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機械密封可控性研究及其工程應用問題的探討

發(fā)布日期： 2015-02-26 發(fā)布：  

  2013年9期目錄       本期共收錄文章20篇

　　摘要：機械密封是新世紀全球各國工業(yè)生產(chǎn)中不容忽視的重要問題之一，尤其是在石油化工生產(chǎn)領域，它的地位更為突出，作用更加明顯，是備受業(yè)內(nèi)人士關注和重視的問題。然而在普通的機械密封工作中，一般在工作中都只是設計點的穩(wěn)定、正常運行，而很少關注其他條件下的密封問題，使得在工作中因為密封控制不佳而造成了嚴重的工作缺陷，甚至是引發(fā)嚴重的經(jīng)濟損失和環(huán)境污染。本文從理論和實踐兩個方面分析了機械密封可靠性研究的可信性，結合其中存在問題探討了其未來研究方向。
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　　關鍵詞：機械密封；可靠性；石油化工企業(yè)；工作壽命
　　離心泵、攪拌機、壓縮機等旋轉機械在工作的過程中大都采用了機械密封裝置。近年來，因為機械結構、材料的不斷改善，機械加工、裝備精度也得到了極大的提高，這不僅增強了其密封性，同時顯著的增長了故障出現(xiàn)的間隔時期，提高了結構應用的可靠性。然而在機械密封泄漏裝置的應用中，這些問題不僅是機械故障之一，更是引發(fā)企業(yè)安全事故的主要原因之一。為此這里我們有必要對機械密封可控性進行研究，以保證機械使用效率和工作壽命。
　　一、機械密封可控性分析
　　在普通的機械密封控制和管理工作中，一般都只是針對機械的穩(wěn)定運行條件而言的，而當工作條件或者是工作環(huán)境發(fā)生變化的時候，經(jīng)常會因為生產(chǎn)值以及工作穩(wěn)定性不佳而導致密封斷面出現(xiàn)開裂，大大的縮短了機械的使用壽命，甚至是出現(xiàn)泄漏以及密封失效隱患。這些問題的出現(xiàn)不僅使得整個企業(yè)停產(chǎn)而引發(fā)經(jīng)濟損失，甚至是造成嚴重的環(huán)境污染，這些經(jīng)濟損失往往都是密封本身裝置價格的幾倍、幾十倍甚至是上百倍。特別是對于石油化工企業(yè)而言，一旦出現(xiàn)機械密封時效，其所引發(fā)的環(huán)境問題極為嚴峻，由此造成的經(jīng)濟損失不可估量�？梢�，在目前的社會發(fā)展中做好機械密封可控性分析是多么的重要。
　　1、機械密封的理論研究
　　機械密封在設計的過程中，最為關鍵的內(nèi)容便是如何獲取低泄露的同時減少密封構件表面出現(xiàn)的摩擦損失，提高構件的使用壽命和效率。根據(jù)當前的理論性進行分析，其在工作的過程中主要可以從泄漏量和磨損率兩個方面進行研究和分析，從而保證工作的正常開展，
　　2、機械密封的實踐分析
　　機械密封泄露是最為常見的機械故障之一，尤其是在石油化工企業(yè)的生產(chǎn)和工作中，它一旦出現(xiàn)，其所造成的負面影響極為突出。就過去生產(chǎn)工作中所采用的離心泵、壓縮機、攪拌機等機械進行分析而言，由于受到材料、結構的變化要求，使得機械加工量、裝備精確度都得到了極大轉變，這不僅增強了其密封性，而且有效的緩解了故障問題，提高了結構的穩(wěn)定性。但是就過去工作而言，因為機械密封管理控制不科學、機械保養(yǎng)不完善而引發(fā)的機械密封不佳問題時有發(fā)生，這就需要我們在工作中做好機械密封可控性實踐管理。
　　二、機械密封可控性研究
　　機械密封可控性研究的工作目的不僅僅在于提高機械密封的可靠性和工作壽命，同時對于整個機械設備的運行可靠性和耐久性也有著重要的意義。在工作中，為了降低泄露量，人們有意識的提高機械密封的斷面比壓，同時減少斷面結構的磨損率，從而減少結構摩擦阻力，降低因為摩擦而造成的密封性不佳。經(jīng)過過去長期的工作實踐分析總結得出，工作人員通過獲取可靠性好、耐久性高的工作壽命，從而提高機械密封裝置的標準量和端面的比壓范圍，這為日后密封裝置的檢測提供了科學可靠的理論依據(jù)。
　　在機械密封可控性研究過程中，許多學者把機械密封的端面溫度作為反饋參數(shù)，而把端面比壓或膜厚作為控制參數(shù)。T.G.Doust和A.I.Parmar的研究表明，機械密封的端面溫度是影響其密封性能的重要因素。端面磨損的結果使得端面溫度升高，溫度的升高速度反映了機械密封端面的磨損水平。
　　三、工程應用以及其中存在問題分析
　　在目前的工作實踐中，通過對機械密封裝置的可控性進行分析得出，反饋信號可謂是最為關鍵的內(nèi)容，它主要包含了端面溫度、端面膜厚度、端面摩擦系數(shù)以及泄露量，為此在控制的過程中需要針對這幾方面的內(nèi)容進行研究，從而保證整個工作的順利進行。
　　1、端面溫度
　　在工作中，采用端面溫度作為可控機械密封裝置的管理系統(tǒng)以及反饋信號是最為常見的，它不僅是因為密封箱內(nèi)介質溫度變化處于恒定狀態(tài)，同時端面溫度的變動也與摩擦系數(shù)密切相關。
　　2、端面膜厚度
　　盡管端面膜厚是影響機械密封性能和壽命的重要參數(shù)，但要在工業(yè)裝置上采用端面膜厚作為反饋信號參數(shù)，還有待于更深入的研究。通常使用渦流傳感器測量端面膜厚。由于工作過程中機械密封的膜厚很薄，處于10-7～10-5 m的數(shù)量級，而裝置設備運轉時引起的機械密封振動幅值至少也處于膜厚數(shù)量級，甚至還遠遠大于這個數(shù)量級，因此，即使渦流傳感器的精度很高，也會因為噪聲過大而淹沒實際膜厚信號。
　　3、反饋執(zhí)行機構
　　反饋執(zhí)行機構是可控機械密封正�？煽窟\行的保證。執(zhí)行元件通常有壓電晶片、電磁鐵、調節(jié)閥和液壓缸等。以壓電晶片制作的執(zhí)行元件，其特點是在其兩端加上電壓，使晶體本身產(chǎn)生膨脹。建立一個端面溫度和輸入晶體兩端的電壓關系以及膨脹率和壓力之間的關系，是實現(xiàn)控制功能的關鍵。壓電元件在介質中的絕緣性能要求是其工業(yè)化推廣的主要障礙。電磁鐵作執(zhí)行元件，其特點是以通電線圈代替彈簧提供閉合力。由于溫度的輸出和線圈的輸入都是電壓量，因而可以方便地控制機械密封端面比壓或膜厚，安裝要求也不高。
　　四、研究方向
　　隨著密封技術、制造技術、計算機技術的發(fā)展以及工業(yè)化生產(chǎn)的需求，機械密封可控性研究應該更多地考慮控制系統(tǒng)設計的先進性、傳感器設計制造安裝的現(xiàn)實性和執(zhí)行機構的可操作性。
　　1、機械密封控制系統(tǒng)工業(yè)化結構
　　生產(chǎn)裝置上應用的機械密封控制系統(tǒng)，，一般要求：安裝方便，快捷；具有一定耐壓力波動能力；穩(wěn)定的工作性能；較高的可靠度：價格低廉。
　　2、關鍵技術
　　工業(yè)裝置用機械密封控制系統(tǒng)的實施，關鍵技術之一是小量程大孔徑轉矩傳感器的設計制造，另一關鍵技術是穩(wěn)定可靠的執(zhí)行機構的設計制造與安裝。傳感器材料選擇的合理與否對傳感性能有著重大的影響。傳感器的穩(wěn)定性是工業(yè)裝置用機械密封控制系統(tǒng)正常運行的基礎。執(zhí)行機構的靈敏度與精度是機械密封控制系統(tǒng)正常運行的保證。
　　五、結束語
　　理論分析表明，調節(jié)機械密封端面比壓，可以改變動靜環(huán)表面接近量與端面間液膜厚度，實現(xiàn)對機械密封裝置控制的主要手段，也是促進石油化工企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關鍵。
　　參考文獻
　　[1] 孫見君，魏龍，朱洪生. 彈簧比壓可控振動可測型機械密封試驗裝置[J]. 石油機械. 2002（02）
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　　[3] 黃傳清，陳英杰. 表面粗糙層對兩圓柱體接觸的影響[J]. 力學與實踐. 1997（04）

  本文關鍵詞：機械密封可控性研究及其工程應用問題的探討，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。