核主泵用深槽端面机械密封性能理论研究

发布时间：2021-02-04 05:39

　　机械密封作为核主泵的关键部件,其性能和可靠性直接影响主泵的稳定和安全运行。深槽端面流体动压型机械密封是核主泵轴封常采用的主要密封类型之一。论文研究了高参数状态下机械密封的密封性能、磨损性能及其作用机理,该项研究对我国自主开发高性能的机械密封具有重要的理论意义和工程应用价值。首先,基于流体润滑理论,建立了圆弧深槽流体动压型机械密封的数学分析模型,采用有限元方法,分析了端面形貌几何参数对密封性能的影响规律,结果表明在不考虑变形时深槽机械密封动压效应较小,主要为静压效应;在泵启动过程且转速较小时,较浅槽机械密封的端面更容易打开。其次,建立了高参数下密封环压力变形的三维计算模型,引入弹压比参数作为变形影响分析的判断依据,对压力分布与表面变形耦合影响作了研究,结果表明,密封环的变形对密封性能影响明显,主要表现为增加了密封的刚度和刚漏比,有利于密封的稳定运行。最后,针对容易产生磨损的二级密封,结合U型槽端面密封的应用实例,建立了磨损端面机械密封性能分析模型,采用有限元计算了端面磨损形式对密封性能的影响规律,结果表明可以通过密封监测数据判断其磨损状态,进行预防性维护,从而避免紧急停堆带来的重大损失。 

【文章来源】：浙江工业大学浙江省

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

核主泵用流体动压型密封

浙江工业大a, b 为积分常数。由内外径压力边界条件可得压力分布的解22( ) ( oo hp h p h= 式中，ih 和oh 分别为内外径的膜厚值，由解析计算得出的结果与采用有限元计算=1×10-6rad 和β=1×10-3rad 时解析解和数值解大误差为 5.7%，这与有限元采用的形函数及网格数目或插值函数的阶次来减小误差。

3.1 引言核主泵密封系统第一级流体动压型机械密封，承担着密封系统对绝大部分压差，一般采用深槽机械密封，利用其变形产生的流体动压效应保持密封的稳定运行。所采用的动压槽型有圆弧槽、U 型槽及直线槽等形式。圆弧深槽流体动压型机械密封一般应用于高参数工况，利用热流体动力楔效应使密封环保持液体润滑状态的非接触式机械密封。国外早在上世纪七十年代就已在核电站主泵中有所应用，其结构形式为在其中的一个密封环上开有圆弧槽，如图 3-1 所示的实物图，从耐磨角度出发，槽应开在摩擦副中比较耐磨的材料上，即硬环上，一般把圆弧槽开在动环上，有利于依靠环旋转产生的惯性力把封液中杂质固体颗粒带走，避免在开槽结构内部沉积或进入环端面引起密封环穿透失效。如果在一个机械密封的两个密封环上都开槽的话，效果并不好，这是因为当两个环上的槽相互遇合时压力场消失。

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本文编号：3017821