高壓液體潤滑典型深槽機械密封性能的試驗研究

王永樂，李 鯤，吳兆山，李 香，楊博峰

1 前言

端面開有深槽的流體動壓式機械密封是核電站主冷泵以及電廠鍋爐給水泵等流體設備常用的軸端密封[1～5]，此類機械密封常用于高參數(shù)工況(高壓、高溫等)，主要是通過密封端面上的毫米級深槽來改善端面間的潤滑狀況，提高端面液膜流體動壓效應。其密封機理較為復雜，一般認為在介質(zhì)壓力和端面摩擦熱的作用下，在密封面形成周向的波度和徑向的錐度，周向波度產(chǎn)生流體動壓作用力，徑向錐度產(chǎn)生附加的流體靜壓作用力，這種機理被稱為熱流體動力楔效應[6,7]。在實際工程應用中，并不是每種槽型對所有工況條件都是最佳的，不同的型槽以及參數(shù)對于不同的工況都有各自的特點。為此本文針對不同槽型以及參數(shù)對密封性能的影響展開試驗對比研究。

2 機械密封試驗裝置

在對槽型數(shù)值優(yōu)化的基礎上，設計加工出3種不同槽型及參數(shù)的深槽機械密封，利用高壓清水密封試驗裝置進行對比研究。試驗裝置主要由3部分組成，如圖1所示，第一部分為試驗臺架，主要由變頻電機、聯(lián)軸器、扭矩轉(zhuǎn)速儀，軸承箱、主軸、密封腔體以及底座等組成。第二部分為試驗測控系統(tǒng)：以PLC為核心，通過壓力、溫度、轉(zhuǎn)速扭矩傳感器采集試驗數(shù)據(jù)，在觸摸屏上實時顯示；通過變頻器實現(xiàn)電機無級調(diào)速；控制循環(huán)泵啟停。試驗裝置第三部分為試驗循環(huán)保護系統(tǒng)，具有調(diào)壓、調(diào)溫功能，由循環(huán)泵、進出口閥、換熱器、增壓裝置等設備組成。……