高参数釜用机械密封及试验装置的开发与研究

发布时间：2017-07-07 18:26

  本文关键词：高参数釜用机械密封及试验装置的开发与研究

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【摘要】：随着石化、航空航天、冶金和制药等行业的飞速发展,搅拌釜的应用范围越来越广泛,操作参数也越来越高。而釜用机械密封作为其关键装置,在发挥着越来越重要作用的同时,其设计压力、转速和轴径也相应不断提高,出现了很多高参数釜用机械密封。同时,机械密封试验装置在机械密封的设计、研究、优化和验证等方面都具有非常重要的作用,是机械密封技术发展的重要手段和依据。本文根据行业标准和相关理论,针对高参数釜用机械密封及其试验装置进行了综合性的研究,以期为其设计和应用提供理论支持和依据。针对AM系列高参数釜用机械密封,基于有限元方法,建立了流固耦合数值分析模型,得到了对密封性能有较大影响的端面接触状态、应力分布、摩擦力和摩擦功率等密封端面性能参数。研究了工作压力、静环高度、载荷系数、静环辅助O形圈支撑位置和密封轴径等因素对密封端面性能的影响规律,得到了AM系列机械密封的较优结构参数。试验验证了数值分析结果。所得结果对高参数机械密封的设计和优化具有一定的指导意义。设计研发了包括主试验台和辅助系统的整套高参数模块化的釜用机械密封试验装置。主试验台主要包括动力兼机架部分、配套机械密封部分、密封腔兼垫板部分和试验机械密封部分,采用一体化和模块化设计方法,可以适应密封轴径的变化,也可以平衡高压和大直径引发的过大轴向力,可靠性高。辅助系统主要包括高压气体系统、循环水系统、高压油系统和监测控制系统等,可以进行三种不同介质的运转试验,且自动化程度高,可以对试验数据进行自动采集、监测、存储和控制。试验装置不仅可以满足生产发展的需求,更对机械密封的研究具有非常重要的意义。对比分析了压降法、排水法和气泡法等气体泄漏检测方法用于釜用机械密封静态检测的特点。设计制造了密封端面泄漏率静态试验装置,试验研究了介质压力、弹簧比压、端面比压、轴径尺寸等密封操作和结构参数对密封端面泄漏率的影响规律,研究了不同密封介质和不同端面浸润状态时密封端面的泄漏性能,得到了泄漏率的变化规律的气液之间的部分关系。通过釜用机械密封端面泄漏的相关研究为机械密封泄漏检测标准的修订提供了理论依据。
【关键词】：机械密封 接触应力 试验装置 泄漏率
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH136
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-17
• 第一章 绪论17-23
• 1.1 课题来源、研究目的及意义17
• 1.2 前人的研究成果及现状17-22
• 1.2.1 釜用机械密封的基本结构及特点18
• 1.2.2 釜用机械密封的研究进展18-20
• 1.2.3 机械密封试验装置的研究进展20-21
• 1.2.4 机械密封的泄漏率及气体泄漏测试方法的研究现状21-22
• 1.4 课题主要研究内容22-23
• 第二章 高参数釜用机械密封的研究23-47
• 2.1 高参数釜用机械密封的开发23-25
• 2.1.1 设计条件23
• 2.1.2 高参数釜用机械密封的结构设计23-25
• 2.2 高参数釜用机械密封有限元分析25-31
• 2.2.1 有限元模型的建立26-29
• 2.2.2 端面应力的分布29-30
• 2.2.3 机械密封端面的流固耦合计算30-31
• 2.3 高参数釜用机械密封端面性能的研究31-42
• 2.3.1 工作压力P31-33
• 2.3.2 密封结构参数33-42
• 2.4 高参数釜用机械密封试验验证42-45
• 2.4.1 高参数釜用机械密封水压试验验证42-44
• 2.4.2 摩擦扭矩验证试验44-45
• 2.5 本章小结45-47
• 第三章 高参数釜用机械密封运转试验装置的研发47-87
• 3.1 研发背景与设计条件47-48
• 3.2 试验装置总体设计48-49
• 3.3 机械密封试验装置辅助系统49-57
• 3.3.1 高压气体系统50-52
• 3.3.2 循环水系统52-53
• 3.3.3 高压油系统53-54
• 3.3.4 监测和控制系统54-55
• 3.3.5 管路系统和其它装置55-57
• 3.4 主试验台的研发57-63
• 3.4.1 试验台整体设计57-58
• 3.4.2 各部分结构设计58-62
• 3.4.3 工作压力的设定62-63
• 3.5 本章小结63-65
• 第四章 高参数釜用机械密封静态泄漏率及测试方法的研究65
• 4.1 机械密封气体泄漏测试方法65-69
• 4.1.1 气体泄漏测试方法65
• 4.1.2 压降法65-67
• 4.1.3 排水法和气泡法67-69
• 4.2 釜用机械密封气体泄漏率69-72
• 4.2.1 试验装置和方法69-70
• 4.2.2 釜用机械密封气体泄漏率的结果及分析70-72
• 4.3 机械密封泄漏率影响参数研究72-85
• 4.3.1 机械密封泄漏率影响参数研究试验装置的设计72-75
• 4.3.2 工作压力P75-76
• 4.3.3 弹簧比压P_s76-77
• 4.3.4 外流和内流77-80
• 4.3.5 密封轴径d80-82
• 4.3.6 介质种类82-84
• 4.3.7 密封端面状态84-85
• 4.4 本章小结85-87
• 第五章 结论和展望87-89
• 5.1 全文总结87-88
• 5.2 研究展望88-89
• 参考文献89-93
• 致谢93-95
• 作者及导师简介95-96
• 专业学位硕士研究生学位论文答辩委员会决议书96-97

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 赵惠清,蔡嵘;釜用深槽型机械密封性能的有限元分析[J];北京化工大学学报(自然科学版);1998年04期

2 孙见君;顾伯勤;魏龙;冯秀;刘其和;;接触式机械密封寿命预测方法[J];化工学报;2008年12期

3 陈德才;反应釜用机械密封设计[J];流体工程;1989年01期

4 滕人博;刘建瑞;王鸿瑞;肖志杰;;机械密封变形计算方法综述[J];农机化研究;2009年01期

5 魏龙;顾伯勤;张鹏高;;接触式机械密封端面磨损预测[J];南京工业大学学报(自然科学版);2012年04期

6 吴建明,吴国刚;高负荷釜用机械密封的开发[J];流体工程;1993年07期

7 王忠宏,贡江,周文岩;釜用机械密封的安装及故障分析[J];聚氯乙烯;2002年03期

8 葛培琪,陈利海,程建辉,朱海荣;考虑表面粗糙度和径向锥度的机械密封混合摩擦计算模型[J];润滑与密封;2001年05期

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本文编号：531357