干气密封启动过程中的声发射信号特征

通过实验方法研究干气密封启动过程中声发射信号的变化规律。利用功率谱确定声发射信号中与密封端面摩擦相关的频段,并研究了声发射信号的均方根随主轴转速的变化。结果表明:在该文实验条件下,密封端面的摩擦会产生中心频率在160kHz左右的信号成分,带通滤波能有效降低支撑轴承的干扰;声发射信号的均方根能反映密封端面的接触摩擦状况;启动过程的声发射曲线可分为3个阶段:剧烈变化段、平稳段和缓慢增加段。该研究结果为利用声发射技术监测干气密封启动过程中的端面接触状态提供了参考依据。     

干气密封在高温泵上的应用

E-GA104C为某厂双支撑离心泵,轴封最初采用单端面波纹管机械密封。此泵介质为急冷油,温度较高,单端面波纹管机械密封使用寿命短、泄漏频繁,给工厂的正常生产带来一定的影响。高温急冷油的离心泵机械密封,易泄漏,该文通过对密封改造,采用浮动节流环与双端面干气密封组合式密封结构,解决了泄漏的问题。     

基于分形理论的接触式机械密封端面泄漏模型

目前对于密封的大多数研究都基于密封端面形貌和摩擦条件不变的假设,且大多忽略了密封端面形貌对泄漏的影响,也并未从微观角度考虑端面形貌的影响.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,建立了机械密封的泄漏模型,并对各分形参数、端面比载荷和材料参数对泄漏率的影响进行了研究,得到了机械密封分形维数D和端面比载荷p_○g与其泄漏量Q成反比;而特征长度尺度参数G和综合弹性模量E与其泄漏量Q成正比.计算泄漏率与实验数据验证了模型的准确性.     

接触式机械密封摩擦端面接触状态的仿真分析

为了准确揭示接触式机械密封摩擦端面的真实接触状态,基于三维分形表面的W-M函数描述软质环密封端面的粗糙行为.通过Mathematica软件生成的粗糙表面数据点,在ANSYS中进行粗糙表面实体的建模以及接触有限元分析.得到在外载荷作用下的真实接触面积,与M-B分形接触模型进行比较,变化趋势吻合较好.研究结果表明,随着外载荷的增加,真实接触面积呈非线性增加.该研究方法为进一步研究机械密封摩擦端面的摩擦热、磨损以及接触间隙等问题提供了新途径.     

静压式机械密封流固耦合的理论分析

针对一种收敛间隙静压式机械密封,建立了机械密封流固耦合模型,采用有限元方法求解不可压缩Reynolds方程,得到密封间隙流体压力分布,采用ANSYS有限元软件计算密封组件的弹性变形,利用两者之间自动迭代计算实现流固耦合分析。结果表明,高压工况下,静压式机械密封间隙的压力分布受到密封端面变形的影响,同时又会影响到端面的变形。该流固耦合分析考虑了密封组件之间的接触摩擦和预紧作用,能够准确反映高压流体和密封结构的相互影响。计算得到的泄漏量与实验值吻合,对特殊工况下静压式机械密封的流固耦合研究具有参考意义。     

端面倾斜对粗糙表面机械密封性能的影响

针对航空泵用机械密封实际操作条件,考虑粗糙表面弹塑性接触,基于质量守恒的JFO(Jakobsson-Floberg-Olsson)空化理论建立了倾斜粗糙端面机械密封环的液体润滑和混合润滑计算模型;采用有限单元法求解PC(Patir and Cheng)平均Reynolds方程,获得端面液膜的压力分布;对比研究了在不同的密封压力、中心膜厚和转速条件下,端面倾斜角对粗糙表面和光滑表面机械密封性能参数的影响规律.结果表明:随着倾斜角增大,端面的承载力增大,摩擦力先减小而后增大,泄漏率增大;当端面倾斜角较小时,粗糙表面机械密封性能优于光滑表面机械密封性能.     

一种石油热采密封技术的研究

采用3级(导套、浮动密封环组、盘根)组合密封结构设计方法，实现石油热采密封系统的密封要求．利用层流间隙密封与轴向端面密封理论，确定出系统的密封间隙．采用接触与非接触结构混合密封方式并配合所选择的密封材料的自润滑性质，解决并实现系统的润滑要求．通过试验研究得到所希望的密封效果.     

同步回转式混输泵端面的相对运动及摩擦分析

从同步回转式混输泵转子和缸体的几何特性出发,建立了转子与缸体端面间的相对运动轨迹方程和相对速度数学模型,计算并分析了缸体端面上一系列点相对于转子端面的轨迹曲线和相对速度,分析了固定端面间隙下端面的摩擦功耗.结果表明:转子端面上远离滑板槽一侧与缸体端面间的相对速度较大,该区域的摩擦与磨损较为突出;在端面间隙为定值的条件下,样机的转子与缸体端面的平均摩擦功耗仅为1.4 W,与同等规格的具有固定缸体的旋转机械相比减少了98.2%;同步回转式混输泵转子与缸体端面的相对速度较小,可以采用接触形式的端面密封,以减少转子与缸体端面的磨损,降低端面间隙的泄露损失.     

新型组合式端面油封的结构设计

设计的端面油封由静圈和动圈组成,按采用弹簧的不同,分为圆柱形弹簧组合油封和别针形弹簧组合油封,其特点是用弹簧力压缩静环与动环端面,贴合至最小间隙实现密封,在长期工作中,能以弹簧的弹力来对间隙进行自动补偿,延长其使用寿命,提高密封性能。     

碱液循环泵机械密封失效分析及改进

乙烯装置压缩系统浓碱液循环泵是碱洗塔的塔底循环泵,它将经裂解气碱洗过的碱液输送到塔顶,使碱液循环使用。该泵在实际运行中,频繁发生泄漏,机械密封在安装运行一周左右开始微漏,1～2个月内泄漏量增大,无法继续使用。严重影响了装置的环保达标和长期稳定运行。该泵为单吸悬臂卧式离心泵,主要技术参数如下表:失效分析一般造成密封失效的主要原因有端面液膜失效、材料与介质不相容,以及制造和安装问题等。端面比压是机械密封的重要性能参数,端面比压要在设计的范围之内(内装式机械密封一般为0.2MPa～0.4MPa),以保证机械密封端面良好配合,使…     

锥形结构对锥孔组合型机械密封端面变形及密封性能的影响

考虑密封系统各组件间接触受力及封闭流体与端面间的力作用,提出锥/孔组合型动压机械密封,构建端面密封流/固耦合理论模型,并将相应的有限元软件与计算机语言编程相结合,通过迭代计算获得端面膜压场及其变形情况,探究端面锥度和锥面宽度比在低、高压工况下对密封性能的影响规律。结果表明：随锥度φ的增大,高压区缩小,低压区扩张,孔区内液体所形成的压力峰值越来越陡峭,使得静圆环端面上产生周期性波式变形和倾斜锥度变形,变形情况与膜压场的形状相类似;动圆环端面锥度变形比较明显,波式变形不明显,且随φ的增大,锥度变形也越来越大。无论是对于较低速、低压或是较高速、高压状态下的机械密封,当端面特征几何结构参数选取为锥度φ=0.8~1.6、锥面宽度比γ=0.8~1时,机械密封均可获得优良的综合性能。     

油套管螺纹端面密封微观接触性能数值模拟

油套管接头在油气田工业中已得到广泛使用,其密封性能对油气井生产安全与环境将产生重要影响。以上扣拧紧时的螺纹接头为研究对象,在弹性范围内构建了锥螺纹接头端部密封面上挤压力的计算方法。利用粗糙密封表面微观接触分析方法,以某一具体的API圆螺纹接头为例数值模拟了拧紧力矩(圈数)、表面粗糙度和初始密封面间隙对端面密封性能的影响规律,获得了相应的变化曲线,并对这些曲线进行了分析。     

具有周向贯通槽的螺旋槽干气密封的数值模拟

为研究具有周向贯通槽的螺旋槽干气密封的工作机理,运用Fluent软件对螺旋槽干气密封模型上加开周向贯通槽的端面流场进行了数值模拟分析,同时对比分析了运动参数对单开螺旋槽和加开周向贯通槽两者的影响。结果表明:加开周向贯通槽的螺旋槽干气密封具有更小的泄漏量,较大的开启力,端面压力周向分布均匀,对动、静环端面稳定地非接触运行起到重要的作用,保证了密封工作的稳定性。经数值模拟分析,周向贯通槽槽形几何参数最佳取值范围槽宽为2.0～3.0μm,深度为2.0～4.0μm。     

浅析端面摩擦状态对机械密封性能的影响

机械密封端面摩擦状态是决定机械密封工作寿命和密封性能好坏的关键因素。介绍了机械密封端面分别处于干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦状态时的工作特性,分析了端面摩擦状态对机械密封性能的影响。对于普通机械密封,端面的最佳摩擦状态应该是混合摩擦状态,如密封性能要求较高,则应该是边界摩擦状态。     

激光加工多孔端面机械密封

介绍了激光加工多孔端面机械密封的结构特点,阐述了激光加工多孔端面机械密封的工作原理,指出端面微孔产生的动压效应可有效地提高机械密封的最大PV值。对各种加工方法进行比较可知,在机械密封端面上加工微孔,激光表面处理技术是惟一有效的加工方法。作者的试验研究表明,与普通机械密封相比,激光加工多孔端面机械密封可明显地降低密封面间的摩擦力矩,实现端面间的流体润滑,因而延长密封寿命。     

方向性菱形孔机械密封性能实验研究及机理剖析

采用自行搭建机械密封实验台,对菱形孔织构端面密封进行多种工况的机械密封运转试验,从而获得润滑和密封性能良好的端面织构。在给定工况条件下,考察菱形孔织构的尺寸、形状、排布方式以及深度对摩擦扭矩、腔体温度和端面温度的影响规律、端面间液膜的运动形态及其孔型成膜机理分析。结果表明:在同工况条件下,6种织构端面的摩擦扭矩排序为:6#≤4#≤3#≤2#≤7#≤1#,故摩擦学性能最好是6#试件;同样,所产生的密封腔体温度△Tq°C和端面温度△Td°C具有相似规律。具有合适孔型尺寸、孔深、分布形式和方向角的织构端面,会产生极好的动压、空化和界面滑移效应以及二次存储油液功能,可有效提高端面密封性能,减小端面摩擦扭矩。     

菱形孔密封环端面密封性能分析

针对密封端面开有等深大菱形孔的液体润滑密封环,采用有限元法求解其等温及层流不可压缩二维Reynolds方程,并通过求解密封环的力平衡方程,分析了在不同操作工况下,大菱形孔端面密封的平衡膜厚、泄漏率和液膜刚度等密封性能参数随孔深、半长轴长度、孔列数变化的规律.结果表明:在分析范围以内,当大菱形孔开孔深度d1=3.5~5.0μm、密封端面大菱形孔的半长轴长度a处于1.2~1.8mm、沿密封端面周向对称分布的菱形孔列数N=165~195时,大菱形孔端面密封的液膜稳定性和密封性能较好.     

某电站核容器法兰三维瞬态密封分析

法兰密封失效是核压力容器的最基本失效形式之一，研究其密封性能具有十分重要的意义。针对电站核压力容器密封区域的改进结构，编写了有限元自动建模程序，应用核容器三维瞬态密封分析程序，对法兰密封系统进行了弹塑性接触分析和瞬态传热耦合计算，得到了各种工况下法兰的应力场、位移场和温度场。分析结果表明，电站核容器的法兰密封系统可以同时满足强度要求和密封要求；由于密封区斜面的存在，使密封面的接触区增大，接触压力分布更趋合理，并有助于减小内外槽的分离量。     

两种不同槽形气体端面密封泄漏量的试验研究

从N S方程出发,推导了气体端面密封泄漏量的计算公式,计算了两种不同槽形气体端面密封在不同的操作压力和轴转速下的泄漏量,建设了气体端面密封的专用试验平台,并在试验台上对试验密封的泄漏量进行了试验研究。     

机械端面密封动力学的发展概况

论述了机械端面密封(包括接触式和非接触式)的动态特征,以及对影响动态特性的因素所作的试验研究和理论分析。这些因素中主要包括密封端面间流体膜效应(例如刚度、阻尼和相变等)和密封环组件,并着重考虑了密封端面表面形貌(包括波度、粗糙度和径向锥度)。针对未来机械端面密封技术的发展,特别是密封动力学的研究,提出了几个建议。