高压混相激光脸浅槽机械密封润滑状态转变特性及密封性能分析

以激光脸浅槽微接触式密封为研究对象,求解考虑混相介质特性和密封端面粗糙度效应的雷诺方程,通过分形接触理论求解微凸体接触力,利用不同微凸体接触状态下求解出的液膜承载系数对混相微接触式机械密封混合润滑状态进行分级,探究了压力及转速等工况条件和开槽形式对密封的润滑状态转变的影响规律.结果表明:混相微接触式机械密封混合润滑状态可分为弹性混合润滑状态、弹塑性混合润滑状态和塑性混合润滑状态3个级别;随着转速升高,液膜承载力不断增大,微凸体接触力逐渐趋向于0,密封环分开实现非接触,此时液膜承载系数为1;压差和槽深越大、混相介质气相容积比越高,矩形槽角度和周期数越小,临界转速越大,润滑状态更稳定,摩擦副分离越困难.

基于柔性转子的液膜密封稳态性能研究

为了研究转子柔性状态下动力学特征对航空发动机附件机匣轴端液膜密封的影响,结合转子的振幅、弯曲角度和热流体动力润滑理论,建立了柔性转子-液膜密封稳态分析模型,探究柔性转子-液膜密封的成膜机理,研究偏心量、倾斜角度、结构参数和工况参数对液膜密封性能影响规律。结果表明:当动环发生偏心时,液膜压力分布呈现不均匀性,随着偏心量由0.1 mm增至0.5 mm时,密封泄漏量上升了11.84%;倾斜角度的增加在一定程度上可以减弱膜压不均匀性,但对密封性能的影响不明显,当倾斜角度从1×10^(-5) rad升至3×10^(-5) rad时,泄漏量仅增加2.1%;在工况参数不变时,适当减少螺旋槽数,并选取合适的螺旋角度,可以有效抑制泄漏现象;在相同的结构参数条件下,适当降低转速及压差可以有效降低泄漏量;基于柔性转子的液膜密封由于较大偏心量的存在,会导致密封性能下降,此外,高转速与大压差会进一步增加泄漏量,工程应用中可通过减少槽数,修改螺旋角度的方式抑制泄漏。研究可为液膜密封的优化设计提供理论依据。

基于SVD-AVMD的液膜密封声发射特征提取

将声发射技术应用于液膜密封端面状态监测时,声发射信号易受噪声影响、特征信号难以提取,为此提出一种基于奇异值分解和自适应变分模态分解(SVD-AVMD)的信号处理方法。该方法首先以奇异值分解消除信号中的随机强噪声影响,获取降噪信号,然后在不同模态数下对降噪信号作变分模态分解,并计算各模态分量与降噪信号之间的显著性水平,以显著性水平大于阈值作为分解的停止准则,最终达到获取最优模态分量的目的。结果表明:SVD-AVMD对各模态分量中心频率的捕捉能力以及对各模态分量的恢复效果均明显优于单纯的变分模态分解,能够滤除背景噪声的同时最大程度地保留有效信息;获得表征液膜密封端面状态的声发射信号,实现了对液膜密封端面状态的识别。

接触式机械密封混合润滑状态摩擦演化规律研究

接触式机械密封在运转中主要处于混合润滑状态,为探究其混合润滑状态下摩擦机理,结合粗糙面弹塑性模型,求解考虑密封端面粗糙度效应的雷诺方程,探究了转速和介质压力等工况条件对密封混合润滑状态密封摩擦参数的影响,推导了密封声发射波能量公式,将密封混合润滑状态分为磨损期和稳定期,应用1.5维谱理论提取密封特征频率,探究混合润滑状态摩擦演化规律.研究结果表明摩擦参数影响密封声发射波能量幅值且密封摩擦形式随混合润滑状态发生变化:在磨损期,微凸体接触特征频率幅值较大,密封端面间摩擦以微凸体接触为主;在稳定期,流体膜黏性剪切摩擦特征频率幅值变大,黏性剪切效应增强,密封端面只存在局部微凸体接触.所得结论对接触式机械密封混合润滑状态摩擦机理的研究具有一定的理论指导意义.

高温热油泵的非接触式油膜机械密封

高温热油泵的密封一直是炼化设备管理上的难点,本文利用非接触式上游泵送液膜密封技术,以波纹管作用机械密封的弹性元件,成功解决了高温热油泵的机械密封问题,并取得了良好的经济效益。