液力透平机械密封泄漏的原因分析及改进

某柴油加氢改质装置液力透平采用旋转式串联机械密封和基于API标准的PLAN 53B冲洗方案的辅助密封系统,在试运行时发现机械密封泄漏严重。通过对机械密封结构和辅助密封冲洗系统的分析,指出机械密封泄漏的主要原因是,泵送环扬程不足及换热器管路阻力过大,旋转式串联密封动环波动影响摩擦热和介质传导热的排出,高温下隔离液会气化等。通过对换热器和泵送环的改造,降低了隔离液腔和密封腔温度;将旋转式串联密封改为静止式双端面密封,提高了换热效率;采用高沸点隔离液,解决了隔离液的气化问题。机械密封改造后,取得了较好的密封效果,且降低了液力透平电机的负荷。     

基于分形接触理论的机械密封泄漏率与膜厚预测*

针对机械密封运转过程中平均膜厚的变化规律,采用重构分形接触模型表征端面形貌,结合机械密封泄漏率预测模型,建立了平均膜厚预测模型。使用Mathematica软件对给定工况下机械密封的泄漏率和平均膜厚进行理论计算,分析不同参数条件下泄漏率和平均膜厚的变化趋势。研究表明：当分形维数较小时,尺度系数减小、材料系数增大和端面比载荷增大均可使平均膜厚减小,但材料系数变化对平均膜厚数值的影响幅度较小,而尺度系数和材料系数减小、端面比载荷增大可导致泄漏率降低;当分形维数大于1.69时,机械密封端面比载荷和材料性能参数对泄漏率和平均膜厚的影响可忽略不计。     

端面机械密封的研究现状

为了提高端面机械密封工作性能的可靠性并延长其使用寿命,以其主要影响因素磨损为切入点,对目前实际使用的端面机械密封从密封机理方面进行了分析。分析结果表明:端面机械密封的密封机理集动压润滑与泵送为一体;利用动压效应和泵送效应是端面机械密封发展的趋势,另外对于螺旋槽式机械密封,借助离心力作用实现了泄漏流体的反泵送,促进了机械密封向零泄漏的发展。在摩擦副接触面形成楔形几何空间是产生动压效应和泵送效应的必要条件,使用微造型技术可获得楔形几何空间。     

脱硫装置贫液循环泵优化改造研究

某脱硫装置的贫液循环泵经常出现机械密封泄漏、停泵后重启时无法盘车等问题,导致频繁更换机械密封、频繁拆检并冲洗泵体,严重影响正常生产运行.本文根据机械密封结构特点,结合输送介质特性,为贫液循环泵优选设计了新的机械密封型式及冲洗方案,并对泵体及辅助系统进行了一系列优化改造.改造后的贫液循环泵大大降低了故障率,为脱硫装置的稳...     

丙烷循环泵干气密封系统的故障失效及处理措施

丙烷循环泵采用串联式干气密封系统,在运行中主密封频繁出现泄漏现象。检查发现,丙烷中含有脱沥青油和主密封弹簧比压偏小是密封失效的主要原因。通过采取工艺措施降低了脱沥青油的含量;增加弹簧数目提高主密封弹簧比压;改造辅助系统的冲洗方案降低了密封端面的温度。针对密封介质的特性,合理选择弹簧比压和冲洗方案,才能合理有效解决密封系统失效的问题。     

基于逾渗理论的接触式机械密封泄漏特性分析

以接触式机械密封动、静环接触界面为研究对象,分析其表面微观形貌中的自仿射分形特性,结合逾渗理论,对密封端面泄漏通道特性进行理论分析,并利用Fluent软件对微通道内的流体流动进行数值模拟,探讨机械密封的端面载荷、表面形貌参数对泄漏量的影响。研究结果表明,密封端面的泄漏量随密封端面分形维数的增加而降低;在某一确定分形维数下,随着表面轮廓尺寸系数的增大,泄漏率也相应增大;端面比载荷对机械密封泄漏率的影响存在但并不显著。逾渗理论是一种研究多孔介质的强无序及随机几何结构端面特性的较好方法,对实现机械密封工作状况的正确判断,指导机械密封件的设计、制造、使用和维修具有一定的指导意义。     

上游泵送机械密封在真空装备中的应用

研究了上游泵送机械密封在真空装备轴封中的应用.该类机械密封动环端面的螺旋槽具有泵送效应,可将真空侧的阻塞介质向大气侧泵送,从而阻止外界空气向真空腔内渗透.设计了真空腔体的外装式和内装式轴封结构,分别研究了动环端面外侧和内侧开螺旋槽时液膜的压力分布规律.研究表明,低转速条件下,螺旋槽深度对液膜压力分布的影响显著.合理设计螺旋槽的槽形参数,可实现空气的零渗透,且仅伴随微量的阻塞介质泄漏.     

双向平衡型上游泵送机械密封的研制

本文基于机械密封需要双向承压且对泄漏量有苛刻要求的工况,提出了采用双向平衡型上游泵送机械密封这一解决方案。该方案兼具双向平衡型和上游泵送的结构,既适应工况变化引起的内侧和外侧的压力变化,又可实现泵出口侧向电机侧的零泄漏。在详细设计时,以泄漏量为设计原则,基于零逸出泄漏模型,求解密封主要参数。在优化设计时,利用ANSYS软件对动环加载离心力、介质压力、环体温度,对静环加载介质压力、环体温度、弹簧力,实现离心应力、介质压力、热应力的耦合,模拟应用条件下的受力状态及变化规律,并根据变化规律调整应力分布,避免应力集中,优化端面变形,利于机械密封的正常、稳定、可靠运行。研究表明,合理选型和设置密封参数,耦合状态下的优化设计可实现内外侧压力交替变化下的零泄漏。     

醋酐装置高速泵机械密封的设计

针对醋酐装置高速泵转速较高(密封端面线速度大于25m/s),动部件产生的离心力较大,输送介质的特殊性(有毒、易挥发、强腐蚀)以及密封腔温度较高且介质易汽化等特点,设计了静止式平衡型机械密封。计算了端面摩擦热,为提高换热能力将动环设计为辅助螺纹泵送环。现场运行表明,主泵运转时该泵送环可以为隔离液提供合适的泵送压力,提高隔离液的循环速度及时带走密封面的摩擦热,满足机械密封冷却和润滑的要求。     

关于制盐动力发动机配套装置循环泵机械密封的优化设计

针对80万吨制盐装置循环泵机械密封频繁损坏的问题,分析了导致机械密封频繁损坏的原因,确定了主要原因为机械密封存在设计缺陷,提出了对机械密封进行优化设计的改造方案,并将优化后的机械密封运用于80万吨制盐装置上,大大降低了循环泵机械密封的损坏频率。     

渣浆泵双端面机械密封密封环热力耦合分析

针对磷酸厂渣浆泵机械密封因端面变形而导致的使用寿命缩短问题,以渣浆泵背对背型双端面机械密封密封环为研究对象,采用整体法,根据实际工况建立密封环热力耦合三维计算模型,研究密封环温度场分布及端面变形情况,分析不同工况下密封环热力变形对机械密封正常工作的影响.结果表明:密封环最高温度出现在静环内侧,且温度沿径向朝静环外侧逐渐...     

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。     

双端面机械密封环温度场的有限元分析

利用ANSYS软件对双端面机械密封环温度场进行了分析,考虑双端面机械密封环两侧不同气体泄漏介质的影响,绘出了密封环温度分布云图及等温线图,并分别讨论了主轴转速、润滑油温度发生变化时对密封环端面温度场的影响。结果表明,密封环端面内径处温度最高;静环换热效果较动环差;密封环周围主要是通过润滑油的换热,而与气体换热量较小。     

上游泵送机械密封在B-512离心丙烷泵上的应用研究

通过对B-512离心泵原泵用接触式机械密封失效原因的分析,对非接触式机械密封工作原理和应用特点等进行研究。根据实际情况改造设计出新型机械密封,运用Pro/E软件对端面液膜进行参数化建模,使用Fluent软件对端面流场进行了数值模拟,将新型机械密封与原密封进行对比分析。数据表明,改造设计的新型机械密封弥补了原机械密封的缺陷,上游泵送机械密封抗外界干扰的能力很强,泄漏率较小,液膜刚度较大,同时摩擦功耗较低,有助于提高丙烷泵的工作效率,密封寿命长,适宜长期稳定运行。对轻烃泵类机械密封的设计具有指导意义。     

中高温密封端面轴向变形及液膜汽化特性研究

为研究中高温液体动压型机械密封端面变形规律及液膜汽化特性,建立涉及汽液两相流和密封环变形的计算模型;以螺旋槽液体机械密封为例,研究不同介质温度下密封端面轴向变形特征,以及润滑膜压力、温度及汽化特性与端面变形的关系。研究表明：动环最大、最小轴向变形分别位于螺旋槽的迎风侧堰区内径侧附近、背风侧中部,槽堰区的轴向变形呈周向波浪式变化;密封端面变形导致坝区膜压、膜温升高且堰区液膜汽化程度明显提高;介质温度升高时,润滑膜温度明显升高、开启力下降,坝区保持低汽化程度,堰区汽化程度提升明显,且当介质温度达393 K后,汽化程度的增速明显加大,即存在汽化突增的介质温度值;转速增大,润滑膜整体汽化程度下降。     

热力变形下渣浆泵机械密封干摩擦磨损分析

机械密封在起停阶段或操作失误时常处于干摩擦状态,由此导致的热损伤与磨损将影响其密封性能。以某YWN8合金接触式机械密封为研究对象,建立基于硬度及磨损系数的磨损数值模型,试验测定摩擦副密封环的硬度、磨损系数、干摩擦因数,验证磨损数值模型的准确性;对机械密封磨损进行仿真模拟,研究摩擦副密封环在干摩擦运转时单力场及热力变形下的磨损深度,并用磨损理论值进行验证。结果表明：干摩擦运转时密封环端面温升较低,温度不是其失效的主要原因;热力变形后密封环内外径间隙增大,造成端面粗糙峰接触面积减小,黏着磨损较变形前呈下降趋势,导致多物理场下的磨损深度与理论值不符。     

船舶艉轴机械密封温度场与热变形分析

船舶艉轴机械密封在运转时,密封环端面温度的分布及热变形对密封的泄漏有重要的影响。为了提高机械密封的密封性,采用有限元分析方法,运用整体法和分离法对机械密封的动、静环的温度场、热变形进行分析,研究在不同主轴转速下端面温度的变化情况。分析表明:机械密封端面的最高温度出现在接触区域的中间,并向内、外两侧递减;端面摩擦热与主轴的转速有密切的关系,转速越大,产生热量越多,温度越高;密封环的导热系数也对端面温度也有影响,导热系数越高,端面最高温度会越低;端面热变形量内径处大于外径处。     

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。     

考虑粗糙度效应的微孔化机械密封摩擦副接触特性分析

针对机械密封装置在启停阶段或某些特定工况下出现高温以及摩擦磨损严重等问题，探究考虑粗糙度效应的微孔化机械密封端面接触压力及温升的变化规律，以揭示机械密封端面的真实接触状态。基于分形理论建立机械密封静环粗糙表面和动环微孔接触模型，采用数值计算方法，研究微孔对机械密封端面接触压力和温升的影响，以及表面粗糙度对机械密封端面接触面积、接触压力、温升的影响。结果表明：微凸体经过微孔时，微凸体嵌入微孔边缘使得接触压力峰值增大，导致切削发生；摩擦过程中，压力最高点位置因为微凸体的弹塑性变形而不固定，改善了微凸体的受力情况；微孔降低了密封端面的接触面积，从而使得微凸体的接触减少、压力极值点减少，降低了密封端面摩擦副的温度，改善了密封端面的磨损状况；表面粗糙度越小，接触面积越大，接触压力、端面温度更加均匀，表面粗糙度越大，端面磨损风险更加严重。     

P-301A泵机械密封失效原因分析及改造措施

机械密封轴向装配尺寸设计不合理,导致动静环间端面比压过大,机械密封时常泄露,运行周期达不到要求。为了提高该泵机械密封的使用寿命,降低检修成本,从生产实际出发,对机械密封失效的原因进行了详细分析,并提出了具体的改造措施。