进一步的，在将填充式隔板a1和环形高压压板5装入筒体6内前，在高压密封区103靠近第二低压密封区102的一端开设环形槽，环形槽能够插装环形高压压板5，使环形高压压板5与填充式隔板a1相连接

其中，在将填充式隔板a1和环形高压压板5装入筒体6内时，填充式隔板a1与筒体6内壁的接触处，均通过支撑环和密封胶圈对第一低压腔、第二低压腔、中压腔、以及高压腔进行径向密封。

S200、分别对第一低压腔A、第二低压腔B、中压腔D、以及高压腔C进行水压试验。

在工装安装时采用立式装配形式，先将泵筒体6立式放置，分别装入泵体中部的填充式隔板a1及环形高压压板5，然后在筒体6上安装产品缠绕垫，最后安装吐出侧泵盖4，将螺栓紧固到使泵盖与泵筒体6之间配合面贴合无间隙，确保缠绕垫压缩量符合设计要求。其中，为了避免过定位的产生，吐出侧泵盖4与环形高压压板5之间应该留有间隙，同时为了避免零件翻转过程晃动，间隙一般控制在0.5～1mm。在工作时，给水泵的筒体6中部隔板依靠A、C两高低压腔的压力差被紧紧地压在给水泵的筒体6中部的配合面上。

参见图5和6，通过安装现有技术的的隔板b₁7和b₂8对给水泵的水压试验，可以看出传统水压试验形式如图8所示，筒体6上的M2面受到的压力为：

F_M2＝F_C腔’-F_A腔’；

F_C腔’＝P_C腔’×S_C腔’＝P_C腔’×π×W2²/4；

F_A腔’＝P_A腔’×S_A腔’＝P_A腔’×π×W1²/4；

作用在给水泵的筒体6接触面的压强为：

P_M2＝F_M1’/S_M1’；

S_M2＝π×(W1²-D1²)/4；

而通过本实施例的水压试验方法，如图7所述的给水泵的筒体6的M1面受到的压力为：

F_M1＝F_C腔+F_B腔-F_A腔-F_D腔；

F_C腔＝P_C腔×S_C腔＝P_C腔×π×(D3²-D5²)/4；

F_B腔＝P_B腔×S_B腔＝P_B腔×π×D5²/4；

F_A腔＝P_A腔×S_A腔＝P_A腔×π×D1²/4；

F_D腔＝P_D腔×S_D腔＝P_C腔×π×(D3²-D5²)/4；

作用在给水泵的筒体6接触面的压强为：

P_M1＝F_M1/S_M1；

S_M1＝π×(D2²-D1²)/4；

因此，通过数据对比，在受力情况上，本实施例通过增大填充式隔板a1与筒体6之间的接触面积，从而作用在泵体接触面上的力大大变小了，其中，直径D5面积的圆作用力由原C腔的高压压力变成了B腔的低压压力；同时，由于中压腔的存在，在D3-D5的面积上，又有D腔的压力对C腔的压力进行抵消减少，而A腔属于低压腔，两种方案中作用在填充式隔板a1和隔板b₁7上的压力基本相当，所以相对于传统水压试验形式，泵体中的填充式隔板a1作用在泵体接触面上的力较传统的中部压板大大减小。同时在作用面积上，本发明中的填充式隔板a1在泵体上的作用面积是D2至D1之间环形的面积，而传统水压试验形式中部压板在泵体上的作用面积是W1至D1之间的环形面积，本发明提供的水压试验形式作用面积也大大增加，所以在泵体接触面的单位面积受的力大大降低。

针对举例的产品来说，通过计算，采用图1的密封形式，本发明中的隔板a与泵筒贴合端面的有效受力面积为1.12×105mm²，而采用图5的端面密封形式，泵体的填充式隔板a1与泵筒体6贴合端面的有效受力面积为2.3×104mm²，由此可见，采用本发明的水压试验形式，泵体中的填充式隔板a1与筒体6贴合端面的有效受力面积增加了387％，同样受力情况下，接触面处应力只为原来形式的20.5％左右，大大的降低了筒体6与压板贴合处所受的应力，也使端面受力更加均衡，可以有效的减少筒体6止间部位止口M1面的变形。

并且，采用本发明和传统的两种的水压试验方法，吐出侧泵体主螺栓的受力情况也是不一样的，下面通过计算来分析两种不同水压试验方法泵体主螺栓的受力情况：

(1)按照本发明的水压试验形式，泵体主螺栓受力为：

F_主螺栓＝F_C腔+F_B腔；

F_C腔＝P_C腔×S_C腔＝P_C腔×π×(D4²-D6²)/4；

F_B腔＝P_B腔×S_B腔＝P_B腔×π×D6²/4；

(2)按照传统水压试验形式，泵体主螺栓受力为：

F_主螺栓’＝F_C腔’＝P_C腔×π×D4²/4；

通过数据对比：

△F＝F_主螺栓’-F_主螺栓＝π×D6²(P_C腔-P_B腔)/4；

在直径为D6圆的面积内，通过本发明测得的吐出侧泵盖4的压强为P_B腔，而传统水压试验形式作用吐出侧泵盖4的压强为P_C腔，对于举例的产品来说，P_C腔为P_B腔的5.8倍，所以通过本发明提供的水压试验形式，作用在吐出侧泵盖4的压力大大降低，也就大大降低了泵体泵盖把合出螺栓的受力，大大降低了主螺栓研伤损坏的可能性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种高温高压锅炉给水泵水压试验的填充式隔板，其特征在于，所述填充式隔板为与给水泵的内腔可拆卸连接的一体式结构隔板，其包括依次设置的第一低压密封区、中压密封区、高压密封区、以及第二低压密封区；

所述第一低压密封区，用于对位于所述给水泵的吸入侧泵盖一侧的第一低压腔进行径向密封，并将所述第一低压腔与位于所述给水泵的抽头下方的中压腔隔离；

所述中压密封区，用于对所述中压腔进行径向密封，并将所述中压腔与位于所述给水泵的筒体内的高压腔隔离；

所述高压密封区，用于对所述高压腔进行径向密封，并将所述高压腔与所述给水泵的吐出侧泵盖一侧的第二低压腔隔离；

所述第二低压密封区，用于对所述第二低压腔进行径向密封，并将所述填充式隔板与环形高压压板进行连接。

2.根据权利要求1所述的一种高温高压锅炉给水泵水压试验的填充式隔板，其特征在于，所述高压密封区靠近所述第二低压密封区的一端设置有环形槽，所述环形槽内插装有所述环形高压压板，所述环形高压压板用于与所述筒体内靠近所述吐出侧泵盖一侧的所述第二低压密封区密封连接。

3.一种高温高压锅炉给水泵水压试验的方法，其特征在于，包括：

在所述给水泵的筒体内安装在权利要求1或2所述的填充式隔板，分别对所述给水泵的吸入侧泵盖一侧的第一低压腔、吐出侧泵盖一侧的第二低压腔、位于抽头下方的中压腔、以及所述筒体内的高压腔进行径向密封；

分别对所述第一低压腔、第二低压腔、中压腔、以及高压腔进行水压试验。

4.根据权利要求3所述的一种高温高压锅炉给水泵的水压试验的方法，其特征在于，在所述给水泵的筒体内安装所述填充式隔板时，包括：

将所述填充式隔板和环形高压压板装入所述筒体内；

在所述给水泵的筒体的密封槽内安装缠绕垫后，再将所述吐出侧泵盖安装到所述筒体上；

通过螺栓将所述吐出侧泵盖与所述筒体无间隙连接，确保所述缠绕垫的压缩量符合预设要求。

5.根据权利要求4所述的一种用于高温高压锅炉给水泵的水压试验的方法，其特征在于，在将所述填充式隔板和环形高压压板装入所述筒体内前，在所述高压密封区靠近所述第二低压密封区的一端开设环形槽，所述环形槽能够插装所述环形高压压板，使所述环形高压压板与所述填充式隔板相连接。

6.根据权利要求4所述的一种用于高温高压锅炉给水泵的水压试验的方法，其特征在于，在将所述填充式隔板和环形高压压板装入所述筒体内时，所述填充式隔板与所述筒体内壁的接触处，均通过支撑环和密封胶圈对所述第一低压腔、第二低压腔、中压腔、以及高压腔进行径向密封。

7.根据权利要求4所述的一种用于高温高压锅炉给水泵的水压试验的方法，其特征在于，在将所述吐出侧泵盖安装到所述筒体上时，所述泵盖与环形高压压板之间留有0.5～1mm间隙。

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