[发明专利]一种基于弹簧比压在线调控的自适应干气密封系统

说明书

技术领域

本发明属于干气密封领域，涉及一种用于密封干气的基于在线调控的自适应干气密封系统，能够满足包括石油、化工、核能、航天航空等工业中旋转机械长周期安全运行的要求，特别是压缩机等高速旋转设备的轴封装置。

背景技术

随着我国“西气东输”战略的实施，其核心设备--管线压缩机的可靠性和稳定性受到越来越多的关注，而其关键部位的密封问题日益成为许多学者研究的重点内容。干气密封具有低泄漏、低摩擦功耗等优异特性，但仍然存在在变工况环境下运行不稳定甚至失效的问题。

目前机械密封设计点稳定运行，当工况发生变化时，如转速、压力波动等变工况的情况发生时，则可能会导致密封失效；随着工业的高速发展，机械密封的工作趋于高温、高速和高压，一旦出现密封失效，不仅浪费能源和材料，而且污染环境，甚至造成人员伤亡等危害；随着石油、化工、核能、航空航天等工业运转周期的延长及对安全环保的重视，也必然要求机械密封能够长周期安全的运行。

国内彭旭东等人提出可控机械密封思想，指出设计一种能控制开启力或闭合力，进而控制膜厚的机械密封装置具有深远的意义；Salant R F和Wolff P等，Heilala J等，Etsion Z等，Zou M等均采用通过对端面温升的监测来实现对密封的控制，确定闭合力对应的液膜几何尺寸，得到了密封环端面温度和泄漏率。将静环内侧温度和泄漏率作为反馈参数，闭合力作为调节参数，建立了螺旋机械密封的控制方法。依据该方法，结合反馈，调节机械系统，可实现螺旋槽机械密封的可控运行，从而可提高螺旋槽机械密封的变工况适应能；美国的R.F.Salant等研制的可控机械密封装置和电控双端面机械密封，以端面温度作为反馈信号，其可控密封装置由动环、带温度传感器的静环及静环后设置的促动器组成，促动器在静环背面施加轴向力，迫使静环表面变形，在密封表面之间形成收敛间隙，输入电压越高，获得的收敛度越大，密封面之间的液膜越厚，反之亦然，最终达到调节膜厚，保证密封性能和提高密封寿命。然而，密封面之间的收敛度绝境应控制在什么程度，仍是困扰着许多学者的问题。A.L.Millor等研制了机械密封装置的自适应系统；国内陆锋等人提出基于TMS320F2812的机械密封监控系统的设计。

迄今为止，国内外对可控机械密封的研究主要集中在机械密封参数检测及单一结构参数控制系统的研制，且大部分需要人工操作，不是自动进行。其系统的智能化水平低，控制效果滞后，自适应能力差，不能对机械密封在一段时间内的变化规律做出正确预测从而实现智能控制。

发明内容

本发明要克服现有技术的上述缺点，提供一种基于在线调控的自适应干气密封系统，可以很多程度上解决机械密封智能化低的问题。

本发明提供的一种基于弹簧比压在线调控的自适应干气密封系统，包括干气密封装置和弹簧比压在线调控系统。所述干气密封装置包括干气密封的静环9、动环11、动环座12、卡环10以及机器壳体1和密封压盖2；所述动环座12通过紧定螺钉固定在转轴上，所述动环11通过传动销周向定位于所述动环座12上且通过卡环10轴向固定在所述动环座12上；所述动环11或静环9中至少有一个密封端面上加工动压槽；所述密封压盖2通过螺栓与所述机器壳体1相连接。所述弹簧比压在线调控系统包括主机111、测量元器件、采样存储器、标准数据库119、比较器118、控制器112和弹力作动系统；所述弹力作动系统安装于所述静环9背部，所述弹力作动系统包括执行机构116、伺服电机4、伺服电机座3、顶杆5、弹簧座6、弹簧7和推环8；在所述伺服电机4的驱动作用下所述顶杆5可沿轴向运动，并驱使所述弹簧座6作轴向运动且压缩弹簧改变弹力，因此改变所述静环与动环接触端面上的弹簧比压；所述弹簧座6为活塞式结构，且与所述密封压盖2之间设有O形密封圈；