机械密封可控性研究及其工程应用问题的探讨

机械密封可控性研究及其工程应用问题的探讨

陈勇任伟

陈勇任伟

张家港保税区港密机械密封件有限公司215633

摘要：本文理论结合实践分析了机械密封可控性的研究，以及其工程在应用问题上的探讨。我们总结前辈们的研究成果我们得知，机械密封的可控性的控制参数主要包括了端面比压、泄漏量、摩擦转矩、膜厚和端面温度，其执行机构主要有液压缸、调节阀和电磁铁等形式。同时表明了，带有端面温度测量的传感器的静环，其结构很复杂，并不便于安装；端面膜厚的测量可信度较低；主轴之间串联传感器的测量扭矩也只是适合于无负荷的机械密封测试中。在现如今的机械密封设计中，被重视的都仅是运行能够正常、相对稳定等内容，并没有对特殊环境运行所引发的问题加以重视，这就导致了机械密封在应用中存在着很多缺陷。进行探讨和研究就变得非常必要。

关键词：机械密封；可控性；工程应用

引言：我国的经济、科技近年来是突飞猛进的发展着，材料及机械的结构方面也不断的在发展，同时机械生产体系中装备的精度和机械的加工等方面都得到了很大的提升，这些不仅对于相关的密性强化，也是对故障间隔的问题增长上使得结构应用可靠性大大的提升了，但是从实际的情况来看，依然是存在着不少机械密封的泄漏现象，因为机械密封的泄漏而引发的安全事故也不在少数。为此，针对机械密封的可控性的研究以及其在工程上应用出现的相关问题进行全面详细的讨论对整个机械密封领域百利无一害。

一、机械密封的基本结构以及其工作原理

1、基本结构

机械密封又被称为机械端面密封，是一种依靠弹性元件和介质压力对动、静环端面摩擦副的顶紧来增加流体泄漏阻力以达到流体密封的目的的一种轴向旋转密封装置。图1是便是一种比较典型的机械密封装置。

二、机械密封的可控性分析

当前我国的普通机械密封控制和管理环境中，一般都针对机械本身表现出来的在稳定条件下，这部分机械密封在环境下所出现任何的变化后，常会因为其中呈现出来的生产值变化和稳定性的影响，导致相应密封的断面开裂，这直接地影响了机械装置其使用寿命以及安全性，严重的情况下还有可能出现有害物质泄漏的现象，这方面的问题出现，不仅是造成企业停产所带来的经济问题，更为严重的情况是，将导致影响社会公共安全的事件发生，尤其是对一些石油化工企业来说，若该行业他所使用的机械密封失去了效用，那么就将导致严重的安全事故，从而引发了经济损失，这些几乎是无法估计的，因此必须要对机械密封的可控性强化措施。

1、机械密封的相关理论是研究机械密封的设计执行中，其所存在的一个至关重要的环节。实际上就是要对如何的最大限度来降低泄露的可能性，还必须针对构件呈现出来的效率以及寿命加以提升，必须严格依据现今的相关理论体系，对其加以分析。并且在实际的工作中要针对机械密封所涉及的磨损率和泄漏量等多样参数进行全面的分析，对这方面全面的掌握能够最大限度地确保其相关的工作得以更好的展开。

2、根据机械密封的实践分析，机械密封的泄露现象其实是一种影响并且危害极大的机械故障之一，尤其是在化工石油这以类的企业中，在他们的的生产和工作过程中，一旦出现了这方面的现象，那么其所导致出的负面影响是极大的，严重的情况下甚至还会影响到社会的安定。对于我们以往生产的离心泵、搅拌机、压缩机等这一类密封机械而言，由于其受到结构及材料的发展影响，直接造成机械的加工量和精确度等都得到了提升。这不仅是机械密封的性能上得到了强化，同样也减少了相关的故障问题发生，促使结构其本身稳定性有了一定保障，但是我们从以往的事故中不难发现，机械密封的管理控制中很易由于保养上的不当和控制的不科学性等原因引发机械密封不佳的现象发生，这也就需要我们在实际的工作中做好机械密封可控性的管理工作。

三、工程应用及其中存在的问题分析

目前的工作实践中，我们通过对机械密封装置的可控性分析所得的反馈信号，这可谓是最为关键的内容，它主要包括了端面膜厚度、端面温度、端面摩擦系数及泄露量。因此在控制中必须针对这几方面内容进行深入研究，从而保证整个工作顺利进行。

1、端面温度。整个工作过程中所采用的是以端面温度作其可控机械密封装置上的管理系统及反馈的信号，这是最为常见的，这不仅仅因为密封箱内的介质温度变化是处于恒定的状态，同时端面的温度变动也和摩擦的系数是密切相关的。

2、立湍面膜的厚度。虽然端面的膜厚会影响机械密封性能以及寿命，但是要在工业装置采用端面的膜厚作反馈的信号参数，这还有待更深的研究。一般情况下使用涡流传感器测量来端面膜厚，因为工作的过程中机械密封膜厚很薄，一般处于10-7-10-Sm的数量级，然而装置设备在运转时多引起的机械密封振动幅值也至少处于膜厚数量级，有些甚至远远大于了这个数量级。因此，就算涡流传感器精度很高，也是会因为噪声的过大而淹没实际上的膜厚信号。

3、反馈执行机构。它是可控机械密封正常可靠的运行的保证。所执行的元件通常包括有液压缸、调节阀、电磁铁和压电晶片等。以压电晶片的制作执行元件它的特点是在它的两端加上电压，使得晶体本身会产生膨胀而建立，端面的温度以及输入晶体两端电压的关系及膨胀率、压力间的关系它们是实现控制功能最为关键的。

四、机械密封可控性的研究方向

1、机械密封控制系统的工业化结构

生产装置上所应用到的机械密封控制系统，通常要求：便捷、安装方便；且具有一定的耐压力波动能力；拥有稳定的工作性能；又较高的可靠度；而且价格低廉。

图4是用于工业装置上的机械密封控制系统。主要是由执行器、中央处理器、信号调节器、空心O形密封圈、转矩传感器和机械密封组成。在机械密封处于工作状态时，动环随着轴一起运转，动环和静环之间所产生的摩擦力，通过了静环传递给转矩传感器；转矩传感器将感测到的转矩信号经过信号调节器来送达中央处理器进行比较和处理后，然后再由中央处理器下达指令到电磁阀（执行器），这时电磁阀的自动调节开口度的大小，用于调节介质经过由电磁阀中流出静环和转矩传感器间的空心0形圈，使得密封的比压降低，动静环间的摩擦减小。然而反之，当感测到转矩比较小的时候，表明端面的比压较小，机械密封间的液膜厚度过于大，泄漏较为严重，这就使得密封的比压增大，动静环间的泄漏减小。

2、关键技术

工业装置在机械密封控制系统作为实施技术，其关键的便是小量程大孔径的转矩传感器设计制造，另一个关键的技术便是稳定可靠的执行机构其设计制造和安装。

五、结束语

从本文分析的相关理论来看，针对机械密封端面比压进行调节，实际上是能有效的对端面的间液膜厚度和静环的表面接近量进行改变，然而这恰好就对机械密封装置起到了大大的提升，同时，也促进了相关的机械密封领域的应用发展。

参考文献：

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[2]顾永泉.机械密封磨损率的预算[J].石油化工设备，2012（1）：26.

[3]MayerE.机械密封.姚兆生，许仲枚，王俊德译.北京：化学工业出版社，1981.