双端面机械密封在双螺杆原油泵上的应用

基于原油库拆建工程项目,对双螺杆原油泵原采用的单端面金属波纹管机械密封改造为新型的带泵效环的背靠背双端面机械密封,并配套冷却循环辅助系统,经现场工业考核,背靠背双端面机械密封在双螺杆原油泵上得到良好应用。结果表明,新改造的双端面机械密封彻底解决了原密封存在的摩擦副磨损严重、泄漏量大、使用寿命短等问题,实现了工艺介质的零泄漏并确保设备长周期安全稳定运行。

密封端面声发射信号降噪处理技术研究

针对利用声发射技术监测密封端面摩擦状态,受到轴承、电机等部件摩擦产生背景噪声对密封端面摩擦信号的干扰,导致获取密封端面声发射信号信噪比不高的问题,文章提出的基于经验小波变换和相对熵(EWT-KLD)的滤波降噪方法,对采集到的原始信号进行滤波降噪处理,以提高密封端面摩擦产生声发射信号的信噪比。通过试验验证,该方法可适用于不同工况、不同介质、不同摩擦状态的声发射信号进行降噪,提高50 kHz以上声发射信号的信噪比,尤其是密封端面微弱摩擦产生信号的信噪比,有效地提高了密封端面摩擦声发射检测的精度和灵敏度,对于早期密封端面摩擦监测的作用尤为明显,使得密封端面摩擦状态累积变化过程的监测更准确。

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。

圆-椭圆垂直复合微孔织构对密炼机端面密封装置摩擦性能的影响

建立密炼机端面密封装置圆-椭圆垂直复合微孔织构(简称复合织构)的流体动压润滑模型,研究织构参数和工况参数对复合织构摩擦性能的影响。结果表明:当复合织构深度为5μm时,复合织构端面密封装置具有最好的减摩性能;当复合织构面积率为43.96%时,润滑油膜平均无量纲压力(P_(a))最大和摩擦因数(μ)最小;复合织构的μ随着动密封环转速(n)和润滑油粘度(η)的增大而增大;密封间隙(h_(0))为3和6μm时,复合织构的P_(a)和μ都随着n和η的增大而增大;在不同的n和η下,复合织构的P_(a)和μ随着h_(0)的增大而减小。

引流-泵送槽液体润滑端面密封性能研究

为进一步探究机械密封端面组合槽型对密封综合性能的影响规律,建立了基于质量守恒和能量守恒的引流-泵送槽液体端面润滑密封的准三维热流体动力润滑模型,并验证了其准确性,采用SUPG有限单元法对液膜压力、温度以及密封环端面温度进行迭代耦合求解,由此对密封端面状态与密封性能参数影响规律开展分析。通过端面场分析,揭示了引流槽“动力润滑散热”与泵送槽“空化泵送减漏”的作用机理。在p_(s)=1 MPa,n=3000 r/min,h_(0)=1.5μm工况条件下,增加引流槽周向长度,增大泵送径向位置比,调节引流径深比至0.52~0.60,泵送槽周向长度与径向宽度比至(13.5~14.5)/(1~2),引流槽深至4~6μm,泵送槽深至2~3μm,可有效提高密封端面的动压承载、润滑散热能力并减小端面泄漏量。研究结果可为该类密封的设计提供参考。

超高速传动系统径向双端面机械密封端面温升及变形研究

鱼雷涡轮发动机超高速齿轮传动支承轴承腔滑油径向双端面机械密封运行转速高达50000r/min,面临摩擦生热多、密封介质高温高压等极端工况,密封性能难以保障,影响齿轮和轴承的润滑特性。对此,建立超高速齿轮箱机械密封热-流-固耦合仿真模型,分析了机械密封冷却水流场及其端面温升和变形情况;研究了热态条件下弹簧比压、冷却水流量和静环过盈量对密封端面温升和变形的影响。结果表明,热态下内层密封两侧介质压差为1.1MPa,是冷态的11倍;内、外层密封端面最高温度分别达400℃和370℃,是冷态的3倍左右;热态下密封端面变形大于冷态,且内层密封端面变形大于外层;密封端面温升随弹簧比压增加而增加,而随冷却水流量增加而降低,最佳冷却水流量为0.2kg/s;随弹簧比压增大,动环端面变形逐步变大,而静环端面变形几乎不变,冷却水流量对密封端面变形影响不大;静环端面变形随过盈量增大而增大,且内层静环端面变形大于外层。

超高速径向双端面机械密封温度场分析

为提高鱼雷涡轮机超高速径向双端面机械密封工作可靠性,建立机械密封热-流耦合仿真模型,分析机械密封运行时的端面温度特征,研究动环流水槽和动环转速对密封端面温度的影响。结果表明,内层密封端面温度沿半径增长方向先增大再减小,最高为150℃;外层密封端面温度沿半径增长方向逐渐升高,最高温度为210℃,高于冷却水汽化温度195℃,外层密封泄漏风险较高。机械密封动环流水槽可有效增强其冷却效果,密封端面温度随流水槽深度增加而降低,当流水槽深度为3 mm时,外层密封端面最高温度为188℃,低于冷却水汽化温度。内、外层密封端面温度均随动环转速上升而增加,当转速从10000 r/min增长到50000 r/min,内层密封端面最高温度从60℃增长至125℃,外层密封端面最高温度从70℃增长至185℃。

径向双端面机械密封端面热-力耦合变形研究

针对鱼雷涡轮机径向双端面机械密封在高速、高温、高压等复杂极端工况下,内层密封发生泄漏的问题,基于热流固耦合仿真方法研究了其端面变形情况,结果表明,内、外层密封端面均产生沿半径增长方向逐渐变大的端面间隙,内层密封端面间隙大于外层,最大为0.04 mm。针对内层机械密封,比较动、静环端面单一热、力、热力耦合变形结果,并研究冷却水压力、密封端面宽度对其端面温度及变形的影响。结果表明,静环端面变形受温度影响较大,且力变形会抑制热变形,动环端面变形主要受温度影响;随冷却水压力增高,密封端面温度逐渐升高,静环端面变形略有减小,动环端面变形几乎不变;随密封端面宽度减小,端面温度逐渐升高,动环端面变形增大,最佳密封端面宽度为3.5 mm,静环端面变形随端面宽度减小而减小。

外输泵双端面机封冷却系统改造技术

某海上平台外输泵采用一用两备模式,其中外输泵A泵双端面机封采用海水冷却方式,针对此种冷却方式易造成机封泄露的现象,提出对外输泵B/C泵双端面机封冷却系统改造为加压滑油冷却机械密封并采用散热柱冷却循环滑油的方式,设计了一套具有补液、保压、打压、报警等功能的成套冷却系统,保障了外输泵正常平稳的运行。

电厂汽轮机轴端端面汽封改造优化设计分析

以某电厂汽轮机为研究对象,对检修过程中所出现的问题进行剖析,在汽轮机运转的实际需求的基础上提出汽轮机轴端端面汽封改造优化方案,并利用有限元软件对新型汽封在汽轮机中应用的可行性和可靠性进行分析,同时将改造优化后的汽轮机轴端端面汽封应用在某电厂汽轮机中,对实际应用效果进行剖析。

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。

新型深井离心泵轴向力的数值计算及平衡分析

在两种密封条件下,采用商用CFD软件Fluent 6.0对100SJB8型泵的多个模型作流场计算,得到两种条件下叶轮表面的压力分布,准确计算出叶轮所受轴向力。对100SJB8型泵,在端面密封完全关闭的情况下,轴向力由进口指向叶轮后盖,即沿着推开端面密封的方向;在端面密封有0.5 mm间隙的情况下,轴向力由后盖指向叶轮进口方向,即令端面密封闭合的方向,达到自平衡叶轮的要求。同时,通过多个模型计算的结果对陆伟刚等推导的SJB型泵的平衡判别式作了分析,结果表明判别式在大多数情况下与计算符合。

液体发动机涡轮泵端面密封长期贮存变形研究

为分析长期贮存条件下液体火箭发动机涡轮泵端面密封变形问题,采用有限元分析软件对其静环组件过盈配合过程中的变形及长期贮存中的蠕变进行了分析计算,考虑静环座与石墨环间摩擦不均匀及二者为椭圆等因素对变形的影响,估算得到最大变形量引起的介质泄漏率。研究表明:长期贮存条件下,石墨环端面沿圆周方向会出现马鞍形变形,径向为内高外低,石墨环变形会引起较大的介质泄漏率,长期贮存条件下的石墨环变形会对液体发动机安全使用构成隐患。

涡轮泵端面密封性能与漏气量影响研究

从端面密封结构方面和密封性能稳定性影响因素方面,对在用和放置发动机密封性能检查中出现的泵端面密封泄漏量严重超标现象进行了深入分析以及模拟试验验证,并进行实际工作考核验证,给出了不影响使用的明确结论。

低温非接触式端面密封参数优化与试验验证

针对液氧/煤油发动机使用的接触式端面密封存在端面温升大、重复使用性能不理想等问题,首先采用无限长平面平行槽的惠普尔理论构建非接触式端面密封计算模型,然后仿真计算密封结构参数对气膜刚度以及泄漏量等密封性能的影响,最后以最大气膜刚度为优化目标,对非接触端面密封结构参数进行优化设计。低温运转试验验证了优化结果的正确性和非接触式端面密封具有良好的重复使用性。

机械密封摩擦副端面接触分形模型

依据分形理论,研究了机械密封摩擦副端面间的真实接触状况,建立了机械密封摩擦副端面接触分形模型。得到了机械密封摩擦副端面微接触点的面积分布、临界弹性变形微接触面积、临界塑性变形微接触面积、量纲1真实接触面积的数学表达式。采用数值计算方法得到了GY70型机械密封摩擦副端面间的量纲1真实接触面积与端面比载荷的关系曲线。结果表明,真实接触面积随着密封端面比载荷的增加而近似呈线性增加;在相同比载荷下,真实接触面积随着特征尺度系数的增大而减小,随着分形维数的增大而增大,但当D达到1.67以后,随着D的增大而减小。机械密封摩擦副端面接触分形模型的建立,为研究机械密封摩擦副端面间的摩擦磨损性能和密封性能提供了依据。

机械密封磨合过程端面接触特性

为研究和掌握机械密封磨合过程端面接触特性的变化规律,考虑机械密封端面微凸体实际微接触面积与微接触截面积之间的区别,对微凸体临界弹性变形微接触面积和临界塑性变形微接触面积的表达式进行修正;推导得出机械密封端面弹性接触面积比、弹塑性接触面积比和塑性接触面积比的表达式。对B104a-70型机械密封进行磨合试验,试验介质为20℃清水,压力为0.5 MPa,弹簧比压为0.15 MPa,转速为2900r.min-1。研究结果表明,随着磨合过程的进行,软质环端面迅速趋于光滑,磨损率迅速减小;磨合使密封端面间的接触特性发生了较大的变化,量纲1真实接触面积由0.00348增大到0.00567,弹性接触面积比由0.716增大到0.822,弹塑性接触面积比由0.231降低到0.128,塑性接触面积比由0.053降低到0.050。

液体发动机涡轮泵端面密封贮存变形研究

为研究长期贮存下涡轮泵端面密封变形对液体火箭发动机安全使用的影响,对端面密封在长期贮存条件下的变形情况和失效机理进行了研究,给出了长期贮存的端面密封静环组件最大变形量,对端面密封泄漏率进行了理论计算。为开展地面漏气和漏液试验设计,加工了模拟变形静环组件,通过试验建立了静环组件变形与漏气和漏液关系数学模型。研究表明长期贮存条件下涡轮泵端面密封变形导致的介质泄漏会给发动机安全使用造成隐患,研究结果将为长期贮存条件下的液体火箭发动机安全使用提供重要参考。

机械密封端面温度的确定

讨论了机械密封端面温度的现有计算方法，介绍了根据机械密封的密封介质、工作条件、密封环和密封箱的的结构尺寸，以及密封环与周围介质间的热传导等，计算端面平均温度的一种简单方法。通过分析判断出机械密封的相态稳定性。

涡轮泵端面密封贮存仿真及可靠性分析

为分析长期贮存条件下涡轮泵端面密封变形问题,采用有限元分析软件对涡轮泵端面密封静环组件过盈配合及长期贮存中的蠕变变形进行了分析计算。使用应变率硬化材料模型描述蠕变特性,得到了不同年限下密封组件应力-应变和石墨环变形结果。随后利用无失效数据的多层Bayes方法和广义强度应力模型两种方法对端面密封静环组件可靠性进行了评估。广义强度应力模型将仿真结果引入,联合现场试验信息评估组件长期贮存后密封性能可靠性,有效提高了小子样条件下可靠性评定的精度,而且更加可信。