核主泵用鑲嵌式直線深槽流體動(dòng)壓型機(jī)械密封性能研究.pdf

1、近期，國(guó)家為了治理環(huán)境污染、碳排放問題，提出了發(fā)展核電宏偉計(jì)劃。在核電站中，核主泵用機(jī)械密封對(duì)核電安全生產(chǎn)起到重要的作用，而我國(guó)對(duì)這種機(jī)械密封不能夠自主生產(chǎn)，且受到國(guó)外相關(guān)技術(shù)的封鎖，因此嚴(yán)重影響了我國(guó)的核電發(fā)展計(jì)劃和我國(guó)核電運(yùn)行的整體安全性。本課題以國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃為依托，在自主設(shè)計(jì)的核主泵用試驗(yàn)臺(tái)和機(jī)械密封的基礎(chǔ)上，對(duì)全尺寸的核主泵用鑲嵌式直線深槽流體動(dòng)壓型機(jī)械密封(簡(jiǎn)稱為MSL-MS)進(jìn)行理論和試驗(yàn)的相關(guān)研究。
　

2、　核主泵用機(jī)械密封使用工況為高壓、高溫等苛刻條件，密封端面的壓力變形對(duì)密封性能有較大影響。通過建立優(yōu)化后的MSL-MS流、固耦合模型，研究密封性能的變化規(guī)律，并對(duì)所設(shè)計(jì)的單級(jí)MSL-MS進(jìn)行了試驗(yàn)研究，主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　1)考慮潤(rùn)滑液膜空化和鑲嵌配合等因素，采用有限元商業(yè)軟件和自編有限差分程序，實(shí)現(xiàn)有限元軟件和編寫程序求得相關(guān)數(shù)據(jù)的相互調(diào)用，建立了完整的流、固耦合模型，分別求解密封環(huán)的變形方程和液膜的壓力控制方程，為后

3、期數(shù)值模擬仿真奠定了基礎(chǔ)。
　　2)基于已建立的流、固耦合模型，研究了操作參數(shù)對(duì)密封性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明，泄漏率隨著壓力的升高而增大，而摩擦系數(shù)隨著壓力的升高而減小。
　　3)研究了密封環(huán)組件和端面直線深槽的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)端面變形和密封性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，影響端面錐度和波度幾何尺寸的結(jié)構(gòu)參數(shù)是相互獨(dú)立的，即靜環(huán)外徑、靜環(huán)輔助O型圈的位置、密封環(huán)鑲嵌過盈量以及端面槽臺(tái)比等參數(shù)是影響端面錐度的主要因素，而直線深槽的槽數(shù)和槽

4、徑比則主要影響端面的波度;給出了鑲嵌環(huán)配合公差的推薦值，并建議為保持優(yōu)良密封性端面槽數(shù)宜選為8～12個(gè)，槽徑比不宜小于0.9553。
　　4)采用核主泵單級(jí)密封試驗(yàn)臺(tái)，對(duì)MSL-MS分別進(jìn)行靜壓試驗(yàn)、磨合前運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)以及磨合后的運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)，研究了操作參數(shù)變化對(duì)密封性能的影響，分析了運(yùn)轉(zhuǎn)后密封環(huán)的表面形貌。靜壓試驗(yàn)表明，泄漏率隨著壓力的升高而不斷減小，磨合前后的動(dòng)壓試驗(yàn)表明，泄漏率隨著壓力的升高均是先增大后減小。
　　本文通過理論