超高压变工况机械密封技术研究

本文针对一新型动力装置旋转燃烧室超高压变工况的特殊工作条件，对其燃料通道中机械密封的关键技术进行了较深入的分析，在此基础上设计了适用于超高压变工况的机械密封装置，并模拟实际工作条件进行了试验研究，对试验结果进行了分析和讨论。试验证明，本文的分析和设计是成功的，有效地解决了该旋转燃烧室燃料密封的难题。     

基于COMSOL的高温双端面机械密封 热力耦合分析

针对输送高温气体介质的大轴径风机所采用的液体润滑双端面机械密封开展热力耦合分析研究,具有重要的工程实际意义。将动静密封环视为一体并采用参数化扫描功能对密封结构参数进行优化分析。研究表明:在高温、低压工况下,高温介质热传导对介质侧密封温度场的影响占主导;对介质侧的密封结构设计,不仅要从减少端面产热的角度出发,而且要对密封环进行有效地冷却降温。     

变工况机械密封实验台设计及测试系统的建立

完成了变工况机械密封实验台的设计，该实验台能根据实验要求模拟出变工况的工作环境，为变工况条件下机械密封实验研究提供了有效的实验场所；并且通过温度、压力、位移等传感器的设计选择和数据采集系统的建立，为变工况机械密封台的实验提供了准确的试验信息。     

变工况机械密封的抗变机理分析

基于变工况条件下机械密封端面运动的实验,运用流体膜相变理论,讨论了机械密封在变工况条件下的密封失效机理,提出了解决因相变半径的突变带来的机械密封不稳定的方法,依据变工况汽液两相密封理论,设计了抗变机械密封,并讨论了变工况机械密封的抗变机理。     

螺旋槽机械密封摩擦副界面热力耦合变形分析

基于热力单向耦合理论,对螺旋槽机械密封摩擦副界面的热流体进行Fluent数值模拟,得到密封环的温度场分布规律;将得到的温度场作为边界条件之一导入到密封环端面中进行耦合力变形分析,并研究密封环的转速以及介质压力对动静环最大变形影响。结果表明:动静环的最高温度都出现在液膜和环的接触处,且温度由密封端面开始向两端逐渐降低;密封环的变形量相对于液膜厚度较大,其中静环的变形梯度较动环大,其更容易失效;动静环端面最大变形量随转速和介质压力的升高而增大,在选择工况条件时可适当降低转速和介质压力来减少端面变形量。     

基于热力耦合的镶嵌式机械密封端面变形分析

以镶嵌式机械密封为研究对象,通过受力分析和热传导方程,将热、力两个物理场进行耦合求解,建立机械密封动环组件热力耦合仿真模型。基于热力耦合模型计算不同应力情况下端面变形量和不同过盈量下的结合面接触应力、端面变形量,并分析动环厚度对端面温度场、应力分布以及端面变形量的影响。结果表明,热应力对端面变形的影响大于结构应力,故不能忽略热应力对机械密封组件的影响;动环过盈量增大使得端面变形量和结合面接触应力逐渐增大,动环厚度的增大使得最大温度呈下降趋势,最高温度出现在动环内径处,端面间隙由收敛型转变为发散型。因此,在对机械密封结构进行设计时,采用较小的过盈量和动环厚度,可以减少动环端面的变形量。     

变工况机械密封的研制与开发

基于变工况条件下机械封端面运动的实验,运用流体膜相变理论,了机械密封在变工况条件下相半径的变化。提出了解决相变半径的突变带来的机械密封工作不稳定的方法,依据变工况气液两相密封理论开发了抗变机械密封并成功地应用于工业。     

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...     

基于ANSYS接触式机械密封热力耦合的研究

密封环的热力特性是影响接触式机械密封性能的关键问题。利用ANSYS软件,分别采用隔离法和整体法对接触式机械密封环温度场进行模拟,并与有关文献的实验结果进行比较、选择更准确的整体耦合法为模拟结果。在整体耦合求温度场的基础上,进行密封环热力耦合的计算和分析。研究表明:密封环变形随其材料的热膨胀系数的增大和导热系数的减小而增大,密封环最高温度和最大变形出现在静环内径处。     

交变载荷作用下端面密封热力耦合特性分析

为研究交变载荷和热力变形对端面密封瞬态耦合特性的影响,以烟气脱硫釜用侧入式单端面机械密封为研究对象,考虑流体黏度随温度的变化,建立其热力耦合计算的数学模型并给出详细的求解边界条件,推导弹簧作用力的交变载荷数学表达形式,通过与载荷时间结合的瞬态分析模型,采用Galerkin差分格式对时间域上的雷诺方程和热传导方程进行离散,获得密封端面的接触压力、摩擦扭矩和温度分布等性能参数。结果表明:瞬态分析中各密封性能参数在每一时刻点仍表现出与稳态工况相似的特征,端面局部接触且处于高温区;随时间变化的弹簧比压,改变了密封装置的受力状况,使得密封端面的接触压力、摩擦扭矩、温度等呈现出交变的瞬态特征,且端面温度等热特性出现明显的热迟滞现象。     

机械密封的临界工况参数

介绍了摩擦学特性相似准数－－工况参数，列出了某些机泵的轴承、杆封和轴封的工况参数，分析了ｆ－Ｇ的摩擦特性，并提出了可供机械密封设计计算使用的临界工况参数新概念；此外，采用临界工况参数确定机械密封的其它参数，使之在较低摩擦下运转，可延长密封寿命，；最后，列举了一些机械密封的计算例题。     

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。     

超高压动密封结构设计及耦合变形分析

旋转动密封是海洋机器人电机和深井钻井设备的关键部件,密封失效往往会造成重大的经济损失。针对高压动密封由于环境压力波动而过早失效的情况,对平衡式机械密封模型进行受力分析,确定了不受压力波动影响的有限元模型,并在不同压力下对所设计的密封进行了热力耦合分析,得到密封端面在低压下的位移和应力云图,结果显示高温下双侧受压动密封面的温度最高点出现在密封面的中径附近;动密封面的变形和应力受环境压力比较明显,从内径到外径的热变形和应力逐渐变小,在接近外径处变形出现突降。     

干式螺杆压缩机变工况理论热力计算分析

利用林德的计算真实功率的公式对干式螺杆压缩机进行热力计算，以求对其进行变工况特性的理论分析。通过对泄漏功率损耗和动力功率损耗的具体定量计算以及定性分析，对计算这两部分损耗的公式提出质疑。此外，还提出了重新推导这两个公式的方法以供参考。     

机械密封端面摩擦工况研究进展

机械密封端面的正常摩擦工况可分为流体摩擦、边界摩擦和混合摩擦。阐述了三种摩擦工况的基本概念，分析了摩擦工况对承载能力和泄漏特性的影响，对机械密封端面摩擦工况的研究现状和进展作了分析和评述。     

特殊工况下机械密封的特点及维护方法

介绍高温、低温、高速、高压、腐蚀环境、颗粒介质六种特殊工况下机械密封的工作特点,以及在机封选择、安装、维护等方面应注意的事项。     

工况参数对机械密封液膜汽化特性及性能的影响

为了研究动压型机械密封液膜汽化特性和密封性能,建立了涉及水的饱和温度与压力的关系、黏温效应以及牛顿流体内摩擦效应的密封间隙液膜汽化计算模型,以螺旋槽机械密封为例分析了工况变化对液膜汽化特性及密封性能的影响规律。研究结果表明：介质温度升高时,存在平均气相体积分数突增的临界温度值,且随转速的增大临界温度值增大;介质压力和转速的增大对汽化有抑制作用,转速增大易使较高的汽化程度迅速降低且在某转速值处出现突变点,介质温度升高使得突变转速值增大;密封性能受工况变化的影响明显,特别是在汽化临界温度值、突变转速值处性能的变化速率迅速增大;液膜汽化首先发生在螺旋槽背风侧堰区,且随介质温度升高快速覆盖槽堰区并向坝区推进;随着转速的增大,润滑膜气相的周向分布更加均匀且高汽化区域会向外径侧移动。     

内圆弧槽机械密封摩擦副流固耦合分析

针对机械密封在高参数复杂工况下易磨损、易泄露等缺点,选取内圆弧槽机械密封动静环为研究对象,利用耦合梯度迭代的方法对密封副的压力场和热力场分别进行仿真计算。结果表明:转速越高,机械密封端面流场的动压效应越明显;内圆弧槽区流入流体的一端的温度明显低于槽区排出流体的一端,而且流入流体一端是整个槽区温度最低的集中区域;圆弧槽密封副动环端面热应变和热应力变化明显,而且接触面是整个密封副耦合效应最明显的区域。研究结果为以后研制新型槽型奠定基础。     

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。     

变工况机械密封实验台的设计研究

所设计的变工况机械密封实验台是一套模拟机械密封工作状况的实验设备,能够模拟密封各种正常工况及变工况工作情况。根据具体实验要求,变工况机械密封实验台测试系统具有测量温度、压力、位移、转矩、转速等工作参数的能力;其相应的软件系统应该具有一定的数据储存和处理能力,装置能够模拟机械密封变工况工作,通过实验装置实验的抗变机械密封成功应用于工业企业。