CN116222941B - 一种核主泵机械密封试验台密封面径向振动模拟装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及核电机械密封技术领域，具体公开了一种核主泵机械密封试验台密封面径向振动模拟装置，其中的振动模拟装置包括上偏心轴套、下偏心轴套，分别安装在核主泵机械密封试验台的泵轴上端和下端；上偏心轴套和下偏心轴套的内孔圆心与外沿圆心偏心量相同，且上偏心轴套和下偏心轴套的偏心量同向配对使用；通过驱动装置驱动泵轴转动，进而通过上偏心轴套和下偏心轴套实现模拟核主泵机械密封试验台的机械密封的振动工况。采用本发明装置可为机械密封可靠性提升提供依据，以满足设计、制造、使用要求。

Description

一种核主泵机械密封试验台密封面径向振动模拟装置
技术领域
本发明属于核电机械密封技术领域，具体涉及一种核主泵机械密封试验台密封面径向振动模拟装置。
背景技术
机械密封试验台是检验和研究机械密封性能的主要装置，主要分为卧式试验台和立式试验台。目前的机械密封试验台皆为转子径向振动不可定量调式，即在试验中无法模拟机械密封不同振动影响下其密封状态的变化，而实际工况中，当转子振动过大时，不仅会影响机械密封的密封效果，还可能造成密封面的快速磨损，使泄露量增加。例如，在《三支点式密封试验装置》( 公开号：CN1128992C)、《多参数可测控高转速机械密封性能试验装置》(公开号：CN100535627C)、《旋转轴用高速高压气体密封集成试验台》(公开号：CN102207418A)、《一种机械密封瞬态启停密封性能试验装置》(公开号：CN101464203B)、《核主泵用机械密封试验装置》(公开号：CN101649833B)、《立式密封试验装置》(公开号：CN101718635A)、《一种机械密封性能试验装置》(公开号：CN102589821B)、《一种轴线可调立式机械密封试验台》(公开号：CN103487212B)等专利申请中记载的机械密封试验台。
某核电站共投运的24台ANDRITZ主泵，其机械密封为三级串联动压式密封设计，该主泵运行过程中，累积产生了超过14台次因机械密封故障事件，严重影响机组稳定运行。
因此亟需针对振动因素，提出一种核主泵机械密封试验台密封面径向振动模拟装置，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种核主泵机械密封试验台密封面径向振动模拟装置，以解决核主泵实际运行过程中经常出现的振动现象，通过试验台模拟径向振动，分析研究振动对机械密封密封效果和使用寿命的影响。
本发明的技术方案如下：
一种核主泵机械密封试验台密封面径向振动模拟装置，包括核主泵机械密封试验台、振动模拟装置、驱动装置；
所述的振动模拟装置包括上偏心轴套、下偏心轴套，分别安装在核主泵机械密封试验台的泵轴上端和下端；
所述上偏心轴套和下偏心轴套的内孔圆心与外沿圆心偏心量相同，且上偏心轴套和下偏心轴套的偏心量同向配对使用；
通过驱动装置驱动泵轴转动，进而通过上偏心轴套和下偏心轴套实现模拟核主泵机械密封试验台的机械密封的振动工况。
所述的核主泵机械密封试验台包括密封体、泵轴、机械密封；
其中，机械密封安装在密封体内；所述的机械密封包括静环和动环，其中静环与密封体连接，动环安装在穿过密封体的泵轴上，且静环与动环密封面贴合；
泵轴转动时带动动环转动，从而使动环密封面与静环密封面产生摆动量，形成平面振动效果。
所述的核主泵机械密封试验台还包括上端盖、下端盖、上轴承箱体、下轴承箱体、上轴承、下轴承、上轴承箱体压盖、下轴承箱体压盖、上轴承端盖、下轴承端盖、泵端支架；
所述的密封体安装在泵端支架上，密封体设有上端盖和下端盖；
所述的泵轴安装在密封体中，且泵轴的上下两端分别穿过上端盖和下端盖；泵轴下端的下偏心轴套与下轴承内环配合相连；泵轴上端的上偏心轴套与上轴承内环配合相连；
所述上端盖上方安装有上轴承箱体，下端盖下方安装有下轴承箱体；所述上轴承箱体与上轴承外环配合相连，下轴承箱体与下轴承外环配合相连；所述的上轴承箱体内安装有上轴承端盖，上轴承箱体上方安装有上轴承箱体压盖；所述的下轴承箱体内安装有下轴承端盖，下轴承箱体下方安装有下轴承箱体压盖。
所述的下偏心轴套与下轴承内环过盈配合，上偏心轴套与上轴承内环过盈配合。
所述的上轴承箱体与上轴承外环过盈配合，下轴承箱体与下轴承外环过盈配合。
所述的驱动装置包括电机、电机端联轴器、电机端皮带轮、支撑轴、电机支架、皮带、泵端皮带轮；
所述的电机安装在电机支架上，电机输出轴与电机端联轴器相连，电机端联轴器另一端连接支撑轴；
在支撑轴上安装电机端皮带轮，电机端皮带轮与泵端皮带轮通过皮带连接；泵端皮带轮与泵轴键连接；
启动电机后，通过皮带驱动泵轴转动。
所述的下偏心轴套和上偏心轴套具有相同的几何形状。
所述下偏心轴套和上偏心轴套的偏心量根据需要设计加工成不同值，以模拟核主泵机械密封不同振动工况的使用情况。
实验时首先驱动泵轴转动，观察机械密封泄漏量情况，若没有超过泄漏量报警阈值，则运行一个试验周期后停机；若到达泄漏量报警阈值，则直接停机；
然后取出机械密封检查密封端面磨损情况，进而对一定时间内振动给机械密封造成的影响作出分析和判断。
实验时，根据动环的厚度变化情况以及是否有贯穿性划痕，来分析振动时间、磨损程度与泄漏量的关系。
本发明的显著效果在于：
本发明通过更换具有不同偏心量δ的上偏心轴套和下偏心轴套，人为定量设置产生主泵机械密封的径向振动，对核电站主泵运转时流体动压型机械密封面的径向振动进行模拟，通过观测机械密封效果变化，以分析研究振动对机械密封的密封效果和使用寿命的影响，为机械密封可靠性提升提供依据，以满足设计、制造、使用要求。
附图说明
图1为径向振动模拟装置示意图；
图2为径向振动模拟装置偏心轴套结构示意图。
图中：1.上轴承箱体压盖；2.上轴承；3.上轴承箱体；4.上端盖；5.泵轴；6.机械密封；7.密封体；8.下端盖；9.下轴承箱体；10.下轴承端盖；11.下轴承；12.下偏心轴套；13.下轴承箱体压盖；14.皮带；15.泵端皮带轮；16.上偏心轴套；17.上轴承端盖；18.静环；19.动环；20.泵端支架；21.电机；22.电机端联轴器；23.电机端皮带轮；24.支撑轴；25.电机支架。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示的一种核主泵机械密封试验台密封面径向振动模拟装置，包括核主泵机械密封试验台、振动模拟装置、驱动装置。
所述的核主泵机械密封试验台包括密封体7、泵轴5、机械密封6、上端盖4、下端盖8、上轴承箱体3、下轴承箱体9、上轴承2、下轴承11、上轴承箱体压盖1、下轴承箱体压盖13、上轴承端盖17、下轴承端盖10、泵端支架20；
所述的振动模拟装置包括上偏心轴套16、下偏心轴套12，如图2所示。
所述的驱动装置包括电机21、电机端联轴器22、电机端皮带轮23、支撑轴24、电机支架25、皮带14、泵端皮带轮15。
所述的电机21安装在电机支架25上，电机21输出轴与电机端联轴器22相连，电机端联轴器22另一端连接支撑轴24；
在支撑轴24上安装电机端皮带轮23，电机端皮带轮23与泵端皮带轮15通过皮带14连接；泵端皮带轮15与泵轴5键连接。
所述的密封体7安装在泵端支架20上，密封体7设有上端盖4和下端盖8，机械密封6安装在密封体7内；所述的机械密封6包括静环18和动环19，其中静环18与密封体7连接，动环19安装在穿过密封体7的泵轴5上，且静环18与动环19密封面贴合。
所述的泵轴5安装在密封体7中，且泵轴5的上下两端分别穿过上端盖4和下端盖8；泵轴5下端装配有下偏心轴套12，下偏心轴套12与下轴承11内环过盈配合；泵轴5上端装配有上偏心轴套16，上偏心轴套16与上轴承2内环过盈配合。
所述上端盖4上方安装有上轴承箱体3，下端盖8下方安装有下轴承箱体9；所述上轴承箱体3与上轴承2外环过盈配合，下轴承箱体9与下轴承11外环过盈配合。所述的上轴承箱体3内安装有上轴承端盖17，上轴承箱体3上方安装有上轴承箱体压盖1；所述的下轴承箱体9内安装有下轴承端盖10，下轴承箱体9下方安装有下轴承箱体压盖13。
所述上偏心轴套16和下偏心轴套12的内孔圆心与外沿圆心偏心量均为δ，且上偏心轴套16和下偏心轴套12的偏心量同向配对使用。所述下偏心轴套12和上偏心轴套16具有相同的几何形状。下偏心轴套12和上偏心轴套16的偏心量δ根据需要可以设计加工成不同值，以模拟核主泵使用现场的不同运行工况。
使用时启动电机21，通过皮带14驱动泵轴5转动，泵轴5转动时带动动环19转动，从而使动环19密封面与静环18密封面产生最大±δ的摆动量，形成平面振动效果。
实验时，待电机21达到额定转速后，首先观察机械密封6泄漏量情况，若没有超过泄漏量报警阈值，则运行一个试验周期后停机，例如100～200h为一个周期；若到达泄漏量报警阈值，则直接停机；然后取出机械密封6检查密封端面磨损情况，进而对一定时间内振动给机械密封6造成的影响作出分析和判断，例如根据动环19的厚度变化情况以及是否有贯穿性划痕得到振动时间、磨损程度与泄漏量的关系。通过更换不同偏心量δ的上偏心轴套16和下偏心轴套12，模拟核主泵机械密封不同振动工况的使用情况。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。
因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种核主泵机械密封试验台密封面径向振动模拟装置，其特征在于：包括核主泵机械密封试验台、振动模拟装置、驱动装置；
所述的振动模拟装置包括上偏心轴套(16)、下偏心轴套(12)，分别安装在核主泵机械密封试验台的泵轴(5)上端和下端；
所述上偏心轴套(16)和下偏心轴套(12)的内孔圆心与外沿圆心偏心量相同，且上偏心轴套(16)和下偏心轴套(12)的偏心量同向配对使用；
通过驱动装置驱动泵轴(5)转动，进而通过上偏心轴套(16)和下偏心轴套(12)实现模拟核主泵机械密封试验台的机械密封(6)的振动工况；
所述的核主泵机械密封试验台包括密封体(7)、泵轴(5)、机械密封(6)；
其中，机械密封(6)安装在密封体(7)内；所述的机械密封(6)包括静环(18)和动环(19)，其中静环(18)与密封体(7)连接，动环(19)安装在穿过密封体(7)的泵轴(5)上，且静环(18)与动环(19)密封面贴合；
泵轴(5)转动时带动动环(19)转动，从而使动环(19)密封面与静环(18)密封面产生摆动量，形成平面振动效果；
所述的核主泵机械密封试验台还包括上端盖(4)、下端盖(8)、上轴承箱体(3)、下轴承箱体(9)、上轴承(2)、下轴承(11)、上轴承箱体压盖(1)、下轴承箱体压盖(13)、上轴承端盖(17)、下轴承端盖(10)、泵端支架(20)；
所述的密封体(7)安装在泵端支架(20)上，密封体(7)设有上端盖(4)和下端盖(8)；
所述的泵轴(5)安装在密封体(7)中，且泵轴(5)的上下两端分别穿过上端盖(4)和下端盖(8)；泵轴(5)下端的下偏心轴套(12)与下轴承(11)内环配合相连；泵轴(5)上端的上偏心轴套(16)与上轴承(2)内环配合相连；
所述上端盖(4)上方安装有上轴承箱体(3)，下端盖(8)下方安装有下轴承箱体(9)；所述上轴承箱体(3)与上轴承(2)外环配合相连，下轴承箱体(9)与下轴承(11)外环配合相连；所述的上轴承箱体(3)内安装有上轴承端盖(17)，上轴承箱体(3)上方安装有上轴承箱体压盖(1)；所述的下轴承箱体(9)内安装有下轴承端盖(10)，下轴承箱体(9)下方安装有下轴承箱体压盖(13)。
2.如权利要求1所述的一种核主泵机械密封试验台密封面径向振动模拟装置，其特征在于：所述的下偏心轴套(12)与下轴承(11)内环过盈配合，上偏心轴套(16)与上轴承(2)内环过盈配合。
3.如权利要求1所述的一种核主泵机械密封试验台密封面径向振动模拟装置，其特征在于：所述的上轴承箱体(3)与上轴承(2)外环过盈配合，下轴承箱体(9)与下轴承(11)外环过盈配合。
4.如权利要求1所述的一种核主泵机械密封试验台密封面径向振动模拟装置，其特征在于：所述的驱动装置包括电机(21)、电机端联轴器(22)、电机端皮带轮(23)、支撑轴(24)、电机支架(25)、皮带(14)、泵端皮带轮(15)；
所述的电机(21)安装在电机支架(25)上，电机(21)输出轴与电机端联轴器(22)相连，电机端联轴器(22)另一端连接支撑轴(24)；
在支撑轴(24)上安装电机端皮带轮(23)，电机端皮带轮(23)与泵端皮带轮(15)通过皮带(14)连接；泵端皮带轮(15)与泵轴(5)键连接；
启动电机(21)后，通过皮带(14)驱动泵轴(5)转动。
5.如权利要求1所述的一种核主泵机械密封试验台密封面径向振动模拟装置，其特征在于：所述的下偏心轴套(12)和上偏心轴套(16)具有相同的几何形状。
6.如权利要求1所述的一种核主泵机械密封试验台密封面径向振动模拟装置，其特征在于：所述下偏心轴套(12)和上偏心轴套(16)的偏心量根据需要设计加工成不同值，以模拟核主泵机械密封不同振动工况的使用情况。
7.如权利要求1～6任一项所述的一种核主泵机械密封试验台密封面径向振动模拟装置，其特征在于：实验时首先驱动泵轴(5)转动，观察机械密封(6)泄漏量情况，若没有超过泄漏量报警阈值，则运行一个试验周期后停机；若到达泄漏量报警阈值，则直接停机；
然后取出机械密封(6)检查密封端面磨损情况，进而对一定时间内振动给机械密封(6)造成的影响作出分析和判断。
8.如权利要求7所述的一种核主泵机械密封试验台密封面径向振动模拟装置，其特征在于：实验时，根据动环(19)的厚度变化情况以及是否有贯穿性划痕，来分析振动时间、磨损程度与泄漏量的关系。
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Huang et al. The AE law of sliding bearings in rotating machinery and its application in fault diagnosis

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