機械密封作為核主泵的關(guān)鍵部件,其性能和可靠性直接影響主泵的穩(wěn)定和安全運行。深槽端面流體動壓型機械密封是核主泵軸封常采用的主要密封類型之一。論文研究了高參數(shù)狀態(tài)下機械密封的密封性能、磨損性能及其作用機理,該項研究對我國自主開發(fā)高性能的機械密封具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。首先,基于流體潤滑理論,建立了圓弧深槽流體動壓型機械密封的數(shù)學(xué)分析模型,采用有限元方法,分析了端面形貌幾何參數(shù)對密封性能的影響規(guī)律,結(jié)果表明在不考慮變形時深槽機械密封動壓效應(yīng)較小,主要為靜壓效應(yīng);在泵啟動過程且轉(zhuǎn)速較小時,較淺槽機械密封的端面更容易打開。其次,建立了高參數(shù)下密封環(huán)壓力變形的三維計算模型,引入彈壓比參數(shù)作為變形影響分析的判斷依據(jù),對壓力分布與表面變形耦合影響作了研究,結(jié)果表明,密封環(huán)的變形對密封性能影響明顯,主要表現(xiàn)為增加了密封的剛度和剛漏比,有利于密封的穩(wěn)定運行。最后,針對容易產(chǎn)生磨損的二級密封,結(jié)合U型槽端面密封的應(yīng)用實例,建立了磨損端面機械密封性能分析模型,采用有限元計算了端面磨損形式對密封性能的影響規(guī)律,結(jié)果表明可以通過密封監(jiān)測數(shù)據(jù)判斷其磨損狀態(tài),進(jìn)行預(yù)防性維護,從而避免緊急停堆帶來的重大損失。 

【文章來源】：浙江工業(yè)大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

核主泵用流體動壓型密封

浙江工業(yè)大a, b 為積分常數(shù)。由內(nèi)外徑壓力邊界條件可得壓力分布的解22( ) ( oo hp h p h= 式中，ih 和oh 分別為內(nèi)外徑的膜厚值，由解析計算得出的結(jié)果與采用有限元計算=1×10-6rad 和β=1×10-3rad 時解析解和數(shù)值解大誤差為 5.7%，這與有限元采用的形函數(shù)及網(wǎng)格數(shù)目或插值函數(shù)的階次來減小誤差。

3.1 引言核主泵密封系統(tǒng)第一級流體動壓型機械密封，承擔(dān)著密封系統(tǒng)對絕大部分壓差，一般采用深槽機械密封，利用其變形產(chǎn)生的流體動壓效應(yīng)保持密封的穩(wěn)定運行。所采用的動壓槽型有圓弧槽、U 型槽及直線槽等形式。圓弧深槽流體動壓型機械密封一般應(yīng)用于高參數(shù)工況，利用熱流體動力楔效應(yīng)使密封環(huán)保持液體潤滑狀態(tài)的非接觸式機械密封。國外早在上世紀(jì)七十年代就已在核電站主泵中有所應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)形式為在其中的一個密封環(huán)上開有圓弧槽，如圖 3-1 所示的實物圖，從耐磨角度出發(fā)，槽應(yīng)開在摩擦副中比較耐磨的材料上，即硬環(huán)上，一般把圓弧槽開在動環(huán)上，有利于依靠環(huán)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的慣性力把封液中雜質(zhì)固體顆粒帶走，避免在開槽結(jié)構(gòu)內(nèi)部沉積或進(jìn)入環(huán)端面引起密封環(huán)穿透失效。如果在一個機械密封的兩個密封環(huán)上都開槽的話，效果并不好，這是因為當(dāng)兩個環(huán)上的槽相互遇合時壓力場消失。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]世界核電國家的發(fā)展戰(zhàn)略歷程與我國核電發(fā)展[J]. 歐陽予.  中國核電. 2008(03)
[2]端面微形體對液體潤滑機械密封性能的影響[J]. 彭旭東,杜東波,盛頌恩,李紀(jì)云.  摩擦學(xué)學(xué)報. 2007(04)
[3]核反應(yīng)堆冷卻劑循環(huán)泵的現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 秦武,李志鵬,沈宗沼,靳衛(wèi)華.  水泵技術(shù). 2007(03)
[4]激光加工多孔端面機械密封中空化邊界條件的比較[J]. 潘曉梅,彭旭東,駱建國,胡濱.  潤滑與密封. 2007(02)
[5]反常彈性流體動力潤滑現(xiàn)象的熱粘度楔潤滑機理研究[J]. 楊沛然,郭峰,王靜,劉曉玲,崔金磊,楊萍.  青島理工大學(xué)學(xué)報. 2006(06)
[6]A NUMERICAL SIMULATION OF 3-D INNER FLOW IN UP-STREAM PUMPING MECHANICAL SEAL[J]. ZHANG Jin-feng, YUAN Shou-qi Research Center of Fluid Machinery Engineering and Technology, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China FU Yong-hong School of Mechanical Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China FANG Yu-jian School of Energy and Environment, Xihua University, Chengdu 610039, China.  Journal of Hydrodynamics（Ser.B）. 2006(05)
[7]流體機械內(nèi)部流動數(shù)值模擬方法綜述[J]. 張永學(xué),李振林.  流體機械. 2006(07)
[8]不同型面微孔對激光加工多孔端面機械密封性能的影響[J]. 彭旭東,杜東波,李紀(jì)云.  摩擦學(xué)學(xué)報. 2006(04)
[9]壓水堆核電站一回路工況變化對主泵主要機械性能的影響[J]. 王勤湖,李社坤,盧文躍,于海峰,曹智鵬.  核動力工程. 2005(S1)
[10]秦山核電二期工程反應(yīng)堆冷卻劑泵[J]. 黃成銘.  核動力工程. 2003(S1)

博士論文
[1]機械密封中的熱流體動力效應(yīng)研究[D]. 周劍鋒.南京工業(yè)大學(xué) 2006

碩士論文
[1]激光加工多孔端面液體密封的數(shù)值分析[D]. 趙中.浙江工業(yè)大學(xué) 2009
[2]液體靜壓式收斂間隙密封流場特性研究[D]. 戴維奇.北京化工大學(xué) 2008
[3]激光加工多孔端面機械密封變形的數(shù)值分析[D]. 蔡永寧.中國石油大學(xué) 2007
[4]壓氣機轉(zhuǎn)子葉片流固耦合計算及軟件集成研究[D]. 曾強.南京航空航天大學(xué) 2006
[5]基于CBS有限元的流熱固耦合計算方法研究[D]. 李娜.南京航空航天大學(xué) 2006
[6]機械密封端面力變形的研究[D]. 洪先志.四川大學(xué) 2002



本文編號：3017821