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高压条件下密封环变形的控制

分析了高压条件下机械密封端面的变形情况及其对密封性能的影响  (本文共4页) 阅读全文>>

浙江工业大学
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螺旋槽干气密封高压端面变形机理的理论与实验研究

随着流体机械向高速、高压等工况的发展,密封环端面高压机械变形导致的磨损失效问题日益突出。论文对高压工况下干气密封的气膜特性、端面变形机理和变化规律开展了理论与实验研究,主要工作包括:首先,在对气膜实际特性影响分析中,基于气体润滑理论,综合考虑密封气膜的热力学特性和表面微尺度效应,建立了高压气膜润滑密封特性分析模型,揭示了高压工况下热粘效应、表面粗糙度效应、界面滑移效应对密封端面气膜压力分布及密封性能的影响规律。研究发现,高压实际热力过程与等温过程相近;热粘效应能提高密封承载力,并对密封性能影响起主导作用;表面粗糙度有利于提高密封动压效应及稳定性,降低泄漏量;滑移流效应使泄漏率增大。接着,分别基于圆环理论和弹性力学基本理论,建立扭转变形无量纲计算模型和流固耦合计算模型,提出端面膜压引起端面扭转变形的计算方法,结果表明:膜压变形可提高密封稳定性和动压效应,但泄漏率增大;当po≥3MPa时,开启力受其影响较小,而泄漏率和稳定性影响相对...  (本文共157页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江工业大学
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核主泵用流体动静压型机械密封的性能研究与端面型槽优化设计

一座百万千瓦级的压水堆核电站,有各种泵约130种,300台左右,其中反应堆冷却剂泵(Reactor Coolant Pump,简写为RCP,也简称为核主泵)属于核Ⅰ级泵,被称为反应堆安全运行的心脏。轴端机械密封是核主泵的关键部件,主要用于控制反应堆冷却剂沿核主泵泵轴的泄漏,与主泵的安全、可靠运行密切相关。据不完全统计,核电站放射性物质的泄漏原因40%起因于各类阀门密封不严,20%起因于核主泵轴端机械密封或轴承密封故障,其中最典型的事例是1979年美国三厘岛核泄漏事故,其起因就是核主泵轴端机械密封出现故障而引起,这次事故造成的直接经济损失高达7亿美元。目前,我国核主泵密封还完全依赖进口,不仅价格高,而且供货数量上还受限制,国家最高领导层及相关部委对此高度重视。因此,开展核主泵机械密封的设计理论与方法研究,揭示机械密封各结构件之间的协同作用原理与密封机理,准确预测机械密封在高参数状态下的工作模式与规律,研究并开发拥有我国自主知识产权...  (本文共183页) 本文目录 | 阅读全文>>

西南石油大学
西南石油大学

单金属密封变形分析与结构优化

随着常规石油与天然气资源的日益减少,勘探开发朝着深部地层、沙漠及高原等复杂环境发展,钻井及开采难度不断增大,对井下钻井工具的使用性能提出了更高的要求。单金属密封作为井下动力工具中常用的旋转动密封,具有结构简单、占用空间小、抗冲击振动能力强等特点,能够适应高温高压、复杂地质条件等工况,因而得到广泛的应用。而在井底恶劣工况下,密封环受到力、热载荷的作用,不可避免的会出现密封失效,密封端面产生变形锥度是导致密封失效的主要原因之一。因此,开展单金属密封力、热变形及热力耦合变形的研究,计算变形状态下密封端面流场性能参数以及优化密封结构参数对改善单金属密封性能具有重要意义。本论文的主要研究内容如下:1、根据单金属密封的结构特点,对密封结构和密封机理进行了研究,同时对影响密封性能的参数进行了分析。2、基于有限元分析软件ANSYS,计算了单金属密封端面压力场分布,研究了初始压缩量、工况参数、材料参数以及主要结构参数对单金属密封力学变形的影响。3...  (本文共100页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江工业大学
浙江工业大学

大孔径端面机械密封性能的研究

以微孔为代表的表面织构技术在机械密封端面中得到广泛应用,然而其在高压和大膜厚条件下产生的动压效应较低,不能有效改善该工况下的密封性能,从而限制了其进一步的应用。针对此,提出了一类大孔径流体动压型表面织构,使润滑液膜产生汇聚和导向,以期显著提高其动压效应和液膜的稳定性。论文以大孔径流体动压型机械密封为研究对象,考虑液膜的空化现象,建立其理论模型,研究了密封操作参数与孔型尺寸对密封性能的影响情况,揭示大孔型表面织构的作用机理,对其孔型结构进行优化分析。考虑到密封介质压力对密封变形的影响和液膜压力与端面变形间的耦合作用,建立了大孔型机械密封的流固力耦合模型,结合有限单元法与有限差分法求解物理模型,研究了操作参数和结构参数对密封环变形和密封性能的影响情况。搭建了密封性能试验台架,进行了不同排布的大孔型表面织构的摩擦磨损试验和相应机械密封的密封性能试验。研究结果显示:(1)相较于微孔端面机械密封,大孔径端面密封在低速下更易产生空化效应,具...  (本文共145页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国石油大学(华东)
中国石油大学(华东)

高速高压气膜密封变形与控制研究

在石油化工行业中,存在着大量的工作于高温、高压、高速工况下的设备,在这类设备上,密封部件工作于较为恶劣的工况下,容易发生失效,而且介质易燃、易爆,一旦密封失效,介质泄漏,极易引起严重的安全事故。导致机械密封失效的因素有很多,在高PV值工况下,密封环产生变形就是其中的重要原因。因此,有必要对高速高压工况下的气膜密封变形进行研究。本文以气膜密封在高速高压工况下正常运转时端面间隙流体膜为研究对象,采用无限窄槽理论解析法求解得到槽区、坝区的端面气膜压力分布函数;然后分别以动静环为研究对象,借助于ANSYS12.1软件,采用APDL编程,分别对动静环的力变形、温度场、热变形及力-热耦合变形进行了求解,并从密封环材料、介质压力及主轴转速三个方面分析了密封环温度场及端面轴向变形的影响因素。在此基础上,结合变形的实际情况、密封结构与密封环所受到的载荷及位移约束,分析得出,对于动环,力-热耦合优化设计方法成功地将动环的力变形与热变形相互抵消,使得...  (本文共77页) 本文目录 | 阅读全文>>