[发明专利]一种机械密封瞬态启停密封性能试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械密封试验系统，具体说是由利用飞轮蓄能系统和离合器来模拟机械密封瞬态启停状态的密封试验装置。

背景技术

机械密封是一种可靠性较高、密封性能好的旋转机械用密封方式，被广泛应用于农业、石油、化工、国防、航空航天等部门，其在稳定工作条件下具有良好的密封性能，相应地，常用机械密封的设计方法也已经相对成熟。

随着使用要求的提高，开发密封性能好、可靠性高的机械密封迫在眉睫。密封技术及其应用领域的不断拓展，使得一些特殊的要求不断被提出，并亟需相关理论支持。其中一个典型就是许多应用领域对机械密封能否在变工况条件下的安全工作提出要求，甚至要求在极端的瞬态工况下安全运转，而相关理论及设计方法还相对缺乏。这种要求变工况条件应用的例子在生产实际中不可避免，首先表现在各类旋转机械启动和停车过程，在该类条件下，密封端面相对速度和压力均快速变化，其密封特性明显区别于通常的稳态工作过程，对这种瞬态过程密封特性的把握对于高性能、高可靠性系统具有重要意义，对探索避免破坏、提高可靠性和寿命具有重要价值；其次，对于各类水下推进系统和其它动力系统，由于工作深度的变化，导致密封压力快速变化使密封处于瞬态工作过程中，该过程的准确把握对于各类水下系统具有意义。

要对机械密封在瞬态条件下的密封性能和摩擦、磨损和润滑机理进行研究，仅靠现有的理论分析远远不够，需要进行大量的试验工作，取得第一手的试验数据，以供分析和研究。而现有的机械密封性能试验台仅能提供稳定状态下的机械密封性能试验研究，因此需根据实际需要，设计和搭建能够进行瞬态启停密封性能试验的试验台架。

考虑试验台快速瞬态启停的需要，单纯对电机进行快速启停控制是不可行的，因为频繁快速启停电机往往对电机损害较大，且对电机的性能要求较高；另一方面也很难实现不同的启停加速度，因而难以模拟实际的旋转机械的启停特性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种机械密封瞬态启停密封性能试验装置，本装置既能用于检测机械密封件在瞬态启停状态下的性能，又能用于检测机械密封件在传统稳定运行工况下的性能。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种机械密封瞬态启停密封性能试验装置，包括动力系统、主体密封安装平台、机械密封性能参数测量系统和压力供给辅助系统；

动力系统包括电机和设置在轴承座上的飞轮轴，飞轮轴的一端通过联轴器I与电机相连，飞轮轴的另一端与离合器相连；在飞轮轴上设置用于蓄能的飞轮；

机械密封性能参数测量系统包括相互连接的扭矩转速仪和工控机，扭矩转速仪与离合器相连；电机和离合器分别与工控机相连；

主体密封安装平台包括安装在轴承箱上的密封主轴，密封主轴的一端通过联轴器II与扭矩转速仪相连，密封主轴的另一端贯穿密封腔体；

压力供给辅助系统与密封腔体相连，负责保持密封腔体内的密封压力。

作为本发明的机械密封瞬态启停密封性能试验装置的改进：机械密封性能参数测量系统还包括均位于密封腔体内的温度传感器和位移传感器，温度传感器和位移传感器分别与工控机相连。

作为本发明的机械密封瞬态启停密封性能试验装置的进一步改进：压力供给辅助系统包括压力缓冲稳定罐、冷却器、齿轮泵和油箱；油箱的出口与齿轮泵、压力缓冲稳定罐和密封腔体的进口依次密封相连，密封腔体的出口与冷却器和油箱的进口依次密封相连。

作为本发明的机械密封瞬态启停密封性能试验装置的进一步改进：轴承箱内设有用于抵消密封主轴轴向力的锥轴承。

作为本发明的机械密封瞬态启停密封性能试验装置的进一步改进：位移传感器为涡流传感器。

作为本发明的机械密封瞬态启停密封性能试验装置的进一步改进：联轴器II为柔性联轴器。

作为本发明的机械密封瞬态启停密封性能试验装置的进一步改进：联轴器I为链式联轴器。

作为本发明的机械密封瞬态启停密封性能试验装置的进一步改进：电机为变频电机。

作为本发明的机械密封瞬态启停密封性能试验装置的进一步改进：飞轮轴被安置在2个并排的轴承座上，飞轮位于2个轴承座的正中间。