焊接金属波纹管密封端面流固耦合参数分析

介绍了焊接金属波纹管机械密封端面流固耦合分析所需的理论基础和方法。对液膜压力、端面接触力以及力变形进行理论计算。在DM Geometry中进行建模,利用ICEM划分液膜流体网格并设定边界条件,并调入FLUENT与ANSYS中,解得压力场分布、转速与端面平均压力,介质压力与端面平均流速,介质压力与端面平均压力以及泄漏量与转速、介质压力等关系图并进行分析。为密封端面的流固耦合分析提供了一种研究思路,对焊接金属波纹管机械密封的进一步研究起到一定参考作用。     

焊管静水压试验相关问题的探讨

介绍了焊管静水压试验采用的径向密封和端面密封两种密封形式以及压力计算公式。针对焊管不同的使用条件,对标准规定压力与理论压力之间的差异进行对比分析,提出了焊管静水压试验密封系数及通用压力计算公式,并对采用不同压力计算公式计算的钢管水压试验压力值进行了对比。研究结果表明,标准给出的压力计算公式比较保守,计算的试验压力相对较低;无论采用端面密封还是径向密封方式,利用本研究提出的密封系数及通用压力计算公式,可以方便地确定钢管水压试验的压力值。     

气分装置丙烯塔回流泵机封泄漏原因及改进措施

将气分装置丙烯塔回流泵机械密封拆卸后检查各密封泄漏通道,发现动环磨损严重,初步断定是由于端面比压过大造成密封失效的.端面比压是决定端面存在液膜的重要条件,不宜过大,以避免液膜蒸发和磨损加剧.造成端面比压大的原因有以下几种情况:安装动环时,弹簧压缩量过大,导致摩擦副急剧磨损,瞬间烧损;过度的压缩使弹簧失去调节动环端面的能力,使密封失效;冲洗液压力不稳定,压力过高引起端面比压增加,结构设计不合理.基于以上原因,采取的改进措施是调整平衡直径,减小载荷系数,使其端面比压在合理范围内;将平衡直径调整为106.9 mm时,计算端面比压为0.35 MPa,达到标准要求.     

变工况时气液两相机械密封端面动压实验分析

在理论分析变工况时机械密封动环密封圈摩擦力和比压的变化 ,以及端面轴向力平衡变化的基础上 ,采用 1GX70非平衡型机械密封 ,在实验室模拟变工况条件下开展了气液两相机械密封端面动压实验。实验结果表明 ,变工况时处于气液两相的机械密封 ,因端面间液膜闪蒸而导致端面开启 ,动、静环不再平行 ,动环密封圈摩擦力增大 ,动环追随性遭破坏致使密封失效 ;机械密封的动压膜压沿收敛间隙呈正弦分布 ,计算变工况密封开启力时不但要考虑密封端面闪蒸造成沸腾区压力的影响 ,还要考虑动压的影响     

机械密封腔内流场及摩擦副温度场的数值计算

应用FLUENT6.2软件,对机械密封腔内流场及摩擦副温度场进行了三维数值计算,并利用经验公式计算了密封腔内的摩擦热、搅拌热和对流换热.通过求解三维N-S方程,分析了密封腔内流场的流动特性以及摩擦副端面温度随冲洗液流量、密封介质压力、主轴转速等因素的变化规律.     

双列反向螺旋槽上游泵送密封性能实验研究

利用中低速泵用密封实验装置,在变工况下,对双列反向螺旋槽上游泵送密封的性能进行了实验研究。得到了密封端面液膜压力、液膜厚度、端面温升等重要参数。分析了变工况下密封端面间液膜压力、液膜厚度随转速的变化规律,并测量了不同介质压力下密封端面的温升。实验结果表明,双列反向螺旋槽上游泵送密封在压力、转速变化的条件下能实现非接触运转,保证端面处于流体润滑状态,具有较强的抗干扰能力,完全适应变工况操作条件。     

径向直线槽气体密封端面流场和压力分布

采用三维结构化网格建立周期性模型,对径向直线槽密封进行了三维数值计算。通过求解三维层流N-S方程,得到了端面气膜稳态压力场及速度场分布,分析了气体在端面间隙内的流动形式。计算结果表明,径向直线槽结构具有良好的动压效应,内、外径压差对端面气膜压力影响显著,端面流场出现小区域回流现象。     

井下工具心轴偏移对机械密封端面变形的影响

基于有限元方法研究了导向钻进时导向工具的心轴产生弯曲变形对机械密封性能的影响,分析了导向钻进时心轴的最大变形状态,计算了在心轴偏转和内压作用下机械密封环端面机械变形程度,研究了密封环变形与压力之间的变化规律。计算结果表明,心轴弯曲对端面变形的影响较小,内压是端面变形的主要原因,不同压力下机械密封端面变形行为基本符合线性变化规律,确定了满足井下工具密封要求所需的介质压力。     

端面密封条件下钢管静水压试验压力的确定

着重从力学性能和材料方面分析了螺旋埋弧焊管在端面密封条件下进行水压试验时发生变形的主要原因,提出了高钢级钢管在高压力下采用端面密封水压试验时水压值确定的原则.指出静水压试验压力应按照API SPEC 5L<管线钢管规范>4.3.3附录K计算值确定.     

上游泵送密封优化设计

从理论上对上游泵送机械密封进行了研究，编写了计算上游泵送密封端面压力分布及端面结构优化程序，为上游泵送密封的工业应用奠定了基础。     

聚合循环泵机械密封泄漏原因分析及改进

聚丙烯装置因聚合循环泵机械密封泄漏多次出现非计划停车,影响了安全生产。通过分析机械密封结构、计算端面比压,找到了机械密封泄漏的原因。对大气侧机械密封动环材质及其端面的结构形式进行改进后,有效解决了聚合循环泵机械密封泄漏问题。     

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。     

机械密封端面比压的计算与应用

端面比压P_d是决定机械密封的密封性能及运行寿命的重要技术指标,也是改进机械密封结构的重要依据。但是,目前对于如何计算端面比压的数值以及端面比压应选用的数值标准,尚无统一的意见。下面谈几点肤浅的看法。     

浮动端面密封结构的性能分析

运用有限元法对高速牙轮钻头浮动端面密封的性能进行分析,计算模拟了浮动端面密封在装配过程和不同工作条件下结构的变形和接触表面应力变化。对照计算结果对实际使用中的问题进行了分析。对同类浮动端面密封结构的设计有指导意义,并使进一步研究浮动端面密封的机理成为可能。     

箭型连续循环阀设计与分析

现有连续循环阀流道需人工切换,旁通阀需人工开启,工人劳动强度高,且在憋压状态下切换流道存在极大的安全隐患,其旁通阀密封还存在较大问题。鉴于此,设计了箭型连续循环阀。分别对阀本体和主、旁通阀进行了有限元分析,对阀流道压耗进行了仿真分析,并对旁通阀结构进行了优化,最后对阀密封进行了设计计算。研究结果表明:箭型连续循环阀本体与主、旁通阀芯阀座最大应力小于许用应力、变形量小于零件的许用变形量;主通流道压力损耗为0. 207 MPa,优化后旁通流道压力损耗最小值为1. 896 MPa,为最大压耗的51%;主旁通阀密封端面设计比压大于必须比压;该阀能自动切换流道,能实现主、旁通阀密封端面的良好密封,满足钻井密封要求。研究结果可为连续循环阀钻井技术的研究和应用提供有益的参考。     

渣油泵波纹管密封泄漏分析及解决对策

为了解决渣油泵波纹管机械密封泄漏的问题,检查了操作方法,简单计算了密封端面比压、温度,诊断了失效的密封元件,分析了泵体抽空和波纹管压缩量增大的原因。通过改进密封辅助系统蒸汽背冷方式,改善密封面的散热程度和冷却效果,降低密封端面的温度,使密封端面处在合理的温度范围。改进机械密封元件,增加传动轴套固定环的厚度,更换防退螺钉,保证了机械密封轴套的有效传动,从而解决了波纹管密封泄漏的问题。实际应用结果表明：保证轴套的有效传动和合理控制波纹管密封的端面温度,可以很好地解决渣油泵金属波纹管密封泄漏的问题。     

泵抽空时密封面开启失效过程中的动压效应实验分析

通过在抽空状态下机械密封端面间运动状况实验，测量了端面间压力和位移的变化；讨论了汽液两相密封和全液相密封端面开启过程的动压效应的影响；提出动压作用下密封端面开启失效机理；分析了动环密封圈轴向摩擦力与密封开启失效的必然联系。     

上游泵送+螺旋阻塞+唇片组合式机械密封设计

上游泵送机械密封是全液膜非接触式机械密封,近年来在化工流体输送中得到推广应用。与传统接触式密封相比,流体动压产生的效应使上游泵送机械密封端面形成全液膜,液膜压力高于介质压力,实现用低压流体阻封高压流体。上游泵送机械密封高速旋转时,端面开启,处于非接触状态,可极大提高机械密封的使用寿命,实现被密封高黏度介质的零泄漏。为满足高黏度浆料介质的密封需求,以上游泵送机械密封代替普通接触式密封作为主密封,以螺旋阻塞及唇片密封作为副密封,设计了一种组合式机械密封。介绍了组合式机械密封的结构特点、设计参数,计算了组合式机械密封的泄漏量,并通过运转试验进行验证。设计的组合式双端面机械密封在某ABS胶乳装置中得到应用,密封效果良好。     

弹簧比压对平衡型机械密封基本性能的影响

弹簧比压是形成机械密封端面密封比压的重要组成部分。分析了弹簧比压对平衡型机械密封摩擦特性和密封性能的影响,利用自行研制的动态下弹簧比压可控机械密封试验装置对平衡型机械密封进行了试验。研究表明,弹簧比压不仅使机械密封端面贴合,而且会使得粗糙端面的接触点产生变形,形成较小的密封间隙。对于平衡系数与膜压系数相近的机械密封,弹簧比压对泄漏量的影响明显增大。尽管弹簧比压的变化有时不足以改变机械密封的端面摩擦状态,但随着弹簧比压的增大,摩擦副之间的润滑介质相对减少。兼顾摩擦特性和密封性能两方面的要求并正确选择弹簧比压,是使机械密封处于最佳工作状态的要点。     

抽空状态下机械密封端面状况的实验研究

通过概述机械密封抽空失效的机理,建立了泵在抽空状态下机械密封动、静环的运动方程,经过龙格-库塔法数值求解得到机械密封端面状况随时间变化的理论曲线。采用传感器及计算机A/D数据采集板对机械密封在抽空状态下的端面状况做了动态测试,获取了在抽空状态下动静环的位移、端面压力和温度随时间变化的实验曲线。实验曲线与理论曲线的比较表明,机械密封在抽空状态下,存在振动、端面开启和静环被抽出等失效形式,泵密封腔压力和介质温度是影响抽空后端面状况的关键因素。