基于Newmark-β法的非接触式机械密封轴向振动研究

振动对非接触式机械密封性能有着重要影响,如导致碰撞和泄漏。构建包括静环-液膜-动环-弹性元件的密封系统模型,探讨自由衰减振动、自激振动和地震极端振动3种激励下,密封系统静环、动环和弹性元件的位移以及密封系统泄漏和碰撞的情况。研究表明:在不受外界激励的情况下,在自由衰减振动下密封系统轴向稳定性和密封性能良好;密封系统在受到简谐振动激振力形式的自激振动干扰后,系统位移量明显增大,会显著影响密封性能;叠加一定地震烈度的随机平稳地震动影响下,弹性元件位移量大幅增加,密封失效。振动对非接触式机械密封性能的影响显著,应确保密封端面间液膜厚度稳定且足够小,以维持密封系统的长周期运转。

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。

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.

液膜及气膜非接触式机械密封的对比分析

非接触式机械密封由于其低磨损、高可靠性而成为密封领域研究的热点。介绍非接触式机械密封中液膜和气膜机械密封,分别从研究现状、端面结构、工作机制、技术特征几个方面对液膜及气膜非接触式机械密封进行对比分析,简要给出其各自的使用条件及范围,以期对非接触式机械密封的设计和选型有一定的帮助。

接触式机械密封端面的分形磨损模型

基于分形理论将动、静环端面的接触简化为粗糙表面与理想刚性平面的接触,讨论了接触式机械密封端面形貌的表征方法,建立了接触式机械密封的磨损模型。根据建立的模型,分析各分形参数、材料参数及工作参数对磨损的影响,并将所建模型与实验数据进行对比,验证了模型的合理性。结果表明:接触式机械密封分形维数D与其磨损率γ呈浴盆曲线的关系;特征长度尺度参数G、端面比载荷pg、转速n与其磨损率γ成正比;接触式机械密封的综合弹性模量E与其磨损率γ成反比。

自适应接触式机械密封性能研究

以压水堆核主泵静压轴封系统中具有自适应性的接触式机械密封为对象,分别采用热流固耦合混合润滑和流固耦合流体润滑模型,研究了不同工况下密封性能演变规律;提出了具有更好工艺性能的静环组件浮动安装结构并与国外产品采用的镶装结构密封性能进行了比较。自行研制了立式、全尺寸自适应接触式机械密封性能试验系统,获得自适应接触式机械密封在核主泵密封两种典型工作状态下的密封性能,验证了理论分析模型。同时,通过试验验证了静环组件浮动安装结构的可行性与性能,为国产化设计与制造提供了理论和实践基础。

弹簧刚度对端面接触式机械密封振动的影响

对机械端面密封的密封环动力学过程进行分析,建立密封环的运动模型和数学模型,并利用Matlab编程对运动微分方程进行求解,分析弹簧刚度改变对端面接触式机械密封振动的影响。结果表明,随着弹簧刚度的增大,密封环轴向振动加剧,偏摆振动减弱,端面液膜压力和液膜力减小,接触力增大,泄漏量减小。

基于流固耦合的接触式机械密封端面泄漏率的研究

由于没有考虑密封环端面变形的影响,采用经验公式计算接触式机械密封端面的泄漏率存在较大的误差。本文考虑了密封端面泄漏率受密封环端面变形的影响,采用ANSYS和MATLAB软件对密封端面泄漏率进行流固耦合数值求解。研究了密封介质压力pi、密封端面压差Δp、弹簧比压psp和密封端面综合粗糙度σ对接触式机械密封泄漏率Q的影响。通过试验,验证了不同密封介质压力下,密封端面泄漏率数值解的正确性。结果表明,考虑密封环端面变形的数值解比经验公式解更接近测量值。密封端面泄漏率随密封端面综合粗糙度和密封端面压差的增大而加速增大,随介质压力的增大而增大,随弹簧比压的增大而减速增大。本文通过对密封端面泄漏率数值求解,分析泄漏率的影响因素,以期为完善接触式机械密封失效机理起到一定的指导意义。

泵用零逸出非接触式机械密封

介绍了转子泵用新型零逸出非接触式机械密封的工作原理和技术优势 ,综合了其最新研究及开发成果 ,简要给出了其各自的使用条件及范围 ,旨在推动干气密封和上游泵送机械密封在国内石油石化等工业领域转子泵上的推广使用。

深槽浅槽非接触式机械密封性能比较研究

非接触式机械密封由于其低磨损、高可靠性而成为密封领域研究的热点。本文通过对非接触式机械密封中深槽和浅槽机械密封的分类讨论,分别从研究现状、端面结构、工作机理、加工方法、应用范围几个方面对深、浅槽非接触式机械密封进行了论述和对比,同时例举这两类密封中具有代表性的圆弧深槽和螺旋浅槽进行了具体分析说明,简要给出了其各自的使用条件及范围,以期使广大从事机械密封的工作人员对这两类密封有较全面的了解,并对设计和选型有一定的帮助。

液膜润滑非接触式机械密封温度场分析

利用有限元软件ANSYS计算了液膜润滑非接触式机械密封的温度场分布,与同样工况的接触式机械密封进行了对比,并分析了密封材料导热系数、主轴转速、密封介质粘度、液膜厚度等参数对温度场的影响。结果表明:密封材料导热系数、主轴转速对端面温度具有较大影响,而液膜厚度的影响可以忽略。

非接触式机械密封在离心压缩机上的应用

针对丁烷离心压缩机原用轴封存在密封介质泄漏严重、使用寿命短等问题,开发出流体润滑非接触式机械密封并应用在该机上,有助于解决国内引进的同类机组密封泄漏问题。

风机用接触式干运转机械密封研制

介绍了气体阻塞密封系统工作原理及干运转机械密封的特点,讨论了风机用接触式干运转机械密封的设计和计算方法,并介绍了试制密封的试验及使用情况。

双向零泄漏非接触式机械密封的研究及应用

借助流体动压润滑理论研制开发出具有“双向零泄漏”功能的非接触式机械密封,并对其性能进行了实验研究,结果表明该密封具有优良的密封性能,而且稳定性好,节能效果显著。最后,把自行研制的新型密封应用在离心压缩机上,成功取代了国外进口接触式机械密封。

非接触式机械密封流槽设计技术研究

非接触式机械密封由于其低磨损、高可靠性而成为密封领域研究的热点。该文通过对非接触式机械密封中流槽设计技术进行分类讨论,分别从槽深、转向和介质模态三个方面进行了论述和对比,并简要给出了其各自的使用条件及范围,以期使广大从事机械密封的工作人员对非接触式机械密封有较全面的了解,并对设计和选型有一定的帮助。

低速非接触式机械密封发展现状研究

针对低速工况气体密封研究较少而实际生产中又迫切需要开发的现状,该文将低速非接触式机械密封分成低速液膜非接触式和低速气膜非接触式两大类进行了讨论。文中分别从研究现状、端面结构、工作原理等几个方面对两类密封进行了对比分析,简要给出了其各自适宜的应用场合,以期使广大从事机械密封的工作人员对这两类密封有较全面的了解,并对设计和选型有一定的帮助。