核主泵用机械密封摩擦学性能研究进展

核主泵是核电厂的核心元件,核主泵机械密封在其中起到防止介质泄漏的作用。当前,我国核主泵密封装置相关技术和产品受到国外垄断限制,核主泵摩擦副在运行状态下泄漏严重破坏核电系统的稳定运行和长周期服役,其摩擦学性能直接影响核主泵的运行性能。对于动压式核主泵机械密封,若没有处于完全液膜润滑状态,密封装置会出现异常磨损和泄漏率增大导致核主泵故障。针对核主泵摩擦副的液膜特性,从数学模型计算和软件仿真两方面分析。对温度场、速度场和应力场等进行分析,总结了密封环及副密封材料、端面热变形对摩擦学性能的影响,概述了端面形状的动压润滑机理及波度面、槽型结构和加工方法等因素对摩擦磨损的影响,为核主泵密封性能的提高和可靠运行提供理论基础。

波度动压机械密封的性能分析与优化选型

基于质量守恒的空化边界条件建立波形密封端面润滑液膜的理论模型,采用有限元法求解润滑液膜的Reynolds控制方程,获得不同工况参数和几何参数下的密封性能变化规律,并与试验结果进行对比。结果表明:压力和转速增大均会导致泄漏率和液膜刚度增大,动压效应增强,有利于密封运行稳定,但是低压下液膜易发生空化;温度对最小液膜厚度没有影响,对动压效应略有影响,且随着温度升高,动压效应在减弱;波数和波幅增大均会导致最小液膜厚度和泄漏率增大;波数越多,液膜刚度越大,静压效应越强;波幅越大,液膜刚度越小,动压效应越弱;综合考虑泄漏率和密封运行稳定性,波形端面的波数为9,波幅为6.3μm较为合理,更适合于核主泵轴密封运行。

核主泵流体静压机械密封端面流场性能分析

根据流体力学基本原理,考虑密封环的运动,建立静压机械密封端面流场的Reynolds方程,分析流场流动类型,建立液膜径向压力、液膜刚度、阻尼的表达式,分析结构参数对液膜压力、液膜刚度和阻尼的影响,利用最小二乘法得到稳定状态下液膜压力沿径向的分布曲线。通过MATLAB编程计算得到液膜刚度和阻尼随端面锥角和转折半径的变化曲线。结果表明：刚度随着转折半径的增大而减小,随着端面锥角的增大而减小;阻尼随着转折半径的增大而增大,随着端面锥角的增大而减小。端面锥角值应该在2’附近取值,转折半径应在130~140 mm之间取值。

机械密封端面液膜分析

分析了机械密封的端面液膜与密封寿命的关系,以及端面温度对端面液膜的影响,并提出了保护端面液膜的主要措施和解决方案。

水平磁场中液态锂膜流动实验装置及初步结果

设计了用于水平磁场中锂膜流动铺展性及磁流体动力学效应研究的实验装置,介绍了所用磁铁、锂循环回路、动力系统、回路温控系统和测量系统五个组成部分。各部分加工完成,进行现场组装与回路调试,最后加入锂锭熔融后完成实验台搭建工作。利用该实验台研究了锂膜在不锈钢表面的铺展情况、锂膜表面形态与流动雷诺数的关系,以及磁场对液膜表面形态的影响等方面。结果发现液态锂膜在充分锂浸润的不锈钢表面能够完全铺展,水平磁场对锂膜流动有致稳作用,并且可以抑制磁场方向的表面波动。

液态烃泵机械密封泄漏的原因分析

在泵送液态烃时 ,机械密封很容易泄漏。该文对液态烃输送泵机械密封进行了分析与探讨 ,认为温度与压力是影响机械密封稳定性的关键因素 。

非接触式机械密封技术在氧化铝生产料浆泵中的应用

分析氧化铝生产料桨泵轴封失效原因,通过现场测量计算与分析,将双端面流体润滑非接触式机械密封成功应用于氧化铝生产用料浆泵的轴封,实现了料浆泵介质的零泄漏。

基于POD降阶模型的非接触端面密封动态监测原理及仿真

端面密封动态性能模型的多维求解复杂性限制了对密封的实时动态监测,为此建立了基于本征正交分解(POD)方法的密封性能求解降阶模型,以获取实时的密封性能特征参数,包括非接触密封微小间隙产生的液膜轴向力及沿着不同方向的液膜力矩。基于降解模型提出了非接触端面密封动态监测的原理,并分析了不同液膜振动频率下的降阶模型的计算误差,完成了对一组不同密封间隙及液膜振动频率下的水润滑端面液膜轴向力及力矩的数值仿真。研究结果表明提出的基于POD降阶模型的非接触端面密封动态监测能达到较高的分析精度,这对于非接触端面密封的动态控制及研究瞬态启动过程中的密封动静特性具有重要的作用。