工況突變對流體靜壓型機械密封性能的影響研究.pdf

1、核主冷泵用機械密封處于高溫、高壓工作環(huán)境中，受注入水量劇烈波動、主冷泵工作狀態(tài)突變或密封輔助系統(tǒng)故障等的影響，密封介質(zhì)溫度將在短時間內(nèi)瞬時升高或產(chǎn)生載荷突變（閉合力突然增加）。這些工況突變將會導致端面間的潤滑狀態(tài)惡化，引起端面磨損，泄漏率陡增，潤滑液膜不穩(wěn)定等一系列問題，造成機械密封偏離設計工況運行，嚴重影響了機械密封的穩(wěn)定、安全和長壽命運行。因此，研究這些工況突變對密封性能的影響規(guī)律，對提高核主冷泵用機械密封的安全性和可靠性具有重要意

2、義。
　　 首先，考慮流體粘度隨壓力和溫度的變化，針對工況突變對流體靜壓型機械密封性能的影響，建立了廣義雷諾方程、能量方程和熱傳導方程的耦合理論模型(THD)，并對這些控制方程進行了無量綱化，利用有限差分法對方程進行數(shù)值計算。在穩(wěn)態(tài)工況下，研究了幾何參數(shù)對流體靜壓型機械密封性能的影響規(guī)律，獲得了最優(yōu)幾何參數(shù)值。
　　 其次，在弱瞬態(tài)熱傳導和強瞬態(tài)熱傳導條件下，分別研究了非平衡態(tài)下密封介質(zhì)瞬態(tài)溫升對流體靜壓型機械密封性能的

3、影響規(guī)律。結果表明，介質(zhì)瞬態(tài)溫升會破壞密封的原有狀態(tài)；溫升越快，密封性能參數(shù)波動幅度就越大，但最終達到的穩(wěn)定值不變；考慮強瞬態(tài)熱傳導時的開啟力峰值要比考慮弱瞬態(tài)熱傳導時的大，且泄漏率、摩擦力、摩擦扭矩及開漏比的變化趨勢要緩慢。對應于不同的幾何參數(shù)，介質(zhì)瞬態(tài)溫升對密封性能的影響也會有所不同。
　　 最后，考慮了工況突變引起的膜厚變化，即軸向振動。結果表明，工況突變會導致流體靜壓型機械密封在短時間內(nèi)從某個穩(wěn)定狀態(tài)遷移到另一穩(wěn)定狀態(tài)，