长输管线压缩机Burgmann干气密封国内维修技术探讨

中国石油在用的管线离心压缩机干气密封以进口的John Crane和Burgmann为主,为降低维修成本、提高服务质量,结合Burgmann干气密封设计思想和故障情况,提出动环和静环的优化措施。动环由原来的圈簧传动改为销传动;静环使用国内同材质静环进行替换,但国产的SiC+DLC静环质量不稳定,尝试更改动、静环的配对方式。对改变配对方式的密封综合性能进行数值模拟分析,在满足接口尺寸和性能的前提下,不断迭代确定了静环的端面外径和内径尺寸,对改造后的静环密封泄漏量进行了预估。综合来看,石墨替代方案在理论上是可行的;对动环槽型参数进行迭代优化,确定槽型参数。根据优化后的理论数据,加工动环流体动压槽,设计制造石墨材料的静环,经试验验证密封整体组装后可满足性能要求。     

特殊螺纹接头锥面/锥面结构密封特性研究

API螺纹接头由于本身的结构设计以及加工公差已不能满足高温、高压的密封需要,而国内对气密封接头的密封特性研究较少。为此,对锥面/锥面结构密封采用有限元软件进行模拟,研究特殊螺纹接头锥面/锥面结构密封接触压力分布规律和密封性能,分析并讨论密封结构对主密封接触压力的影响。结果认为,特殊螺纹接头锥面/锥面结构密封主密封上具有很高的接触压力;密封面结构参数的变化对接触压力值的变化影响较大,但是对有效接触长度基本没有影响;单纯采用锥面/锥面结构密封,主密封面上存在应力集中,接触压力分布极不均匀,有效接触长度很短,密封面没有得到充分利用,需要对接头进行改进,以改善接头的密封特性。     

特殊螺纹接头密封可靠性数值分析

在实际加工中,金属对金属密封结构的特殊螺纹接头的参数是变化的,金属密封面上接触压力也是变化的。利用有限元概率分析功能建立了研究密封面上接触压力分布的方法,分析了特殊接头在锥度、密封直径、载荷等多个参数在随机变化条件下的密封面接触压力的分布规律,计算了密封可靠性。结果表明,不合适的螺纹参数匹配将导致密封面在拉伸载荷作用下失去密封能力。使用该特殊螺纹接头可靠性分析方法有助于优化螺纹密封结构与参数加工公差设计,进行管柱的可靠性设计与剩余寿命评估,提高接头的密封可靠性。     

牙轮钻头SEMS2单金属浮动密封结构的改进

为了解决单金属浮动密封结构复杂和研制困难的问题,提出了一种改进型单金属浮动密封结构(GSEMS),它采用1个异形橡胶密封环代替O形橡胶圈和支持橡胶环,简化了密封结构,也减轻了它与轴颈之间的磨损。采用有限元软件对第2代单金属浮动密封(SEMS2)和GSEMS进行装配过程模拟,结果表明,两者在密封面上具有相近的受力分布和密封能力,能使用较软的橡胶材料得到较大的密封力,减小了静环内锥面和橡胶之间的缝隙,具有良好的密封性能。     

特殊螺纹接头主要参数对密封性能的影响分析

对于金属-金属密封结构的特殊螺纹接头,保证接头的密封可靠性非常重要。应用有限元方法分析了连接螺纹的锥度配合、中径及密封直径的过盈量对特殊接头密封性能的影响,结果表明,三者对接头密封面接触压力影响很大,其中内、外螺纹的锥度配合对密封面接触压力的数值影响最大,密封面直径过盈量影响次之;在内螺纹锥度较大时,螺纹中径过盈量对密封面接触压力的数值影响较大;不合适的螺纹参数匹配将导致密封面在拉伸载荷作用下失去密封能力。研究结果有助于优化特殊螺纹接头结构设计和加工控制,为现场检测判断接头的适用性提供技术依据。     

应力释放槽对钻杆接头力学性能的影响

钻杆接头是钻柱最薄弱的环节,在钻进过程中极易失效。采用有限元分析方法对钻杆接头的应力特征进行了分析,结果表明,密封面处接触压力分布不均和啮合大端第一螺纹牙处应力集中是影响钻杆接头力学性能的主要因素。在公扣、母扣台肩转角处开应力释放槽可以有效改善钻杆接头的应力分布,降低应力峰值,使von Mises应力和接触压力分布更加均匀,有利于提高钻杆接头的承载能力和密封性能。此外,仅在公扣台肩转角处或母扣台肩转角处开应力释放槽也可有效改善接头的应力分布,但效果与公扣、母扣台肩转角处均开应力释放槽相比稍差。      

特殊螺纹气密封性能评价研究

针对特殊螺纹实现高气密封能力的问题,基于密封接触应力分布及其变化规律建立了锥面对锥面主密封过盈接触应力以及井下载荷工况下扭矩台肩面实际接触应力计算模型,并且基于密封接触能机理和密封面极限屈服条件建立了特殊螺纹气密封性能定性评价方法。以锥面对锥面主密封为例,对比分析了7种井下载荷工况对密封面平均接触应力、密封接触长度以及主密封面和台肩面的密封性能影响规律,绘制了防泄漏安全系数为1.0、1.5和2.0时锥面对锥面密封结构的密封包络线。结果表明:轴向拉伸载荷和环空外压会降低主密封结构和台肩面密封性能,轴向压缩载荷和油管温度升高有利于提高主密封结构和台肩面密封性能,而气体内压对主密封面接触应力有自增强效应,但会降低台肩面接触应力;控制合理环空内压以及上扣时台肩面作用扭矩有利于减小井下载荷工况对油管特殊螺纹密封性能的影响;绘制的密封包络线可以方便地设计锥面对锥面密封结构参数。     

螺杆泵定子与转子的接触分析

用有限元方法对螺杆泵在不同压力作用下的变形、受力及接触情况进行了分析研究，建立了螺杆泵的二维有限元模型，得出了在相应情况下螺杆泵定子橡胶的应力分布和螺杆泵定子与转子的接触压力。结果表明，由于过盈量的存在使螺杆泵定子和转子之间产生接触压力，从而实现螺杆泵的密封；当有均匀压力作用时，接触压力减小，使密封能力降低；当有压差作用时，压差使定子橡胶发生较大的变形，定子与转子的接触压力增加，密封能力增强。     

拉压交变载荷下螺纹接头密封面接触压力分析

为了筛选出适用于拉压交变载荷工况下的注采管柱气密封螺纹接头,基于弹塑性接触非线性理论,采用有限元分析方法,考察了轴向拉压交变载荷作用下,储气库注采管柱接头密封面接触压力的分布特点。以2种密封形式(球面/柱面、锥面/锥面)的套管接头密封结构为例,重点研究了不同循环周次交变载荷作用下,主密封面和台肩面上的接触压力随接触长度的变化规律。分析结果表明:随着从拉伸到压缩状态的不断转变,2种密封结构主密封面最大接触压力和有效接触长度均发生不同程度增加,而锥面/锥面密封结构具有较小的相对增加量。锥面/锥面密封形式的有效接触长度相对较长,台肩面辅助密封效果较好,但应合理控制其台肩顶端的应力集中问题。建议储气库注采管柱采用锥面/锥面密封结构的螺纹接头。所得结论可为储气库管柱螺纹的优化选择和设计提供参考。     

聚合釜机械密封改进

我厂原有 4台 12ｍ3 聚合釜 ,其搅拌轴密封采用ＰＮ4 0、ＤＮ15 0双端面多弹簧外装式机械密封。由于该密封设计上存在不足以及使用环境恶劣 ,经多次改进 ,其平均寿命才超过 0 5ａ ,但无法满足 1ａ以上的运行周期 ,因此 ,我们总结了对该密封的几次改造经验 ,重新对其进行了改造设计。原密封结构见图 1。随轴运转的轴套经定位销钉与弹簧盒连接在一起 ,弹簧盒经传动销带动上、下动环一起运转。静环被压环压紧在上、下箱体上 ,依靠摩擦力防转。动环在密封油液压力和弹簧压力的共同作用下 ,其密封面紧压在静环面上 ,构成摩擦副并起密封作用。…     

加有单侧挡圈的O形密封圈有限元分析

借助于有限元软件MSC．MARC建立了某推进系统密封结构中辅助密封圈的二维轴对称模型,分析了该结构在安装和使用时的接触变形、接触面上的接触应力分布等,并与实际工况及前期的研究成果进行了对比。初步确定了O形密封圈及挡圈的易失效区域,验证了其接触面上的接触应力随介质压力的增加而增加的结论。研究结果表明,加有单侧挡圈的。形密封圈不但密封性能好,而且能有效防止密封圈的挤出。此分析可为承受高压的辅助密封圈的结构优化设计提供一些理论基础。     

锁环回退距对封隔器胶筒密封性能影响研究

封隔器作为完井必不可少工具,其密封可靠性直接关系着作业的成败。对于封隔器的密封性能研究,大部分集中在胶筒结构和防突优化研究上,基本忽略了锁紧机构回退对密封性能的影响。以177.8 mm(7英寸)隔离封隔器锁环机构为研究对象,完成了锁环回退距的机理研究; 设计了微位移测量系统,用于检测锁环回退距与坐封力之间的关系。将试验数据与ANSYS软件相结合,分析锁环回退距对胶筒与套管间接触压力的影响。研究结果表明,当回退距达6 mm时,接触压力下降5.3 MPa,降幅达到48%; 回退距与接触压力间呈现线性关系,锁环回退距的增加对密封性能影响较明显。该结论对提升封隔器胶筒密封可靠性具有重要意义,也为锁环设计及优化提供理论支持,从而降低对胶筒组形状结构和材料性能的要求。     

190柴油机水泵机械密封的改进

190系列柴油机水泵采用的SB-28型机械密封，因其动环和静环的配合是面接触，而且是单道密封，经高速运转后配合面磨损，橡胶件老化，最终导致密封失效而产生泄漏。频繁更换密封也难彻底排除故障。据此，将原密封改进成为机械式双密封，即由夹布胶木封水环与水泵衬座的配合面，以及油封与水泵轴的配合面，形成两道密封线，有效地提高了水泵的密封性能。密封平均寿命由原来的不足3000／小时提高到10000多小时。只要将水泵壳体座52~(+0.03)mm孔按水泵衬座外径尺寸镗至55~(+0.06)mm，即可换装改进后的密封。     

膨胀管外橡胶模块有限元分析与密封计算

为更好地对膨胀管外侧橡胶模块进行设计,研究了其在施工过程中的膨胀规律,分别对橡胶模块、膨胀锥、膨胀管建模,对膨胀过程进行有限元分析。通过分析橡胶模块外形和压缩率变化对膨胀力、最大接触压力、悬挂力及密封安全压力的影响关系,得到橡胶模块随着厚度和长度增加,其与套管内壁最大接触压力和所需的膨胀力均增加。随着橡胶模块压缩率增加,最大接触压力、悬挂力及密封安全压力均增加。     

吸入模块密封胶心过盈量对其性能影响研究

以在我国南海深水服役的无隔水管钻井液回收钻井系统为对象,进行吸入模块密封胶心摩擦接触有限元分析,研究过盈量对胶心与钻杆及接头间接触压力的影响,分析不同过盈量下胶心与钻杆或接头接触时的胶心Mises应力峰值和摩擦力分布规律,以期为密封胶心优化设计和延寿提供技术参考。建模时胶心材料模型采用近似不可压缩弹性材料的两参数Mooney-Rivlin模型函数,采用罚函数法求解钻杆及接头和胶心的接触问题,摩擦模型选用库伦摩擦模型。结果表明,接触压力随过盈量的增大而增大,呈非线性关系;胶心Mises应力随过盈量的增大而变大,而且胶心与接头上端接触时Mises应力峰值最大,增大也较快。     

钢管水压试验机大间隙密封原理及应用

为了提高钢管水压试验的工作效率,延长水压试验中密封系统的使用寿命,设计了一种组合式大间隙径向密封。该大间隙密封由聚氨酯支撑胶环,扇形块和L形块组成。介绍了大间隙径向密封的设计原理,分析了影响大间隙密封使用寿命的因素,并给出了相应的解决措施。实际使用结果表明,该组合式大间隙径向密封有效地满足了油套管高压力水压试验机的技术要求,现场使用寿命超过了3 500次,具有不损伤钢管、节奏快等优点。     

螺旋槽机械密封性能影响因素的解析法分析

端面开有螺旋槽的机械密封能有效地解决普通接触式机械密封端面摩擦和磨损严重等问题 ,研究影响螺旋槽机械密封性能的结构因素和操作因素对设计和应用该类密封具有重要意义。鉴于此 ,运用解析方法分析了影响端面外侧开有螺旋槽的泵入式机械密封性能的操作因素和结构因素 ,并与相应的内侧开槽泵出式密封环进行比较。结果发现 ,边界压力、介质粘度、轴转速、非槽区液膜厚度等操作参数对密封性能有重要影响 ;开槽深度和螺旋角等结构参数对密封性能也有重要影响。在同样条件下 ,外开槽泵入式密封环的开启力和液膜刚度大于内开槽泵出式密封环的开启力和液膜刚度。     

压缩机高压填料泄漏问题研究

针对储气库高压大排量压缩机运行中出现的高压填料泄漏问题进行调查研究并提出解决方案.首先对填料盒内各环承压密封进行仿真分析,论证了三瓣式填料环易破碎的原因是应力集中问题,提出改用六瓣式填料环的解决方案,消除了应力集中,并进一步改进了六瓣式填料环材质形式,采用PEEK+金属材质组合,提高了外环的强度与韧性;其次通过对填料环...     

LD—90螺旋槽端面密封在冷冻机上的应用

分析了５号冷冻机原机械密封磨损、泄漏严重、使用寿命短的原因，改用流体动压非接触式螺旋槽端面密封后，达到了无泄漏、无磨损、可靠性高及寿命长的良好状态，保证了机组的正常运行，取得了显著的经济效益。