本文關(guān)鍵詞：流體動壓式機械密封在離心泵上的改進與研究

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【摘要】：國內(nèi)外石油化工企業(yè)普遍使用離心泵輸送烴類物質(zhì)。由于丙烷等輕烴有飽和蒸汽壓高、易燃、易爆等特性,丙烷泵軸端密封不同程度存在泄漏頻繁、檢修頻率高等問題,使用壽命普遍較短。若密封失效,丙烷的泄漏不僅給生產(chǎn)工作帶來較大的安全隱患,還會造成環(huán)境污染,導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟損失。機械密封經(jīng)過多次改造,效果仍然不夠理想。本文首先研究了B-512離心泵的工藝特點,分析導(dǎo)致原泵用接觸式機械密封失效的原因,對非接觸式機械密封工作原理和應(yīng)用特點等進行研究。通過分析和計算可以看出,原用接觸式機械密封由于端面摩擦產(chǎn)生熱量,會導(dǎo)致密封端面的液態(tài)丙烷發(fā)生汽化,同時由于丙烷的飽和蒸汽壓較高,在密封端面處液膜壓力從外徑到內(nèi)徑逐漸降低,也會導(dǎo)致丙烷的汽化。液膜的相變致使密封端面流體處于汽、液混相不穩(wěn)定狀態(tài),端面出現(xiàn)氣噴振動等現(xiàn)象,加劇了端面的磨損,從而導(dǎo)致密封早期失效。通過計算,發(fā)現(xiàn)原密封的面積比等參數(shù)設(shè)計也有待優(yōu)化。所以由于接觸式機械密封的密封機理和丙烷等輕烴類介質(zhì)的固有特點,原密封并不能達(dá)到零泄漏甚至零逸出的目的。本文根據(jù)實際情況改造設(shè)計出新型串聯(lián)式機械密封,充分運用流體動壓非接觸式機械密封技術(shù)特點,計算相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù),并設(shè)計出相應(yīng)的機械密封輔助系統(tǒng),以期達(dá)到丙烷泵的密封要求。建立了端面流體三維模型,為驗證新型機械密封的密封性能,通過FLUENT軟件對密封端面流場的計算,得到流體膜壓力場,并計算新型機械密封的端面開啟力、液膜剛度、端面摩擦力、摩擦功耗、泄漏量等主要性能參數(shù),比較分析了不同工況參數(shù)對密封性能的影響。將新型機械密封與原密封進行對比分析,數(shù)據(jù)表明,改造設(shè)計的新型串聯(lián)式機械密封彌補了原機械密封的缺陷,上游泵送機械密封和干氣密封抗外界干擾的能力很強,適宜長期穩(wěn)定運行。計算結(jié)果表明,新型串聯(lián)式機械密封的泄漏率較小,液膜剛度較大,同時摩擦功耗較低,有助于提高丙烷泵的工作效率。主密封失效后,干氣密封能作為備用密封,改造后的密封對輔助系統(tǒng)的可靠性要求不高,密封壽命長。本文對輕烴泵類機械密封的設(shè)計具有指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：機械密封 丙烷泵 設(shè)計 FLUENT
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH136;TH311
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-21
• 1.1 課題研究背景和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究狀況10-11
• 1.3 離心泵用密封技術(shù)研究概況11-20
• 1.3.1 填料密封11-12
• 1.3.2 接觸式機械密封12-13
• 1.3.3 非接觸式機械密封13-20
• 1.4 本課題的研究目標(biāo)和內(nèi)容20-21
• 2 端面流體分析與計算方法21-26
• 2.1 流體力學(xué)基本方程21-22
• 2.2 控制方程數(shù)值求解22-25
• 2.2.1 區(qū)域離散22
• 2.2.2 控制方程離散化22-24
• 2.2.3 邊界條件24
• 2.2.4 求解離散方程24
• 2.2.5 誤差分析24-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 3 丙烷泵用機械密封的分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計26-42
• 3.1 丙烷泵原機械密封分析26-31
• 3.1.1 丙烷泵工況26-27
• 3.1.2 原密封失效分析27-31
• 3.2 新型串聯(lián)式機械密封的結(jié)構(gòu)設(shè)計31-36
• 3.2.1 新型機械密封設(shè)計31-32
• 3.2.2 主密封工作原理32-36
• 3.3 新型機械密封輔助系統(tǒng)設(shè)計36-40
• 3.3.1 主密封沖洗方案設(shè)計37-38
• 3.3.2 副密封輔助系統(tǒng)設(shè)計38-39
• 3.3.3 密封輔助系統(tǒng)的控制流程39-40
• 3.4 新型機械密封的技術(shù)優(yōu)勢40-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 4 新型機械密封端面結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算42-55
• 4.1 主密封的結(jié)構(gòu)設(shè)計42-51
• 4.1.1 主密封端面參數(shù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計43-48
• 4.1.2 彈簧的設(shè)計48-51
• 4.2 副密封的結(jié)構(gòu)設(shè)計51-54
• 4.2.1 副密封端面參數(shù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計51-53
• 4.2.2 密封環(huán)主要零件尺寸的確定53-54
• 4.3 本章小結(jié)54-55
• 5 新型機械密封端面流場的數(shù)值模擬55-73
• 5.1 主密封端面的液膜壓力場控制方程推導(dǎo)55-58
• 5.1.1 端面流體流態(tài)的判斷55
• 5.1.2 控制方程的推導(dǎo)55-58
• 5.2 上游泵送機械密封內(nèi)流場數(shù)值計算58-63
• 5.2.1 FLUENT求解流程58-59
• 5.2.2 端面液膜流場數(shù)值計算59-63
• 5.3 新型密封的密封特性分析63-72
• 5.3.1 新型密封的密封特性參數(shù)計算63-65
• 5.3.2 變工況情況下密封性能分析65-72
• 5.4 本章小結(jié)72-73
• 6 結(jié)論與展望73-75
• 6.1 結(jié)論73-74
• 6.2 工作展望74-75
• 參考文獻75-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及科研成果78-79
• 致謝79-80

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