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干氣密封技術(shù)雖然己經(jīng)被廣泛應(yīng)用且應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，但對于氣密封理論的研究、認(rèn)識和應(yīng)用還有待于進(jìn)一步的加深。
1)干氣密封總體設(shè)計(jì)方面
以往的干氣密封研究僅在摩擦、材料等方面進(jìn)行，至今沒有得出令人滿意的結(jié)論。目前已在端面微觀形貌(粗糙度、波度、變形等)、相變、空化等方面開展了很多研究，但是很少從流體力學(xué)角度人手。考慮耦合傳熱、變形等因素，對氣體膜內(nèi)流動進(jìn)行分析，建立比較實(shí)用的干氣密封設(shè)計(jì)模型，提出相關(guān)的理論和相應(yīng)的改型措施是當(dāng)前需要深入進(jìn)行的重要方面。現(xiàn)代設(shè)計(jì)和機(jī)理的研究相輔相成。把幾何模型的建立和壓力、溫度變形的耦合計(jì)算作為對像處理，開發(fā)出圖形交互式的計(jì)算分析系統(tǒng)，并同時與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對比修正，以優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，最終形成一套完整的設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)意義深遠(yuǎn)。這方面需要大量的數(shù)值模擬以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的搜集統(tǒng)計(jì)工作，需要更多的人員和經(jīng)費(fèi)投入并完善現(xiàn)有CAD軟件功能。由于密封失效存在的原因很多，它和設(shè)計(jì)、操作以及使用條件的關(guān)系尚不清晰，可建立故障診斷和分析系統(tǒng)來進(jìn)行研究。
密封的壓力、溫度會對密封性能產(chǎn)生直接的影響，造成密封泄漏，特別是我國石油化工工業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)周期將延長，迫切需求開展這方面的研究，以便測量和記錄現(xiàn)場實(shí)際工作條件，并由此確定對密封性能的影響。且隨著旋轉(zhuǎn)設(shè)備向高參數(shù)發(fā)展以及環(huán)保給密封提出更高的要求，迫切要求密封系統(tǒng)有自動監(jiān)測和調(diào)控功能，且隨著微電子學(xué)、測控技術(shù)的發(fā)展及其在密封領(lǐng)域的應(yīng)用，密封技術(shù)的監(jiān)控技術(shù)將會在石化等工業(yè)領(lǐng)域中得到應(yīng)用。但是引起密封失效的因素很多，究競選擇哪種參數(shù)作為反饋信號才能夠及時準(zhǔn)確，也是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。
新材料的研制開發(fā)。隨著機(jī)械密封使用要求的提高，也促使其用材進(jìn)一步發(fā)展，如對有自潤滑性硬質(zhì)合金、高性能工程陶瓷、高性能密封圈材料以及混入納米粒子的SiC-C-C等新材料的研究與應(yīng)用。利用噴涂技術(shù)和新工藝來修復(fù)硬面和制造硬面環(huán)也有很多嘗試。
隨著納米科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展而派生出來的納米摩擦學(xué)的發(fā)展，有很多學(xué)者分析了介質(zhì)潤滑性對摩擦系數(shù)和磨損的影響，從微觀上解釋了摩擦磨損機(jī)理，設(shè)計(jì)與制備出納米尺度上的潤滑及減摩耐磨材料，是20世紀(jì)90年代以來摩擦學(xué)研究領(lǐng)域最活躍，也是材料學(xué)與摩擦學(xué)科交叉領(lǐng)域最前沿的內(nèi)容。為了改善材料的潤滑條件，還有很多學(xué)者作了納米粒子做潤滑油添加劑的研究和展望。
2)理論計(jì)算方面
① 通過對螺旋槽干氣密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元理論分析，從分析結(jié)果對比可知，有限元法更為準(zhǔn)確、更接近于實(shí)際。但從目前國內(nèi)的研究結(jié)果看，一些理論還不太成熟，方法還不太統(tǒng)一，有待于進(jìn)一步完善。②由于干氣密封不可能達(dá)到零泄漏，所以密封布置方式的選擇要更為具體和合理。如何采取有效的措施減小泄漏量是干氣密封的一個研究方向。③ 液體污染物進(jìn)入螺旋槽后，經(jīng)逐漸積累會造成氣膜承載力的下降，有發(fā)生端面接觸的危險。如何清除和防止螺旋槽中液體雜質(zhì)污染需進(jìn)一步研究。④ 密封材質(zhì)的選擇決定了干氣密封的運(yùn)行狀況及使用壽命，因此要通過對比研究與不斷的實(shí)踐，從而得出一些好的經(jīng)驗(yàn)和結(jié)論。⑤ 影響干氣密封運(yùn)轉(zhuǎn)性能的因素很多，一般分為工藝參數(shù)和密封的結(jié)構(gòu)參數(shù)。密封面結(jié)構(gòu)參數(shù)對密封的穩(wěn)定性及可靠性有很大的影響，密封面的結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題應(yīng)成為研究的重點(diǎn)。
4 結(jié)束語
隨著我國高新技術(shù)和工業(yè)的高速發(fā)展，對各種密封技術(shù)提出了更高要求。一是在實(shí)際產(chǎn)品上要求產(chǎn)品更少的泄漏量，同時具有更高的使用壽命;二是環(huán)保要求越來越高;三是要求流體機(jī)械的效率更高，并最大程度地節(jié)能降耗。對這些問題的解決主要是通過改進(jìn)密封結(jié)構(gòu)(如采用雙端面或串聯(lián)式密封等)、優(yōu)化各種參數(shù)、改進(jìn)制造工藝和檢測方法、加強(qiáng)密封系統(tǒng)控制、提高密封材料性能以及密封輔助系統(tǒng)等幾個方面來加以解決。干氣密封作為一種非接觸式密封是目前密封技術(shù)研究的熱點(diǎn)，其極限速度高，密封性能好，壽命長，不需密封油系統(tǒng)，功率消耗少，操作簡單及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低。干氣密封作為不需任何密封端面冷卻和潤滑用油的無維修密封系統(tǒng)，正取代浮環(huán)密封和迷宮密封而成為石化行業(yè)高速離心壓縮機(jī)軸封的主流。
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