文档介绍：第 50 卷第 2 期
2013 年 4 月
化工设备与管道
PROCESS EQUIPMENT & PIPING
Vol. 50 No. 2
Apr. 2013
增压泵用机械密封稳态分析及改进
蔺继英,高燚
(大连博格曼有限公司,辽宁大连 116620)
摘要:针对机械密封在核电厂增压泵的使用情况欠佳问题,对机械密封端面、两平行面间、微间隙流的压
力稳态特性进行了分析,并应用柱坐标系Reynolds方程及有限差分法进行求解,得到密封端面压力的分布。
根据此分析,说明了增压泵失效的原因,并提出了一些改进措施,从而使机械密封在核电厂增压泵的使用中
更为可靠。
关键词: 机械密封;增压泵;微间隙流;稳态特性;有限差分法压力分布
中图分类号:TQ ;TH 136 文献标识码:A 文章编号:1009-3281(2013)02-0052-003
机械密封是用来解决旋转轴与机体之间密封的
装置,是旋转式流体机械和动力机械中不可缺少的
零部件[1]。它广泛应用于需要严格控制泄漏量的场合,
如在核电、石油化工、制药等行业中使用的离心泵、
压缩机、反应釜等。在这些应用场合,一旦密封失效、
介质泄漏,不仅污染环境、影响人体健康和产品质量,
而且还会导致火灾、爆炸和人身伤亡等重大事故。为
安全起见,不仅要避免可见的泄漏,而且也要避免不
图1 损坏的弹簧
Fig. 1 Damaged springs
机械密封的主要失效形式包括端面磨损、开裂、
疙疤、热变形与力变形、过度泄漏等。造成机械密封
失效的原因很多,但通常都是密封动态特性较差的缘
故。为研究密封的动态特性,需要以稳态特性为基础,
即获得准确的密封面稳态压力分布[3-4]。
本文通过对某核电增压泵用机械密封失效原因
的分析,对其密封面结构进行了改进。应用流体膜润
滑理论,即通过 Reynolds 方程的建立和求解,获得
了密封面稳态压力分布,并通过实验证明了理论分析
的正确性和有效性[1-4]。
1 问题的提出
博格曼公司为某核电厂增压泵选择的机械密封
型号为:SHF1/185-E1(E2), 分别为驱动端和非驱
动端用机械密封。在密封的使用现场,发现了弹簧
断裂和销钉损毁,同时密封面磨损较为严重。如图
1~3 所示。
图2 损坏的销钉
Fig. 2 Damaged pin
通过对现场使用情况的分析,造成此类损坏现
象的原因可能是未知的高频振动源所致[5]。因存在不
断扰动情况,机械密封的动态特性受到了很大的影
收稿日期:2012-09-10;修稿日期:2012-11-05
作者简介:蔺继英(1964—),女,辽宁省大连市人,技术中心经理。
主要负责机械密封的设计和管理工作,及核电项目和现
场技术支持工作。
可见或微量的气体或液体泄漏[2]。
2013 年 4 月
蔺继英,
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响,使密封面不能得到有效地润滑,致使密封面磨损
μ——润滑膜粘度;
严重
[1-3,6]
。
U0——两端面的相对旋转速度;
t——润滑膜压力的时间变量。
方程的求解
通过以下步骤对 Reynolds 方程进行求解: