石油化工行业泵用接触式机械密封力变形因素分析

接触式机械密封端面之间存在着直接的摩擦磨损,加之弹簧压力、密封流体压力、流体膜压力等对密封端面的作用,会出现泄漏,寿命缩短等不良状况,将严重影响密封的使用效果。为了满足长期运行、无污染、低能耗等现代化生产的客观要求,对其端面力变形的因素进行分析计算是十分必要的,尤其是石油炼化行业应用广泛的泵用机械密封,如催化裂化油浆泵、回炼油泵、常压塔底泵、初馏塔底泵、减压塔底泵、延迟焦化进料泵等。     

端面开槽机械密封技术研究进展

引述了有关端面开槽机械密封的主要参考文献８０多篇,内容包括了端面开深槽和开浅槽两个方面,并着重从近似解析法、数值分析方法、实验研究及应用３个角度对端面开浅槽机械密封研究情况进行了综述。     

机械密封端面温度的确定

讨论了机械密封端面温度的现有计算方法，介绍了根据机械密封的密封介质、工作条件、密封环和密封箱的的结构尺寸，以及密封环与周围介质间的热传导等，计算端面平均温度的一种简单方法。通过分析判断出机械密封的相态稳定性。     

离心泵机械密封端面比压的计算及应用

本文主要介绍机械密封端面比压的选择、计算和实际应用，着重分析了端面比压的计算在密封选型及失效原因分析中的应用。     

密封环支撑边界条件对机械密封端面变形的影响

机械密封的密封环是通过辅助O形圈支撑在轴上或者密封腔内,不同的结构设计会改变密封环支撑边界。针对三种机械密封结构模型,利用ANSYS有限元分析软件,模拟机械密封摩擦副端面的变形,讨论了橡胶O形密封圈不同受力边界条件下机械密封端面变形的规律。研究发现当动环、静环均采用SiC时,在静态（结构分析）时,该三种不同支撑结构的摩擦副端面均形成发散间隙,端面变形受支撑边界接触应力的影响较大;热结构耦合分析发现其动环、静环端面间隙呈收敛间隙运转时,热边界条件影响更大。当动环采用石墨,静环采用SiC时,发现其端面间隙可能为收敛型也可能为发散型,这与支撑边界有关。故密封环支撑边界条件的不同会影响动环端面变形,同时动、静环材料的弹性模量对端面的变形有较大影响,从而会影响密封性能。该研究对机械密封设计有指导意义。     

双端面机械密封泄漏原因分析

阐述并分析了泵用双端面机械密封的结构及特点,对密封失效原因进行了简要的分析。结合实际工况,分析了其失效原因(如O形圈材质选用不合理,搅拌同轴度偏大,密封面变形),提出了改进措施及使用中的注意事项。并就如何提高机械密封运行周期,从维修质量控制、运行操作的控制、密封水系统等方面进行了阐述,为双端面机械密封长周期运行提供了参考。     

机械密封磨合过程端面接触特性

为研究和掌握机械密封磨合过程端面接触特性的变化规律,考虑机械密封端面微凸体实际微接触面积与微接触截面积之间的区别,对微凸体临界弹性变形微接触面积和临界塑性变形微接触面积的表达式进行修正;推导得出机械密封端面弹性接触面积比、弹塑性接触面积比和塑性接触面积比的表达式。对B104a-70型机械密封进行磨合试验,试验介质为20℃清水,压力为0.5 MPa,弹簧比压为0.15 MPa,转速为2900 r·min^-1。研究结果表明,随着磨合过程的进行,软质环端面迅速趋于光滑,磨损率迅速减小;磨合使密封端面间的接触特性发生了较大的变化,量纲1真实接触面积由0.00348增大到0.00567,弹性接触面积比由0.716增大到0.822,弹塑性接触面积比由0.231降低到0.128,塑性接触面积比由0.053降低到0.050。     

机械密封覆层密封环端面性能分析

机械密封覆层密封环能够综合利用耐磨覆层与韧性基体材料的优良特性,但其应用主要依靠经验,缺乏针对其性能的研究。利用ANSYS软件建立釜用机械密封动环、静环和静环座组成的热-结构耦合模型,综合考虑覆层端面变形、液膜反压和密封环温度之间的相互作用,并试验验证了分析模型的正确性。分析覆层结构和材料组合对密封端面最大端面比压与速度的乘积（P_bV）_max、最高端面温度T_max,覆层表面最大拉应力σ_max、主界面最大切应力τ_max、侧界面最大切应力σ_cmax和最大法向拉应力τ_cmax的影响,并确定最佳的覆层结构和材料组合。分析结果表明：覆层厚度、覆层与基体的热膨胀系数比和弹性模量比的变化主要影响覆层表面最大拉应力;覆层端面设计中,覆层厚度取值宜在0.4～0.6 mm,喷涂角度宜取15°～30°,覆层与基体的热膨胀系数比宜在0.5以上,弹性模量比宜在2.5以下。     

103型内装式机械密封端面比压计算及改进

本文通过对YLJ750/3型氯气泵中103型内装式单弹簧机械密封端面比压的计算,找到了泄漏和寿命不长的原因。适当调整弹簧的弹性力,使端面比压增加。氯气泄漏量从6ml/h下降到<0.2 ml/h;使用寿命从1～3个月提高到半年以上,达到了令人满意的效果。     

机械密封的扭转变形计算方法与影响因素

针对机械密封环的典型结构,基于圆环理论,建立了密封环结构受力与变形的分析模型。采用圆环理论解析式和有限元法对密封环扭转变形进行了对比计算,分析了密封环的几何结构形状、几何结构尺寸和辅助密封圈的安放位置等因素对密封环扭转变形的影响规律。结果表明:采用理论解析法替代有限元法的计算方法是可行、有效的;复杂截面密封环的台阶长或宽各小于4 mm时,均可直接忽略台阶对扭转变形的影响;辅助密封圈的安放位置和密封环结构形状对扭转变形量均具有重要影响;密封环尺寸在变化不大的前提下,其对扭转变形影响不大。研究结果完善了高压机械密封的设计理论与方法。     

炼油厂竞争力分析方法研究

根据炼油工业面临的激烈竞争形势和中国石化集团公司的特点，提出一套炼油厂竞争力的分析方法，供大家参考。     

活塞式压缩机扰力和扰力矩相位角的计算

结合工程实例对活塞式压缩机总扰力和总扰力矩的相位角给出了具体的计算方法和计算步骤     

吸收塔填料层高度的解析计算

对相平衡线为曲线的低浓度吸收操作系统，提出分段计算和曲线拟合—数值积分两种解析算法。这两种方法可得到满意的计算精度，同时可用计算机进行计算，方便易行     

铬钢在机械密封端面中的应用实验

介绍了机械密封端面的材料选择应注意的原则,以及目前机械密封的端面主要应用材料。p_CV值是密封端面比压p_C与密封端面平均线速度V的乘积。极限p_CV值是密封失效时的p_CV值,它表示密封端面材料的工作能力。通过大量的实验取得铬钢9Cr18作为机械密封端面在一定的p_CV值下的表现,成功地应用于工业产品上。     

Force spectrum of a few chains grafted on an AFM tip: Comparison of the experiment to a self-consistent mean field theory simulation

A simulation model based on self-consistent mean field theory (SCMFT) has been developed to inspect the approaching process of the polymer chain grafted AFM tip to a substrate. The effects of various controlling parameters, such as grafting position, chain number, chain length, as well as solvent- and substrate-chain interactions, on the force curve were investigated. Real force spectroscopy of AFM tips modified by poly(ethylene glycol) (PEG) chains interacting with the fresh mica has been recorded, and several typical types of the force curves that correspond to the different states of the grafting chain were assorted. The simulations fit the experimental results well, providing a strong support to the model.     

集装式机械密封及其应用

本文介绍具有国际先进水平的集装式机械密封的结构特点、应用及国产化情况。     

弹性支吊架在调节管端推力中的应用

叙述在管道应力分析中调节管端推力的几种方法，通过实例分析及计算结果表明，弹性支吊架对调节管端推力和控制端点“热失载”影响是可行的。     

基于飞轮矩计算的活塞式压缩机计算机辅助设计研究

往复压缩机飞轮矩的计算是动力计算的主要内容之一,人工与编程计算两者难以兼顾精度、可靠及方便。文章提出用Auto CAD绘制压缩机综合活塞力图、切向力图,求取飞轮矩的方法。通过ZW型设计实例研究了Auto CAD在活塞式压缩机飞轮矩计算方法上的应用。事实证明此法直观明了、精度高、方便可靠。     

An Analytical Model of the Mechanical Behaviour of Elastic Adhesively Bonded Joints

Contact and adhesion between two elastic solids bonded by a thin elastic adhesive are considered. The peculiar case of a rigid flat cylindrical punch being adhered to an elastic layer is considered. In order to evaluate the influence of adhesive thickness on the mechanical behaviour of the bonded solids, an approximate solution of the contact problem is derived, using the Ritz method. Comparison of the analytical solution with FE calculations shows a good convergence towards the asymptotic value when the ratio of the punch radius to the layer thickness is greater than 4.

Numerical simulation reveals a strong effect of the adhesive compressibility, for a thin adhesive. This effect is assessed quantitatively from a double asymptotic expansion of the analytical solution. Lastly, the rupture stress is evaluated as a function of the adhesive thickness, from the knowledge of the solution of the contact problem: the asymptotic value for a very thin adhesive is determined independently.     

An Analytical Model of the Mechanical Behaviour of Elastic Adhesively Bonded Joints

Contact and adhesion between two elastic solids bonded by a thin elastic adhesive are considered. The peculiar case of a rigid flat cylindrical punch being adhered to an elastic layer is considered. In order to evaluate the influence of adhesive thickness on the mechanical behaviour of the bonded solids, an approximate solution of the contact problem is derived, using the Ritz method. Comparison of the analytical solution with FE calculations shows a good convergence towards the asymptotic value when the ratio of the punch radius to the layer thickness is greater than 4.

Numerical simulation reveals a strong effect of the adhesive compressibility, for a thin adhesive. This effect is assessed quantitatively from a double asymptotic expansion of the analytical solution. Lastly, the rupture stress is evaluated as a function of the adhesive thickness, from the knowledge of the solution of the contact problem: the asymptotic value for a very thin adhesive is determined independently.