基于Abaqus的干气密封摩擦振动瞬时动态分析

为探讨干气密封环启停阶段干摩擦引起的摩擦振动对密封寿命的影响,建立双端面干气密封简化模型并进行结构网格划分,利用有限元软件Abaqus对低速下干气密封系统进行摩擦振动瞬态分析,探讨槽及槽深、静环材料及摩擦因数、不同槽形对摩擦振动的影响。结果表明:干气密封动环槽深对摩擦振动的影响不大;同一密封压力下,动环带有槽的摩擦副振动幅度要明显大于无槽情况;"硬对硬"材料的密封环配对优于"软硬"配对;相同工况下,T型槽动环的摩擦副较经典螺旋槽摩擦副表现出更好的摩擦性能。     

干气密封间歇性接触摩擦研究

在分析干气密封结构和安装特点的基础上，建立了干气密封接触摩擦模型。利用傅里叶级数分析并绘制干气密封接触摩擦运行曲线。将其与实际的端面间隙图对比验证了模型的正确性，并提出减小接触摩擦的途径，为进一步的研究做准备。     

干气密封启停端面脱开概念的提出及理论研究

提出了干气密封启停端面脱开的概念，从理论上介绍了两种脱开方案，分别对其优缺点进行了分析，同时，对端面脱开进行了简单计算。最后，总结了启停端面脱开的必要性和可行性。     

干气密封端面平衡间隙的研究

为了确定干气密封端面平衡间隙的数值,基于N-S方程、层流模型、SIMPLEC算法,对干气密封端面流场进行数值模拟,获得端面气膜开启力的数值。将开启力和闭合力变化曲线同时绘出,两曲线交点所对应的端面间隙即为该干气密封的端面平衡间隙值。以某泵用干气密封为例,介绍了闭合力和开启力的计算,确定出该干气密封的端面平衡间隙。结果表明,干气密封端面平衡间隙值应取在开启力随间隙变化幅度较大的小间隙区域,且端面平衡间隙应在泄漏量不超标的前提下,尽量取得大一些,使密封端面接触和摩擦可能性和程度降到最低,从而提升干气密封运行稳定性。     

影响端面密封摩擦副工作的各种因素

动密封环和静密封环组成的摩擦副,是端面密封最重要的组成部分。当动环和静环安装绝对垂直,也不受各种因素的影响时,就能保证完全无泄漏密封,这就是理想的摩擦副。但事实上摩擦副受到了各种因素的影响,使其密封性能变差,寿命缩短。润滑是同摩擦——磨损作斗争的一种手段,能改善端面密封的性能,提高使用寿命。本文对各种有利因素和不利因素,分别进行讨论,供从事端面密封研究和设计工作者参考。 1 接触面间隙内液体压力的分布对摩擦副的影响 多数实验者进行端面密封的实验后得知,摩擦副内摩擦的最良好工况是半液体摩擦。发生半液体摩擦时,作用在密封接触面上的一部分力由粗糙不平的接触面承受,另一部分力由充满间隙内的液体介质所承受,如图1所示。这时,位于间隙内的液体,是处于密封接触面所承受的压力降P作用之下,沿半径r呈线性分布,其压力降分布是近似于三角形(见图1a)。     

单端面干气密封在火炬气螺杆压缩机上的应用

介绍了单端面干气密封在火炬气螺杆压缩机上的应用,延长了密封使用寿命,保证了机组平稳运行,取得了一定的经济效益和社会效益。     

双端面干气密封在液氯液下泵上的开发应用

详细分析了液氯液下泵在原密封整体结构、部件选材及固定方式等方面存在的问题,提出采用双端面干气密封结构替代原来接触式密封结构。改造后的密封运行状况良好,实现了介质零泄漏,保证了装置安全、可靠运行,为国内该类设备改造提供了参考。     

径向直线槽干气密封端面流场数值模拟

对径向直线槽千气密封端面流场进行了数值模拟，重点对端面压力分布进行了分析。结果表明，在气体流入(出)的槽台交界处压力达到负(正)峰值，适当的端面结构能在端面间形成使两端面分离的开启力。从端面开启力大小和泄漏量来看，有密封坝结构性能较好。     

机械密封端面混合摩擦热计算分形模型

为研究和掌握混合摩擦状态下机械密封端面摩擦热的变化规律,基于端面接触分形模型和平均膜厚分形模型,建立了机械密封端面混合摩擦热计算模型,并通过计算分析了端面混合摩擦热的影响因素。结果表明,随着转速的增大,总摩擦热和液膜黏性剪切摩擦热比增大,微凸体接触摩擦热比减小;随着密封介质压力或弹簧比压的增大,总摩擦热近似呈线性增大,黏性剪切摩擦热比减小,接触摩擦热比增大;随着端面分形维数的增大和特征尺度系数的减小,总摩擦热和黏性剪切摩擦热比增大,接触摩擦热比减小,且端面越光滑,总摩擦热、黏性剪切摩擦热比、接触摩擦热比的变化幅度越大;当密封端面处于混合摩擦状态时,接触摩擦热大于黏性剪切摩擦热。     

激光加工多孔密封端面的摩擦性能试验研究

对激光加工多孔密封端面的摩擦性能进行试验研究。试验在专用试验台上进行,不同转速条件下测量不同微孔深度和微孔密度的激光加工多孔密封端面的摩擦扭矩和端面温升,并与普通密封端面进行比较。结果显示,转速、微孔深度和微孔密度对摩擦扭矩和端面温升有很大影响;对于一定的微孔直径,优化微孔深度和微孔密度值,可使摩擦扭矩和端面温升最小。试验结果说明机械密封的微孔端面结构可显著改善密封环的摩擦性能。     

双端面干气密封在单级悬臂循环气压缩机中的应用

对比了双端面干气密封和串联式干气密封在单级悬臂循环气压缩机中应用的结构特点。介绍了双端面干气密封结构形式所解决的技术问题,从运转结果证明此结构应用有效,为单级悬臂循环气压缩机组提供了一种新的结构方式。     

干气密封启动过程研究

为了深入研究干气密封启动过程,提高密封启动稳定性,基于N—S方程、Laminar模型和SIMPLEC算法,在动环转速和端面压差变化的多种情况下,对于气密封端面流场进行了数值模拟,重点考察了端面开启力的构成及变化情况。数值结果表明,在密封启动过程中,转速上升到一定数值后,端面才能脱开,而流体动压力是影响端面脱开的主要因素,在脱开前两端面间存在严重摩擦和磨损,会对端面造成破坏。针对此提出研究一种能减小或消除启动过程中端面接触时间的新型密封。     

直线变深T型槽干气密封性能研究

为增强T型槽干气密封的气膜承载能力及其稳定性,提出一种变深T型槽干气密封端面结构。基于气体润滑理论模型,采用有限单元法求解雷诺方程,在不同操作参数下对比分析变深T型槽与等深T型槽干气密封的工作性能。结果表明:与等深结构相比,变深结构有更好的气膜承载能力和稳定性;尤其在低速低压或高速高压条件下,变深T型槽比等深T型槽具有更高气膜承载能力和稳定性。     

串联式干气密封的设计及其在液态烃泵上的应用

对液态烃泵用串联式干气密封的结构进行了优化，从理论上对影响干气密封性能的主要参数进行了研究。并设计制造出了适合轻烃类介质的串联式干气密封及其控制系统。工业运行获得成功，极大地提高了液态烃泵的性能及可靠性。     

机械端面密封技术研究现状及发展趋势

从摩擦、结构、材料和设计等几个方面阐述了机械密封的研究现状、存在问题和发展趋势。     

干摩擦机械密封端面材料配对性能的台架试验研究

为了研究密封端面材料配对对干摩擦机械密封性能的影响,使用自主设计研发的干摩擦机械密封试验系统,选择浸锑石墨、浸树脂石墨,分别与38CrMoAlA(不喷涂)、38CrMoAlA(表面喷涂Cr 2O 3)、40CrNiMoA(表面喷涂Cr 2O 3)3种典型的材料配对进行干摩擦和磨损试验,并对端面温升、磨损率、摩擦功耗和泄漏率等试验结果进行对比分析。结果表明:在干摩擦状态下,对于不同材料配对,摩擦磨损规律显示出了多元性;在6组端面配对中,浸锑石墨与38CrMoAlA(表面喷涂Cr 2O 3)配对性能最佳,浸金属石墨更适用于极端工况,摩擦磨损性能更佳,但浸树脂石墨材料密封性能更好,泄漏率更小;动环表面喷涂材料可有效提高动环表明硬度,优化表面结构,改善动环摩擦磨损性能和密封性能;动环基体材料对配对性能影响不可忽视,导热效果好、线膨胀系数低的材料可降低端面温度。     

干气密封的选用及失效分析

介绍干气密封的结构及工作原理;基于干气密封的结构类型及使用条件,给出干气密封的选用原则;分析干气密封失效的原因并给出相应的防范措施。干气密封要根据被输送介质的特性、介质的温度和压力范围、干气密封使用环境及密封系统转速等选用。导致干气密封失效主要原因有设计不合理、密封气源质量差、控制系统的故障等,在设计和使用时必须加以注意。     

水蒸气润滑螺旋槽干气密封性能分析

水蒸气润滑干气密封是一类特殊的干气密封,端面的润滑气体为水蒸气。为了研究水蒸气润滑干气密封的性能,采用无限窄槽理论,并采用RK方程来表达水蒸气的实际气体的行为。对螺旋槽的气膜压力控制方程进行了修正,分析水蒸气润滑干气密封的开启力、气膜刚度、泄漏率、气膜摩擦力矩和热平衡气膜厚度。结果表明:低压时,泄漏率随膜厚增加先减小再增加,中高压时,泄漏率随膜厚增加而增加,实际气体行为对泄漏率的影响较大;摩擦力矩随膜厚增加而减小,实际气体行为对摩擦力矩无影响;当温度为300℃,压力为0.5 MPa时,在常见的工作膜厚范围内,剪切发热速率始终大于膨胀吸热速率,不能获得热量平衡膜厚,压力为2和5 MPa时,实际气体的热量平衡膜厚均小于理想气体,两者相差分别为0.886%和2.932%。