制冷装置柔性接触式密封机构性能提升的关键技术研究进展

柔性接触式密封机构在制冷装置中起到重要的隔热隔湿作用。针对装配状态下刚-柔多体接触对其性能提升带来的技术挑战,从柔性接触式密封机构技术特点和总体发展出发,综述了影响其性能提升的测量、建模等关键性问题的研究现状,并对未来的发展趋势进行了展望。结果表明:基于反向热平衡的热传递测量技术精度不足,引入滤波算法可降低热流信号噪声波动;现有示踪气体技术未考虑湿空气在刚柔接触界面中的流动扩散,应运用界面微观检测及接触动力学理论来明确流动型式,构建匹配的示踪源和检测回路;对柔性接触式密封机构热流固耦合建模研究尚处于空白,仅建立了传热数值模型与流动平均解析方程,可采用数值计算温度、变形场与解析计算渗流参数的迭代算法来建立耦合模型。未来,除开展测量与建模的基础研究外,还需突破“尺寸效应”技术瓶颈,实现密封组件间的良好配合,应用超低导热材料和电磁感应技术,以提升密封机构的隔热隔湿作用。

回转式空气预热器隔仓压差对柔性接触式密封片刚度和强度的影响

利用有限元通用软件ANSYS着重分析了回转式空气预热器隔仓压差对柔性接触式密封片刚度和强度的影响。以目前具有代表性的一种"U形波纹"径向密封片为例进行计算分析,考虑了材料的塑性应变和结构的大位移问题。结果表明,这类设计在不计隔仓压差影响时,其刚度、强度和疲劳寿命容易满足要求;但实际上由于压差的存在,目前的设计壁厚过薄,刚度不够,运行时会被压差"吹倒",达不到预期的密封效果;若增加壁厚,虽然可以提高刚度,但这不仅会增加摩擦阻力、加重运行负荷,而且强度条件和使用寿命很难保证。因此需要对原设计进行较大的改进。

受热面回转式空气预热器柔性接触式密封装置

柔性接触式密封目前在受热面回转式空气预热器中被广泛地使用。密封装置的核心元件密封片的磨损和密封问题是研究的关键所在。通过实验的方法分别对密封片的磨损和密封进行研究。在密封试验中,分别采取密封过余量为5 mm、10 mm、15 mm厚度为0.2 mm的301弹簧钢片进行实验,并得到单密封片和双密封片在不同条件下的泄漏量和磨损量。实验表明,泄漏量随着密封片密封过余量和密封片数量的增加而减少,磨损量随密封片密封过于量的增大而增大;且双片中第二片的磨损量比第一片大。

高铁用轴箱轴承轻接触式密封压装工艺

高铁轴箱轴承密封对高铁安全运行至关重要,但在轴箱轴承生产加工中,密封的压装工艺得不到足够重视,会出现铁路车辆运行过程中轴承密封罩脱出的故障。描述了一种高铁轴箱轴承轻接触式密封结构,分析了密封压装中经常出现的问题,造成密封失效的因素有:密封橡胶、密封罩和外圈牙口的制造精度,密封罩骨架凸台与外圈牙口槽的配合,外圈牙口和密封罩凸台的倒角尖棱,压装时外圈牙口残留润滑脂,密封件压装速度和模具,密封后挡圈装配。为解决此问题,需对压装工艺进行精细化控制,首先保证密封罩和外圈牙口制造精度,并严格执行压装过程工艺,压装后仔细检查项目,以保证高铁轴箱轴承在高速运行中密封的可靠性。

锅炉空气预热器柔性接触式密封改造

对大唐徐塘发电有限责任公司300 MW机组锅炉回转式空气预热器存在漏风率偏大的问题进行了分析,认为漏风偏大主要由运行中转子径向膨胀大于冷端膨胀,以及转子中心轴向上膨胀,使转子产生蘑菇状变形,扇形板与转子端面密封间隙变大引起。对回转式空气预热器进行了柔性接触式密封技术改造,改造后漏风率由12%下降为5.5%,效果明显,达到了改造的预期目的。

基于面压的轴承接触式密封通用设计方法

基于密封轴承接触式密封唇部的通用设计,对所设计密封圈的密封性能进行验证分析,并提取其面压作为设计基准,总结出了密封轴承接触式密封的通用设计方法和密封性能分析方法。

接触式密封盖在水电厂的运用

通过接触式密封盖在水电站的应用,揭示了接触式密封优点,例举了安装接触式密封盖后的效果。

接触式密封在东风发电厂的应用

介绍了东风发电厂机组甩油状况及接触式密封的结构、特点, 并对东风发电厂采用的接触式密封的具体改造方案进行了说明。改造后的机组防油雾装置运行状况良好, 从根本上解决了发电机存在的甩油问题。

推力外循环油泵接触式密封漏油处理方案

对云南华电鲁地拉发电有限公司推力外循环油泵油封漏油问题进行分析,确定漏油原因是弹性密封失效。提出了更换新型油泵密封,并在推力外循环油泵密封腔上加装排气及润滑油管的方案,实践证明,改进后的密封更加安全、可靠。

内河浅水船舶水润滑尾轴非接触式密封可行性探讨

介绍新型水润滑密封装置的结构原理 ,并与其他接触式密封型式进行比较 。

轴承接触式密封唇密封专利分析

密封对于轴承来讲是必不可少的,其可以防止外界异物进入轴承内部,还可以防止润滑剂流失和减少环境的污染等。接触式密封是通过力使密封面互相接触或嵌入以减少或消除间隙,一般为双唇及以上的密封方式,其构成的密封结构曲路长,具有动压效果。本文通过统计和分析国内外滚动轴承接触式密封唇密封的专利申请文献,从申请总量、重点申请人、技术分支、技术发展等方面,对滚动轴承接触式密封唇密封的专利技术发展状况进行深入分析,对我国滚动轴承接触式密封唇密封技术的发展具有指导意义。

弹片接触式密封

烘干机又名回转式干燥机,广泛用于矿山、化工和建材行业。其密封装置不外乎迷宫式密封(MGJ型径向迷宫密封、MGZ型轴向迷宫密封)和接触式密封(JCS型石棉密封、JCX型橡胶密封)。其中密封效果以接触式密封的JCS型为佳,被矿山和建材行业的烘干机普遍采用。但结构尺寸较大,机加工零件多,制造成本较高,安装要求也相对较高。使用中常发生因安装时静圈与筒体不同轴而导致动、静圈过快过早磨损的故障。为此将弹片接触式密封(后称弹片密封)用于烘干机上,以解决前述问题。

接触式机械密封稳态摩擦特性研究

接触式机械密封在运转中主要处于混合润滑状态,其端面间隙与表面粗糙度处于同一数量级。为探究混合润滑状态下接触式机械密封的摩擦磨损特性,分析端面温度和摩擦扭矩等性能参数受工况参数的影响规律,结合平均雷诺方程以及ZMC接触模型,求解混合润滑端面间的接触特性,建立混合润滑磨损模型,研究接触式机械密封在润滑条件下,摩擦特性参数随操作参数的变化规律,开展了相应的试验研究,并对理论分析结果进行验证。研究结果表明:随介质压力增加,微凸体接触力占比增加,通过改变端面间接触状态来改变摩擦状态;随转速增加,端面间接触状态不变,但转速加大了端面间磨损距离与温度,进而导致磨损加剧;在压力影响试验中,密封环温度和密封腔温度随压力变化成正比,且每次压力变化都使得密封环温度产生阶跃变化。所得结论对机械密封因过热和磨损导致的失效现象分析具有一定的理论指导意义。

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.

接触式机械密封外圆周织构强化换热机理研究

冲洗是强化机械密封换热的主要措施之一,但在一些特殊场合下冲洗量的大小往往是给定的,因此,需要采取一些强制换热措施来改善机械密封的运行环境。通过在密封环的外周面开设织构,针对冲洗量一定的情况,基于SST k-ω湍流模型,采用Ω方法分析了不同转速下织构深径比对端面温度、外周面局部努塞尔数Nu和织构区域流场的影响,对比研究了动环织构和静环织构的换热机理。研究结果表明:在相同工况、冲洗量和织构几何参数条件下,若动静环外周面单独开设织构,则动环的换热效果更佳。在相同转速下,动环外周面开设织构时,减小深径比会使织构内部换热效果差的区域增大,换热效果减弱,但对于静环织构,减小深径比会使织构流体流动下游侧换热效果差的区域减小,换热效果增强;随着转速的增大,较小深径比动环织构内部出现了新的差换热效果区域,单位面积换热强度显著下降。因此,为获取较优的换热效果,在低转速下宜选取小深径比织构,而在高转速下应选取大深径比织构。

非接触式机械密封间隙控制方法及模型研究

针对非接触式机械密封装置运行中,因工况不稳定等因素影响而无法使密封保持在非接触状态下稳定运行的问题,提出一种基于电磁吸附原理的密封端面间隙监测和控制系统。该系统通过传感器对密封端面间隙的实时监测和反馈,通过调节电磁铁电流以实现密封端面间距的实时控制。通过ANSYS软件对动静环间隙液膜压力进行分析,结合磁场强度的分布,建立电流与间隙距离的关系。结果表明:可以通过控制电流大小来控制密封断面间隙距离,对于机械密封的主动控制有参考意义。

万家寨电站推力轴承接触式密封改造

万家寨电站机组推力轴承改造后采用接触式密封,经过一年多时间实践检验,这种密封形式结构合理、设计巧妙、运行可靠、维护工作量小、密封效果好。

考虑磨损的接触式端面密封模型及试验

针对油润滑窄端面接触式端面密封,建立了考虑端面稳定磨损的密封性能分析模型.基于流体承载和固体接触承载共同平衡闭合力的传统思路,引入Archard磨损模型,创新性地提出沿窄端面径向方向磨损均匀假设,从而使用半解析方法得到近似固体接触力、流体承载力及介质膜厚分布.在此基础上耦合密封环组件力和热变形,最终得到密封泄漏量、端面温度等性能参数.相应台架试验结果也较好地验证了模型的正确性.所建模型对于窄端面接触式端面密封的性能分析和密封优化设计具有指导意义.

接触式机械密封基本性能研究进展

研究包括端面摩擦特性和密封特性(泄漏指标)的接触式机械密封基本性能,有利于延长机械密封的使用寿命,减少因泄漏带来的损失。通过对前人在机械密封端面摩擦特性及泄漏特性方面的研究成果包括摩擦特性参数、表面形貌的影响及其表征、端面材料配对、泄漏通道模型及界面流体流动特性的综述,分析了现有研究存在的不足,指出了机械密封基本性能研究的后续方向:全面考察机械密封的摩擦及泄漏特性,优化密封界面泄漏通道模型,建立密封界面流体流动模型。

接触式机械密封流固耦合模型及性能分析

为研究不同密封压力下接触式机械密封的密封性能,考虑密封端面的压力变形和表面微凸体接触,建立了密封端面的流固力耦合模型,给出了数值求解方法.通过实例分析了密封压力对密封关键性能指标的影响.该模型分析结果表明:随着密封压力的增大,端面间液膜厚度、泄漏率明显增加,密封压力对液膜压力、接触压力的分布影响较大.该模型能较好地用于接触式机械密封流固耦合问题的分析和密封的优化设计.