浅探相关参数对机械密封摩擦热的影响

端面比压、弹簧比压、端面宽度是影响机械密封泄漏量、摩擦热量的重要因素,考虑摩擦特性、密封性能满足密封的要求,正确选择弹簧比压、端面比压,是机械密封维持最佳工况的关键。对于摩擦热量过大产生局部高温的情况,通过自冷却或强制冷却,使机械密封及时散热,防止密封失效,延长使用寿命。     

空调冷却水泵机械密封参数的优化试验研究

通过开展正交试验，分析空调冷却水泵机械密封参数优化问题。经方差分析观察到，在机械密封端面摩擦功耗方面，不同工艺参数对密封端面摩擦功耗均会产生一定的影响，其中，电机转速对密封端面摩擦功耗所产生的影响最大，其次为介质压力，弹簧比压则对密封端面摩擦功耗影响相对较小。分析极差分析结果可以发现，随着弹簧比压和电机转速以及介质压力的不断增加，密封端面摩擦功耗也会随之呈现出不断增大的变化趋势。经过机械密封泄漏量方差分析，对密封端面摩擦功耗产生较大影响的工艺参数为弹簧比压，其次为介质压力，电机转速对密封端面摩擦功耗所产生的影响则相对较少，另外，弹簧比压会对泄漏量产生较大的影响。最终分析确定机械密封的最佳工艺参数条件为：弹介质压力为0.60 MPa,电机转速为2960 r/min,簧比压为0.06 MPa。     

海洋平台油气混输泵轴端密封改进设计与试验研究

针对某海洋平台油气混输泵轴端机械密封在运行过程中存在的失效问题，分析其产生的原因，并对其结构进行改进设计。对改进后机械密封进行实验室台架性能试验，分析不同弹簧比压条件下密封性能随压力的变化和密封端面磨损状况，以及不同端面设计宽度下密封性能随压力和转速的变化。结果表明：减小弹簧比压能略微降低密封端面摩擦功率，但会增大泄漏风险；减小端面宽度能有效提升润滑不良条件下的端面密封性能。确定密封优选设计参数，并对密封样机进行100 h型式试验。试验结果表明，改进后密封端面摩擦功率基本稳定，波动较小，泄漏量满足标准指标要求，验证了该密封结构改进的合理性、优选设计参数的有效性和运行工况的适应性。     

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。     

GY70型机械密封基本性能试验及其分析

对GY70型机械密封的基本性能进行了试验研究,得出了弹簧比膻、介质压力以及转速对机械密封泄漏量和摩擦功耗的影响规律。试验研究发现,运行中的机械密封仔在一个最佳的密封工况点,通过对弹簧比压的调节与控制,可以实现这一工况．     

接触式机械密封端面泄漏模型的研究进展

泄漏率是评定机械密封性能的主要参数。接触式机械密封端面泄漏过程复杂,影响因素较多,且泄漏率是一个与运行时间相关的变量,而非稳态参数,因此其泄漏模型的建立是机械密封研究领域的难点。国内外的学者对接触式机械密封端面泄漏模型进行了大量的研究,相继提出了经验公式和数值计算模型。本文介绍了边界摩擦状态和混合摩擦状态的泄漏率经验公式;分析了包含密封端面间的液膜压力、微凸体接触比压、液膜厚度和载荷平衡方程的泄漏率数值计算模型,对不同作者在不同假设条件下采用数值计算模型得出的泄漏率计算结果进行了比较分析;探讨了经验公式和数值计算模型存在的问题。     

GY70型机械密封端面摩擦状态试验研究

机械密封端面摩擦状态包括干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦.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.本文探讨了判断机械密封端面摩擦状态的摩擦因数法、工况参数法、Mayer法和相对膜厚法.对GY70型机械密封的端面摩擦状态进行了试验研究.研究表明,当弹簧比压为0.0866MPa、介质压力为0.45MPa、转速在1116～2940r/min范围内时,GY70型机械密封端面间的摩擦状态为边界摩擦.     

基于多孔介质模型的机械密封静压泄漏特性分析

针对接触式机械密封普遍存在的渗漏现象,考虑到流体在多孔介质中的流动和在密封端面间的流动具有相似特征,基于多孔介质模型建立密封端面间渗流模型,通过对动量方程和连续性方程的推导,得到适用于密封端面间流体流动的控制方程,提出一种密封端面间泄漏率的解析计算新方法,并与COMSOL数值模拟得到的泄漏率进行对比分析;研究孔隙率、端面表面粗糙度、膜厚、密封介质压力和弹簧比压对静压泄漏特性的影响规律。结果表明,泄漏率随孔隙率、端面表面粗糙度、膜厚和密封介质压力的增大而增大,随弹簧比压的增大而减小,解析计算结果和数值模拟结果的变化趋势基本一致,证明该解析法计算泄漏率具有实用性和可行性。     

基于分形理论的接触式机械密封端面摩擦热模拟计算

通过模拟计算,分析工作参数和端面形貌分形参数对接触式机械密封端面摩擦热的影响。基于机械密封端面接触分形模型,考虑密封端面摩擦热、摩擦系数、端面温度之间相互影响的关系,提出了密封端面摩擦热的耦合计算方法。对内流式部分平衡型机械密封端面摩擦热的影响因素进行了计算分析。结果表明,随着弹簧比压或密封流体压力的增大,密封端面摩擦热线性增大;随着转速的增大,密封端面摩擦热近似线性增大,且密封端面越光滑,摩擦热的增量越大;随着端面分形维数的增大或特征尺度系数的减小,密封端面摩擦热非性线增大,且随着密封端面趋于光滑,摩擦热的增幅变大。     

螺旋槽上游泵送机械密封摩擦特性试验研究

上游泵送机械密封是一种具有环保、长寿命、低能耗的高新密封技术,其应用前景将十分广阔。端面摩擦特性是决定上游泵送机械密封工作寿命和密封性能好坏的关键因素。对螺旋槽上游泵送机械密封的端面摩擦系数进行了试验研究,结果表明,随着端面比压的增大,摩擦系数快速减小,当端面比压增加到0.3 MPa之后,变成缓慢减小。当端面比压较小时,随着转速的增大,摩擦系数缓慢减小。当弹簧比压达到0.15 MPa左右后,转速对摩擦系数的影响非常小,可近似认为此时摩擦系数不随转速而变化。在槽型参数中槽深、螺旋角对端面摩擦系数影响较大,而槽数、槽宽比和槽长比对于端面摩擦系数影响较小。此研究结果为上游泵送机械密封的正确使用和设计提供依据。     

INVESTIGATION INTO EFFECT OF SPRING PRESSURE ON PERFORMANCE OF BALANCED MECHANICAL SEALS

The loads acting on the sealing elements of balanced mechanical seals are analyzed. When the balance factor approaches the back pressure factor, the spring pressure will become main part of the face pressure. The leakage model of balanced mechanical seals is established on the base of M-B model for rough surface. Several GY-70 type balanced mechanical seals are tested. The influences of the spring pressure both on the leakage rate and on the friction characteristic of balanced mechanical seals are investigated. The research results indicate that as spring pressure increases, both the clear-ance between two end faces and the leakage rate will decrease, and the friction will be more serious because lubrication medium between the rotating ring and the stationary ring reduces, though the increase of the spring pressure may not be enough to change the face friction state of mechanical seals. There exists an optimum spring pressure for mechanical seal operation. Under this spring pres-sure, not only leakage rate is small, but also the seal end surfaces have a fine friction characteristic. Under different operating conditions, identical type mechanical seals may possess different spring pressure. Appropriate selection of spring pressure is valuable to realize long-period and small leakage rate operating of balanced mechanical seals.     

机械密封的功率消耗试验及测量方法

随着机械密封应用的普及、机械密封的失效已成为石油化工等部门的回转机械（离心泵等）工作不可靠的重要因素,机械密封的端面摩擦不但直接消耗能源,而且,因端面摩擦过度而引起的密封失效泄漏所造成的损失则更大。本文在试验的基础上,研究了机械密封消耗的构成,介绍机械密封摩擦功率的测量方法,对机械密封不同工况不功率消耗的变化进行了分析,提出了降低机械密封功率消耗和改善密封功能,提高机械密封的工作可靠性的途径。     

三种型式轴封的摩擦功耗测定与比较

摩擦功耗是评价轴封节能与否的重要指标。利用MMU-2摩擦磨损试验机对3种结构型式轴封即填料密封、机械密封和360度旋转式组合密封的摩擦功耗进行了测定。试验结果表明:3种型式轴封的摩擦功耗随转速的增大而增大,填料密封摩擦功耗最大,机械密封摩擦功耗次之,360度旋转式组合密封摩擦功耗最小;不同材料的填料密封的摩擦功耗不同,碳纤维填料密封和四氟填料密封摩擦功耗基本接近,并且远远低于芳纶填料密封。该结果为正确选择轴封提供了重要的参考依据。     

橡胶装置溶剂泵机械密封泄漏原因分析与处理

分析橡胶装置溶剂泵机械密封泄的原因,结果表明,溶剂泵机械密封泄漏的原因是密封端面比压过大造成静环急剧磨损而引起的。将原来的非平衡型改造成平衡型的机械密封后,密封端面的密封性能和磨耗性都能满足要求,使用寿命有了明显提高。     

高压旋转组合密封试验装置设计与研究

针对旋转组合密封性能检测问题,设计完成可对直径100 mm的轴用旋转组合密封圈进行密封性能试验的装置。采用PLC控制驱动,实现系统数据采集和压力转速自动调节控制,可对密封件在不同转速、压力下的扭矩、泄漏量等指标进行测试。利用该试验装置对某型号旋转组合密封件进行试验研究,试验结果表明：在定转速情况下,组合密封启动摩擦力矩随压力增加而增加;相同压力下,组合密封圈在低转速情况下,摩擦力矩随转速增加而增加,当转速增加到一定数值后,摩擦力矩增幅出现下降趋势。同时测试结果也表明该装置功能完善,操作简便,自身回转阻力小,在高压下工作稳定可靠。     

Theoretical Analyses and Design Guidelines of Oil-Film-Lubricated Mechanical Face Seals with Spiral Grooves

The oil-film-lubricated mechanical face seal is a kind of pure hydrodynamic lubricated noncontacting mechanical face seal with zero leakage. On the basis of systematic theoretical analyses, the design calculation formulas under zero-leakage condition for mechanical face seals with different spiral groove patterns, including double-row spiral grooves such as splay pattern and single-row spiral grooves, are derived. The effects of groove geometry including number of grooves, balance ratio, spring force, rotating speed, and differential pressure on the seal performance are discussed in detail. Finally, the design guidelines of this kind of seal with zero leakage and no wear are put forward. The seals designed according to the guidelines can withstand the pressure disturbance and speed change by means of a slight change of oil-film thickness. Seals developed according to the design guidelines have been tested on a test rig in detail and applied successfully in high-speed turbocompressors of the oil refinery and petrochemical industries.     

磨合阶段的机械密封端面形貌特征研究

表面粗糙度对机械密封性能有着显著影响。利用MMU-2摩擦磨损试验机和表面轮廓仪,对3个不同粗糙程度的密封端面进行了摩擦磨损试验。引入特征粗糙度,研究了3个不同粗糙程度的密封端面在摩擦磨损过程中的特征粗糙度变化规律,并与表面的轮廓算术平均偏差粗糙度变化规律进行了比较。研究表明,不同初始粗糙程度的端面在跑合过程结束后,粗糙度趋于一致。这一结果为利用特征粗糙度正确设计机械密封端面,合理选择端面加工方法提供了依据。     

变工况机械密封端面运动实验分析

通过采用螺旋增压辅助手段开发的抗变机械密封和普通机械密封对比实验，探讨了热油泵机械密封在工况变化时动环开启失效机制，分析了相同压力和相同温度、相同温度和不同压力、相同压力和不同温度3种情况下机械密封对比实验结果。结果表明：普通热油泵机械密封在工况变化时会因闪蒸而开启失效，而抗变机械密封采用螺旋辅助增压手段提高密封出口端压力．有效改变汽化半径，使密封端面处于全液相状况．从而具备较强的抗变工况能力。