螺旋排布微孔端面机械密封的性能研究

端面微孔排布方式对激光加工多孔端面机械密封性能影响显著。通过建立螺旋排布微孔端面机械密封的理论分析模型,运用有限元法和数值模拟工具,获得密封端面液膜压力分布。以液膜刚度、开启力、泄漏量和刚漏比等密封性能参数为评价指标,比较径向直排微孔机械密封和螺旋排布微孔机械密封的性能优劣,分析螺旋排布微孔几何参数(螺旋角、径向开孔比、周向开孔比等)对密封性能的影响规律。结果显示,在同等工况下,螺旋排布微孔机械密封相比径向直排微孔机械密封可以显著提高密封端面的液膜刚度、开启力和刚漏比。进一步的优化分析表明,适当的螺旋角、周向开孔比和径向开孔比可以显著提高密封性能。     

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。     

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。     

部分端面微孔机械密封端面间液膜压力分布的理论研究

建立了研究部分端面微孔机械密封端面间液膜压力分布规律的理论模型,应用有限差分法求解了端面液膜压力的Reynolds控制方程,获得了端面液膜压力分布规律,并与端面全区域开微孔机械密封的情况进行了对比.研究了微孔密度Sp和微孔深径比ε对端面液膜压力的影响规律.结果表明:部分端面微孔机械密封的端面间液膜压力比端面全微孔的小;端面间液膜沿半径方向的最大压力降发生在孔区域结束处;端面液膜压力值最大值所对应的微孔密度Sp≈0.2,深径比ε≈0.02.     

激光加工多孔端面机械密封的摩擦性能分析

分析了工况参数和结构参数对激光加工多孔端面机械密封摩擦性能的影响。建立了激光加工多孔端面机械密封的计算模型和边界条件,采用有限差分法求解液膜控制方程,获得在不同操作工况和表面微孔结构参数下的密封开启力。理论推导得到了激光加工多孔端面机械密封的摩擦扭矩表达式,并对其进行了分析。结果表明,密封端面间的摩擦扭矩随着密封环转速的增加而增大;微孔深度和微孔密度有最佳参数,使密封端面间的摩擦扭矩最小,且与试验结果吻合。     

多孔端面液体机械密封摩擦性能的数值分析

为了研究多孔端面机械密封的摩擦性能,应用ANSYS CFX软件对密封端面间的流场进行数值模拟,得到不同工况参数和微孔结构参数下密封端面液膜的剪切应力分布云图,并对计算结果进行分析。研究表明:剪切应力主要作用于非孔区;介质压力和微孔深度对剪切应力分布影响较小,而降低转速、减小介质黏度、增大微孔半径可以有效地减小剪切应力,降低端面的摩擦损失,延长密封的使用寿命。     

激光加工多孔端面机械密封静压分析

建立了在部分密封端面上加工微孔的激光加工多孔端面机械密封理论分析模型,用有限元法求解雷诺方程,获得了不同微孔结构参数下端面的无量纲膜压分布,以获得最大端面静压为目标,提出了微孔结构参数的最优值,指出开孔区长度比最优值约为0.6,面积密度最优值大约为0.5.研究表明在部分密封端面上加工微孔可有效增大端面静压.     

激光加工在非接触式动压型机械密封中的应用

综述了近年来非接触式机械密封中的发展概况,重点介绍了激光加工技术以及在机械密封端面改形及其表面处理的应用.机械密封通过端面改形技术,端面被加工成规则的螺旋槽形、微凹坑、人字形等形状,改善密封性能,实现密封的非接触,零泄露.激光技术的成熟与产品性能要求的提高是非接触式动压型机械密封发展的强大动力.尽管目前激光加工机械密封的研究应用还存在许多不足,但激光加工无疑是21世纪机械密封发展的一大趋势.     

上游泵送机械密封及其加工新技术研究

综述了国内外上游泵送机械密封技术的发展现状,介绍了机械密封的端面结构及其密封性能,以及包括激光加工在内的密封环端面结构的各种加工方法及其优缺点,提出了泵送槽的快速成型方法,提高了高性能机械密封的工业应用价值。     

微孔面积比对微孔端面机械密封泄漏量计算的影响

微孔面积比(微孔面积与计算域面积的比值)对微孔端面机械密封的空化效应影响区和动压效应影响区的影响都大,进而影响到泄漏量积分截面的选择。使用质量守恒的JFO空化边界条件建立微孔端面机械密封泄漏量数值计算模型,讨论微孔面积比对微孔端面机械密封泄漏量计算的影响。结果表明:在微孔端面密封的泄漏量计算时,基于层流的积分方法是有一定限制的,并不适合所有的微孔面积比,当微孔面积比大于一定数值后,就找不到合适的积分截面。对不同的微孔面积比,可通过观察沿径向流量折线图与分布云图,分析动压效应和空化效应对流动状态的影响,确定能否找到合适的积分截面。     

丙烯输送泵机械密封失效原因分析及改进

通过对丙烯输送泵机械密封使用情况的跟踪和性能参数的验算以及对其失效原因进行的分析,得出了温度过高、造成液膜相态不稳定是密封泄漏的主要原因,并相应采取适当减小端面比压、改善冷却和封液循环等措施,以降低密封端面温度,从而使密封性能和使用寿命均得到了较大提高。     

泵用干气密封技术及其应用进展

干气密封技术在离心式压缩机等高速流体机械上获得了广泛应用,在泵、反应釜等低转速设备上的应用开始引起重视.综述了国内外泵用干气密封技术及其应用现状,介绍了泵用干气密封的技术特点,包括结构形式、布置方式、端面槽型等,并介绍了成功应用于石化行业的典型案例.同时介绍了主要密封公司典型泵用干气密封产品的技术特点.     

泵用干气密封技术及应用研究

分析了泵用干气密封的工作原理、主要特点；根据工艺条件和环保要求，提出了不同工况下密封的3种典型布置方式及其辅助系统，指出了使用中应注意的问题；介绍了在液氨泵上采用双端面干气密封的一个应用实例。该研究可为密封用户在关键装置的离心泵上选择、使用干气密封提供指导。     

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。     

锥面机械密封在离心砂泵中的应用研究

本文分析了锥面机械密封的结构及特点，提出了变载荷系数K是影响密封比压的重要因素和弹簧比压的确定方法。锥面机械密封已应用在离心砂泵上，经钻井公司使用，效果良好，泄漏量小，寿命长，功耗低。     

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。     

Parametric Study on a Wavy-Tilt-Dam Mechanical Face Seal in Reactor Coolant Pumps

The reliability of mechanical seals in reactor coolant pumps is essential for the safety of pressurized water nuclear power plants. A wavy-tilt-dam (WTD) mechanical face seal, characterized by a circumferential wave with a radial taper and seal dam on one of the seal faces, has proved to be effective in practice. A theoretical model is developed to study the mechanism of the WTD seal in this article. Then, the structural parameters such as wave amplitude, taper, dam radius, and the number of waves are studied for the WTD seal under different rotation speeds and seal pressures. The results show that the mechanism of the WTD seal is the combination of hydrodynamic and hydrostatic effects, which do not work simultaneously. During the period of start-up and shutdown, when the film thickness and the pressure differential are both small, the seal works as a hydrodynamic seal, whereas it is a nearly hydrostatic seal at the stable working condition. The waves on the seal face will obviously impair the hydrostatic effect before cavitation occurs in the fluid film. The optimal values of the structure are obtained by analyzing the numerical results under certain working conditions. In addition, the performance varies obviously with rotation speed and seal pressure.     

机械密封的功率消耗试验及测量方法

随着机械密封应用的普及、机械密封的失效已成为石油化工等部门的回转机械（离心泵等）工作不可靠的重要因素,机械密封的端面摩擦不但直接消耗能源,而且,因端面摩擦过度而引起的密封失效泄漏所造成的损失则更大。本文在试验的基础上,研究了机械密封消耗的构成,介绍机械密封摩擦功率的测量方法,对机械密封不同工况不功率消耗的变化进行了分析,提出了降低机械密封功率消耗和改善密封功能,提高机械密封的工作可靠性的途径。     

氨泵机械密封液膜相态稳定性方法的研究与应用

通过对在用氨泵的情况调查,应用相变理论对机械密封端面流体膜的合理性和稳定性进行了分析研究,确定出控制端面液膜压力和利用冲洗来控制液膜温度,从而保证液膜的稳定。该方法应用于大庆天然气公司的氨泵上,密封性能和使用寿命均得到了较大的提高,改善了工作环境,经济效益非常显著。     

核主泵用流体动压密封环复杂形面超精密磨削

提出采用回转台带动密封环回转和杯形砂轮端面切入磨削来加工核主泵用流体动压密封环复杂形面新方法,其原理为选择适当的砂轮半径、砂轮俯仰角、砂轮侧偏角、砂轮与回转台中心距使磨削接触弧线是密封环波纹面上且以其内、外周边为边界的一条曲线的精确逼近,联动控制回转台转动和砂轮或回转台的同步跟随运动使磨削接触弧线一端点在波纹面外周边上进而通过磨削接触弧线扫掠运动形成高精度波纹面,在砂轮轴线与回转台轴线平行时磨削密封坝面。其实现策略是采用细粒度金刚石杯形砂轮做恒定切削深度微进给切入磨削。其优点是砂轮磨损对磨削精度没有影响,面形精度取决于回转台的回转运动和砂轮或回转台的同步跟随运动精度,能够实现核主泵用流体动压密封环复杂形面的高面形精度、低表面粗糙度加工。