CN116992603A - 一种精准化机械密封方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种精准化机械密封方法及系统，涉及机械密封技术，方法包括：获得待密封对象的目标设计信息和目标运行信息；构建待密封装置模型，确定目标机械密封节点；获得目标机械密封节点的目标节点受力信息和目标节点运行参数；获得备选机械密封部件；进行部件尺寸偏差分析，获得目标机械密封部件；基于目标机械密封部件获得部件尺寸约束集；获得密封接触面集合；获得目标机械密封对待密封对象进行精准化机械密封处理。能够解决现有的机械密封方法由于未结合机械密封的实际应用情况进行使用分析，导致机械密封的密封效果较差且安装效率较低的技术问题，可以提高机械密封的安装效率，同时也可以提高机械密封的实用性和可靠性。
Description
技术领域
本公开涉及机械密封技术，并且更具体地，涉及一种精准化机械密封方法及系统。
背景技术
机械密封是指由至少一对垂直于旋转轴线端面在流体压力和补偿机构弹力的作用下以及辅助密封的配合下保持贴合且相对滑动所构成的防止流体泄露的装置。
现有的设备机械密封部件在选取时，主要是根据工人的经验进行选择，这种方法通常需要多轮次的调试来选择比较合适的机械密封，导致需要耗费工人大量的工作时间；同时这种方法并未考虑机械密封将来的实际工作环境和工作需求，导致机械密封的实用性较低且密封效果较差。
现有的机械密封方法存在的不足之处在于：由于未结合机械密封的实际应用情况进行使用分析，导致机械密封的密封效果较差且安装效率较低。
发明内容
因此，为了解决上述技术问题，本公开的实施例采用的技术方案如下：
一种精准化机械密封方法，包括以下步骤：获得待密封对象的目标设计信息和目标运行信息，其中，所述目标运行信息包括运行参数信息和运行环境信息，所述目标设计信息包括组成部件尺寸信息集合和组成部件位置信息集合；构建待密封装置模型，并根据所述目标设计信息在所述待密封装置模型上进行机械密封节点标识，确定目标机械密封节点，其中，所述待密封装置模型为基于所述目标设计信息构建的所述待密封对象的数字孪生模型；模拟运行所述待密封装置模型，获得所述目标机械密封节点的目标节点受力信息和目标节点运行参数，其中，所述待密封装置模型基于所述目标运行信息进行模拟运行；将所述目标节点受力信息和所述目标节点运行参数同步至机械密封调用子网络，以获得备选机械密封部件；构建机械密封装置模型，并将所述机械密封装置模型同步拟合至所述待密封装置模型进行部件尺寸偏差分析，获得目标机械密封部件，其中，所述机械密封装置模型为所述备选机械密封部件构建的数字孪生模型；基于所述目标机械密封部件调用获得部件尺寸约束集；采用所述目标机械密封部件和所述待密封装置模型进行运行拟合，获得密封接触面集合，其中，所述密封接触面集合中每一密封接触面具有平滑度约束；加工获得目标机械密封对所述待密封对象进行精准化机械密封处理，其中，所述目标机械密封为以所述部件尺寸约束集合、所述密封接触面集合为约束加工获得。
一种精准化机械密封系统，包括：待密封对象信息获得模块，所述待密封对象信息获得模块用于获得待密封对象的目标设计信息和目标运行信息，其中，所述目标运行信息包括运行参数信息和运行环境信息，所述目标设计信息包括组成部件尺寸信息集合和组成部件位置信息集合；目标机械密封节点确定模块，所述目标机械密封节点确定模块用于构建待密封装置模型，并根据所述目标设计信息在所述待密封装置模型上进行机械密封节点标识，确定目标机械密封节点，其中，所述待密封装置模型为基于所述目标设计信息构建的所述待密封对象的数字孪生模型；目标节点信息获得模块，所述目标节点信息获得模块用于模拟运行所述待密封装置模型，获得所述目标机械密封节点的目标节点受力信息和目标节点运行参数，其中，所述待密封装置模型基于所述目标运行信息进行模拟运行；备选机械密封部件获得模块，所述备选机械密封部件获得模块用于将所述目标节点受力信息和所述目标节点运行参数同步至机械密封调用子网络，以获得备选机械密封部件；目标机械密封部件获得模块，所述目标机械密封部件获得模块用于构建机械密封装置模型，并将所述机械密封装置模型同步拟合至所述待密封装置模型进行部件尺寸偏差分析，获得目标机械密封部件，其中，所述机械密封装置模型为所述备选机械密封部件构建的数字孪生模型；部件尺寸约束集获得模块，所述部件尺寸约束集获得模块用于基于所述目标机械密封部件调用获得部件尺寸约束集；密封接触面集合获得模块，所述密封接触面集合获得模块用于采用所述目标机械密封部件和所述待密封装置模型进行运行拟合，获得密封接触面集合，其中，所述密封接触面集合中每一密封接触面具有平滑度约束；精准化机械密封处理模块，所述精准化机械密封处理模块用于加工获得目标机械密封对所述待密封对象进行精准化机械密封处理，其中，所述目标机械密封为以所述部件尺寸约束集合、所述密封接触面集合为约束加工获得。
由于采用了上述技术方法，本公开相对于现有技术来说，取得的技术进步有如下几点：
能够解决现有的机械密封方法由于未结合机械密封的实际应用情况进行使用分析，导致机械密封的密封效果较差且安装效率较低的技术问题。通过获取待密封对象的目标密封需求，并结合数字孪生技术构建待密封装置模型；模拟运行待密封装置模型，同时根据目标密封需求进行机械密封部件寻优，确定机械密封部件最优轴径；同时结合目标密封需求确定机械密封部件的平滑度约束；最后根据机械密封部件最优轴径和平滑度约束进行机械密封生产，并根据生产获得的机械密封对所述待密封对象进行精准化机械密封处理，可以节约机械密封的安装时间，提高机械密封的安装效率，同时也可以提高机械密封的实用性和可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本公开的实施例的技术方案，下面将对实施例的描述中所需要使用的附图作简单的介绍。
图1为本申请提供了一种精准化机械密封方法的流程示意图；
图2为本申请提供了一种精准化机械密封方法中进行机械密封节点标识的流程示意图；
图3为本申请提供了一种精准化机械密封系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
基于上述描述，如图1所示，本公开提供了一种精准化机械密封方法，包括：
获得待密封对象的目标设计信息和目标运行信息，其中，所述目标运行信息包括运行参数信息和运行环境信息，所述目标设计信息包括组成部件尺寸信息集合和组成部件位置信息集合；
本申请提供的方法用于对设备进行精准化机械密封，其中设备是指需要用到机械密封的设备，其中包括离心泵、旋涡泵、不锈钢釜、离心压缩机、通风机等设备，但不限于这些设备。本申请提供的方法具体实施于一种精准化机械密封系统。
首先，获得待密封对象的目标设计信息和目标运行信息，所述待密封对象是指需要用到机械密封的设备，例如：离心泵。其中所述目标运行信息包括运行参数信息和运行环境信息，所述运行参数信息是指设备运行过程中的运行参数，例如：假设待密封装置为离心泵，则运行参数信息包括流量、比推力、效率、轴功率、转速等参数；所述运行环境信息是指设备使用过程中所处的环境，其中包括化学环境、温度环境、湿度环境、压力环境等，其中化学环境主要包括化学酸碱度。
所述目标设计信息包括组成部件尺寸信息集合和组成部件位置信息集合，其中所述组成部件尺寸信息集合是指所述待密封对象的组成部件以及组成部件的形状、结构、尺寸、规格等信息；所述组成部件位置信息集合是指组成部件在所述待密封对象中的位置坐标集合。
通过获得待密封对象的目标设计信息，为下一步进行待密封对象的数字孪生模型构建提供了数据支持；通过获得目标运行信息，为下一步进行待密封装置模型的模拟运行提供了数据支持，同时可以提高待密封装置模型模拟运行结果与实际应用场景的贴合度，从而提高机械密封的实用性。
构建待密封装置模型，并根据所述目标设计信息在所述待密封装置模型上进行机械密封节点标识，确定目标机械密封节点，其中，所述待密封装置模型为基于所述目标设计信息构建的所述待密封对象的数字孪生模型；
如图2所示，在一个实施例中，所述方法还包括：
构建组成部件孪生模型集合，其中，所述组成部件孪生模型集合为基于所述组成部件尺寸信息集合构建；
根据所述组成部件位置信息集合进行所述组成部件孪生模型集合中组成部件孪生模型的模拟装配，获得所述待密封装置模型；
根据所述目标设计信息进行机械密封节点定位，确定所述目标机械密封节点；
采用机械密封节点标识对所述目标机械密封节点进行标识处理。
数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。通过数字孪生，可以在计算机环境中创建一个与实际对象或过程相对应的虚拟模型，以模拟、分析、优化和监控实际情况。
基于数字孪生技术，将所述组成部件尺寸信息集合中的组成部件尺寸信息依次输入三维仿真软件进行仿真建模，其中三维仿真软件包括Siemens Simcenter、COMSOLMultiphysics等软件，本领域技术人员可根据组成部件的实际情况选择适配的三维仿真软件进行仿真建模，获得组成部件孪生模型集合。
然后基于所述组成部件位置信息集合，将所述组成部件孪生模型集合中的组成部件孪生模型按照对应的部件位置进行模拟组合和装配，获得待密封装置模型。根据所述目标设计信息在所述待密封装置模型上进行机械密封节点定位，所述机械密封节点是指待密封对象的机械密封点，其中包括轴封密封点、端面密封点、静密封点、动密封点和外围密封点，确定待密封装置模型中的目标机械密封节点。
设置机械密封节点标识，所述机械密封节点标识可基于实际情况设置，例如：设置红色圆圈为机械密封节点标识记号，根据所述机械密封节点标识对所述待密封装置模型中的目标机械密封节点进行标记。通过确定目标机械密封节点，为下一步获得待密封装置模型模拟运行过程中的目标节点信息获取提供了支持。
模拟运行所述待密封装置模型，获得所述目标机械密封节点的目标节点受力信息和目标节点运行参数，其中，所述待密封装置模型基于所述目标运行信息进行模拟运行；
根据所述目标运行信息中的运行环境信息为所述待密封装置模型设置模拟运行环境，并在模拟运行环境下，根据所述目标运行信息中的运行参数信息进行所述待密封装置模型的模拟运行，并在模拟运行过程中，对所述目标机械密封节点的目标节点受力信息和目标节点运行参数进行记录，其中目标节点受力信息是指目标机械密封节点所承受的压力，包括目标节点的内部压力和外部压力；所述目标节点运行参数包括目标机械密封节点处的流量、转速等参数，获得目标机械密封节点的目标节点受力信息和目标节点运行参数。通过获得目标节点受力信息和目标节点运行参数，为下一步进行机械密封部件寻优，获得备选机械密封部件提供了依据。
将所述目标节点受力信息和所述目标节点运行参数同步至机械密封调用子网络，以获得备选机械密封部件；
在一个实施例中，所述方法还包括：
构建密封精度约束，其中，所述密封精度约束通过交互所述待密封对象的密封精度需求获得；
获得目标轴径参数，其中，所述目标轴径参数通过对所述目标机械密封节点进行参数采集获得；
交互获得机械密封约束标准，其中，所述机械密封约束标准包括动环内径约束标准、静环内径约束标准和端面比压约束标准；
通过所述机械密封约束标准和所述目标轴径参数进行寻优参数控制，获得所述备选机械密封部件。
将所述目标节点受力信息和所述目标节点运行参数同步至机械密封调用子网络，其中机械密封调用子网络是指机械密封调用模型。
首先，获取待密封对象的密封精度需求，所述密封精度需求是指待密封对象所需的实际机械密封精度，例如：密封端面平面度小于等于0.0009mm；静止环和旋转环的密封端面对与辅助密封圈接触的端面的平行度按GB/T 1184的7级精度。根据所述密封精度需求构建密封精度约束。
对所述目标机械密封节点进行轴径参数采集，获得目标轴径参数，所述目标轴径参数是指目标机械密封节点的轴径尺寸。交互获得机械密封约束标准，所述机械密封约束标准包括动环内径约束标准、静环内径约束标准和端面比压约束标准；其中动环是指机械密封中的旋转环，动环随旋转轴一起旋转，其端面与静环端面互相贴合并相对滑动，组成密封端面以防止介质泄露，动环内径约束标准是指动环内径的标准尺寸范围；静环是指机械密封中的静止环，其中静环安装在机器设备的壳体、压盖、法兰等静止部位，与动环一样，靠密封端面来防止介质泄露，静环内径约束标准是指静环内径的标准尺寸范围；端面比压是指机械密封端面的工作压力与端面的单位面积所承受的压力之比，端面比压约束标准是指端面比压的标准数值范围。
然后根据所述机械密封约束标准和所述目标轴径参数在寻优过程中进行寻优参数控制，获得备选机械密封部件。
在一个实施例中，所述方法还包括：
构建迭代性能合格约束，其中，所述迭代性能合格约束根据所述目标节点受力信息和所述目标节点运行参数设置；
预设迭代频次约束和迭代性能合格约束；
若寻优迭代频次符合所述迭代频次约束，或寻优迭代性能测试结果符合所述迭代性能合格约束，则停止参数寻优。
根据所述目标节点受力信息和所述目标节点运行参数设置迭代性能合格约束，所述迭代性能合格约束是指符合预期密封需求的合格性能密封指标。预设迭代频次约束，所述迭代频次约束是指寻优迭代的次数阈值，其中迭代频次约束本领域技术人员可根据实际情况设置，例如：设置迭代频次约束为寻优迭代次数500次。
当寻优迭代频次等于所述迭代频次约束或寻优迭代性能测试结果满足所述迭代性能合格约束时，则停止参数寻优。通过设置迭代频次约束和迭代性能合格约束，可以提高迭代寻优的效率。
在一个实施例中，所述方法还包括：
构建机械密封寻优起始，其中，所述机械密封寻优起始包括标准动环内径、标准静环内径和标准端面比压，所述机械密封寻优起始根据所述机械密封约束标准和所述目标轴径参数设定；
根据所述机械密封约束标准和所述目标轴径参数确定动环内径寻优区间、静环内径寻优区间、端面比压寻优区间，然后在所述动环内径寻优区间中随机选择一动环内径尺寸作为标准动环内径；在静环内径寻优区间中随机选择一静环内径尺寸作为标准静环内径；在端面比压寻优区间中随机选择一端面比压数值作为标准端面比压，根据所述标准动环内径、所述标准静环内径和所述标准端面比压构建机械密封寻优起始。
构建寻优步长集合，其中，所述寻优步长集合包括动环内径寻优步长、静环内径寻优步长和端面比压寻优步长；
在一个实施例中，所述方法还包括：
构建样本部件尺寸参数集，其中，所述样本部件尺寸参数集包括多组样本动环内径尺寸、样本静环内径尺寸和样本端面比压系数；
预设尺寸关联验证指标集，其中，所述尺寸关联验证指标集包括机械密封泄露率、机械密封摩擦力和机械密封磨损度；
基于所述尺寸关联验证指标集进行所述样本部件尺寸参数集的密封验证，获得样本关联验证数据集；
采用所述样本关联验证数据集进行关联验证，获得多组样本关联系数；
对所述多组样本关联系数进行均值计算，获得目标关联系数；
基于所述目标关联系数进行标准寻优步长的非标优化，获得所述寻优步长集合。
首先，获得多组样本动环内径尺寸、多组样本静环内径尺寸和多组样本端面比压系数。预设尺寸关联验证指标集，其中所述尺寸关联验证指标集包括机械密封泄露率、机械密封摩擦力和机械密封磨损度，其中机械密封泄露率是指单位时间内通过主密封和辅助密封泄露的流体总量；机械密封摩擦力是指机械密封端面的摩擦力；机械密封磨损度是指机械密封端面的磨损程度，可通过磨损率来表示，其中磨损率是指单位时间内机械密封端面的磨损量。
根据所述尺寸关联验证指标集对所述样本部件尺寸参数集中的多组样本动环内径尺寸、多组样本静环内径尺寸和多组样本端面比压系数进行密封验证，所述密封验证是指判断所述样本部件尺寸参数集中的样本数据与所述尺寸关联验证指标集中的验证指标的关联关系，即判断样本数据发生尺寸变化时，机械密封的密封性能会不会受到影响，当密封性能受到影响时，则将样本数据标记为具有关联性的数据，并将具有关联性的样本数据进行提取，构建样本关联验证数据集。
然后根据所述样本关联验证数据集对所述尺寸关联验证指标集中的验证指标进行关联程度验证，其中所述样本关联验证数据集的样本关联验证数据发生尺寸变化时，机械密封的密封性能影响越大，则表征样本关联验证数据与验证指标的关联程度越大，则样本关联系数越大，其中样本关联系数本领域技术人员可根据关联程度自行设置，获得多组样本关联系数。然后对多组样本关联系数进行平均值计算，并将样本关联系数均值计算结果作为目标关联系数，其中目标关联系数包括目标动环关联系数、目标静环关联系数、目标端面比压关联系数。
设置标准寻优步长，所述标注寻优步长可根据实际情况设置，例如：设置标准寻优步长为3。然后根据所述目标关联系数对所述标准寻优步长的非标优化，其中非标优化是指根据目标关联系数对标准寻优步长进行调整，其中目标关联系数越大，表征关联度越高，则将标准寻优步长进行缩小的比例越大；其中目标关联系数越小，则表征关联程度越小，则将标准寻优步长进行扩大的比例越大。例如：设置标准寻优步长为3，标准目标关联系数为10，当目标关联系数为10时，则不调整标准寻优步长；当目标关联系数为5时，则将标准寻优步长的1.5倍作为寻优步长；当目标关联系数为20时，则将标准寻优步长的0.6倍作为寻优步长。获得非标优化完成的寻优步长集合，其中所述寻优步长集合包括动环内径寻优步长、静环内径寻优步长和端面比压寻优步长。
通过根据样本数据进行机械密封性能的关联度计算，并根据关联度计算结果对动环内径、静环内径和端面比压设置适配的寻优步长，可以提高寻优过程中的精准度，从而提高寻优结果获得的准确性。
基于所述机械密封寻优起始调用第一寻优方向，并基于所述第一寻优方向在所述寻优步长集合对应调用第一寻优步长；
以所述机械密封寻优起始为寻优基准，根据所述第一寻优步长进行所述第一寻优方向的参数寻优，获得第一机械密封参数；
构建第一优化机械密封参数集，其中，所述第一优化机械密封参数集通过采用所述第一机械密封参数对所述机械密封寻优起始进行对应替换生成；
基于所述第一优化机械密封参数集调用第二寻优方向，并基于所述第二寻优方向在所述寻优步长集合对应调用第二寻优步长；
以所述第一优化机械密封参数集为基准，基于所述第二寻优步长进行所述第二寻优方向的参数寻优，获得第二机械密封参数；
采用所述第二机械密封参数进行所述第一优化机械密封参数集的对应替换，获得第二优化机械密封参数集；
以此类推，获得对应于所述寻优步长集合的机械密封参数集，其中，所述机械密封参数集包括动环内径尺寸参数、静环内径尺寸参数和端面比压控制参数；
基于所述机械密封参数集进行对应机械密封部件调用，获得所述备选机械密封部件。
根据所述机械密封寻优起始调用第一寻优方向，所述第一寻优方向为动环内径寻优方向、静环内径寻优方向和端面比压寻优方向中任意一个，然后根据所述第一寻优方向在所述寻优步长集合对应调用第一寻优步长。并以所述机械密封寻优起始为寻优基准，根据所述第一寻优步长进行所述第一寻优方向的参数寻优，获得第一机械密封参数；然后将所述第一机械密封参数对应替换所述机械密封寻优起始，获得第一优化机械密封参数集。然后根据预设迭代频次约束和迭代性能合格约束对所述第一优化机械密封参数集进行判断，当所述第一优化机械密封参数集均不满足所述预设迭代频次约束和所述迭代性能合格约束时，则进行第二次寻优。
根据所述第一优化机械密封参数集调用第二寻优方向，所述第二寻优方向为动环内径寻优方向、静环内径寻优方向和端面比压寻优方向中剩余两个寻优方向中的任意一个，并根据所述第二寻优方向在所述寻优步长集合对应调用第二寻优步长；以所述第一优化机械密封参数集为基准，根据所述第二寻优步长进行所述第二寻优方向的参数寻优，获得第二机械密封参数，然后将所述第二机械密封参数对所述第一优化机械密封参数集进行对应替换，获得第二优化机械密封参数集。然后根据预设迭代频次约束和迭代性能合格约束对所述第二优化机械密封参数集进行判断，当所述第二优化机械密封参数集均不满足所述预设迭代频次约束和所述迭代性能合格约束时，则进行第三次寻优，第三寻优方向为动环内径寻优方向、静环内径寻优方向和端面比压寻优方向中最后一个寻优方向。
不断进行迭代寻优，当寻优迭代频次等于所述迭代频次约束或寻优迭代性能测试结果满足所述迭代性能合格约束时，则停止参数寻优，获得对应于所述寻优步长集合的机械密封参数集，其中所述机械密封参数集包括动环内径尺寸参数、静环内径尺寸参数和端面比压控制参数。最后根据所述机械密封参数集获取对应内径尺寸和端面比压的机械密封部件，其中端面比压通过弹簧尺寸来提供压力。所述机械密封部件包括静环和动环，并将对应内径尺寸的机械密封部件作为备选机械密封部件。
通过对静环内径尺寸、动环内径尺寸和端面比压进行寻优，可以提高备选机械密封部件获得的准确率，提高备选机械密封部件选择的合理性。
构建机械密封装置模型，并将所述机械密封装置模型同步拟合至所述待密封装置模型进行部件尺寸偏差分析，获得目标机械密封部件，其中，所述机械密封装置模型为所述备选机械密封部件构建的数字孪生模型；
获取备选机械密封部件的尺寸信息、端面比压和结构信息，基于数字孪生技术，将所述备选机械密封部件的尺寸信息、端面比压和结构信息输入三维仿真软件进行仿真建模，生成机械密封装置模型，所述机械密封装置模型为所述备选机械密封部件的数字孪生模型。然后将所述机械密封装置模型同步拟合至所述待密封装置模型，进行动环内径尺寸偏差分析、静环内径尺寸偏差分析、端面比压偏差分析，其中端面比压偏差分析通过分析弹簧尺寸偏差实现，获得动环内径尺寸偏差值、静环内径尺寸偏差值、弹簧尺寸偏差值。并根据所述动环内径尺寸偏差值、所述静环内径尺寸偏差值、所述弹簧尺寸偏差值对备选机械密封部件进行尺寸调整，获得目标机械密封部件，通过获得目标机械密封部件，为下一步调用部件尺寸约束集提供了支持。
基于所述目标机械密封部件调用获得部件尺寸约束集；
将所述目标机械密封部件的动环内径尺寸、静环内径尺寸和弹簧尺寸作为部件尺寸约束集，获得所述部件尺寸约束集。
采用所述目标机械密封部件和所述待密封装置模型进行运行拟合，获得密封接触面集合，其中，所述密封接触面集合中每一密封接触面具有平滑度约束；
根据所述目标机械密封部件和所述待密封装置模型进行运行拟合，根据拟合结果确定每一个密封接触面的实际粗糙度，并将密封接触面的实际粗糙度作为密封接触面的平滑度约束，获得密封接触面集合，其中所述密封接触面集合中每一密封接触面具有平滑度约束。通过确定密封接触面的平滑度约束，为下一步进行目标机械密封加工提供了支持，同时可以进一步提高机械密封的精准度。
加工获得目标机械密封对所述待密封对象进行精准化机械密封处理，其中，所述目标机械密封为以所述部件尺寸约束集合、所述密封接触面集合为约束加工获得。
以所述部件尺寸约束集合和所述密封接触面集合为约束进行机械密封加工，获得目标机械密封，然后根据所述目标机械密封对所述待密封对象进行精准化机械密封处理。由于目标机械密封和待密封对象的贴合度极高，所以在进行目标机械密封安装时，并不需要经过多次调试，可以节约目标机械密封的安装时间，提高机械密封安装效率。通过上述方法解决了现有的机械密封方法由于未结合机械密封的实际应用情况进行使用分析，导致机械密封的密封效果较差且安装效率较低的技术问题，可以提高机械密封的安装效率，同时也可以提高机械密封的实用性和可靠性。
在一个实施例中，所述方法还包括：
采用所述目标机械密封对所述待密封对象进行机械密封，获得目标物理模型；
标识确定密封泄露节点集合，其中，所述密封泄露节点集合基于所述目标物理模型进行密封泄露校验获得；
基于所述目标物理模型进行数字孪生模型重建，获得已密封装置模型；
根据所述已密封装置模型和所述密封泄露节点集合进行机械密封反馈优化。
根据所述目标机械密封对所述待密封对象进行机械密封，并获得目标物理模型，所述目标物理模型是指机械密封完成的目标对象。然后根据所述目标物理模型进行密封泄露校验，并对密封泄露校验过程中出现密封泄露的位置节点进行标记，获得密封泄露节点集合。然后构建所述目标物理模型的数字孪生模型，获得已密封装置模型。最后根据所述已密封装置模型和所述密封泄露节点集合进行机械密封反馈优化。其中机械密封反馈优化是指在不改动动环内径尺寸和静环内径尺寸的情况下，对动环辅助密封圈和静环辅助密封圈等辅助元件进行优化改动，从而提高机械密封的密封性能。通过进行密封泄露校验确定密封泄露节点，并结合已密封装置模型，根据密封泄露节点进行机械密封反馈优化，可以进一步提高机械密封的实用性和可靠性。
在一个实施例中，如图3所示提供了一种精准化机械密封系统，包括待密封对象信息获得模块、目标机械密封节点确定模块、目标节点信息获得模块、备选机械密封部件获得模块、目标机械密封部件获得模块、部件尺寸约束集获得模块、密封接触面集合获得模块、精准化机械密封处理模块，其中：
待密封对象信息获得模块，所述待密封对象信息获得模块用于获得待密封对象的目标设计信息和目标运行信息，其中，所述目标运行信息包括运行参数信息和运行环境信息，所述目标设计信息包括组成部件尺寸信息集合和组成部件位置信息集合；
目标机械密封节点确定模块，所述目标机械密封节点确定模块用于构建待密封装置模型，并根据所述目标设计信息在所述待密封装置模型上进行机械密封节点标识，确定目标机械密封节点，其中，所述待密封装置模型为基于所述目标设计信息构建的所述待密封对象的数字孪生模型；
目标节点信息获得模块，所述目标节点信息获得模块用于模拟运行所述待密封装置模型，获得所述目标机械密封节点的目标节点受力信息和目标节点运行参数，其中，所述待密封装置模型基于所述目标运行信息进行模拟运行；
备选机械密封部件获得模块，所述备选机械密封部件获得模块用于将所述目标节点受力信息和所述目标节点运行参数同步至机械密封调用子网络，以获得备选机械密封部件；
目标机械密封部件获得模块，所述目标机械密封部件获得模块用于构建机械密封装置模型，并将所述机械密封装置模型同步拟合至所述待密封装置模型进行部件尺寸偏差分析，获得目标机械密封部件，其中，所述机械密封装置模型为所述备选机械密封部件构建的数字孪生模型；
部件尺寸约束集获得模块，所述部件尺寸约束集获得模块用于基于所述目标机械密封部件调用获得部件尺寸约束集；
密封接触面集合获得模块，所述密封接触面集合获得模块用于采用所述目标机械密封部件和所述待密封装置模型进行运行拟合，获得密封接触面集合，其中，所述密封接触面集合中每一密封接触面具有平滑度约束；
精准化机械密封处理模块，所述精准化机械密封处理模块用于加工获得目标机械密封对所述待密封对象进行精准化机械密封处理，其中，所述目标机械密封为以所述部件尺寸约束集合、所述密封接触面集合为约束加工获得。
在一个实施例中，所述系统还包括：
部件孪生模型集合构建模块，所述部件孪生模型集合构建模块用于构建组成部件孪生模型集合，其中，所述组成部件孪生模型集合为基于所述组成部件尺寸信息集合构建；
待密封装置模型获得模块，所述待密封装置模型获得模块用于根据所述组成部件位置信息集合进行所述组成部件孪生模型集合中组成部件孪生模型的模拟装配，获得所述待密封装置模型；
机械密封节点定位模块，所述机械密封节点定位模块用于根据所述目标设计信息进行机械密封节点定位，确定所述目标机械密封节点；
目标机械密封节点标识处理模块，所述目标机械密封节点标识处理模块用于采用机械密封节点标识对所述目标机械密封节点进行标识处理。
在一个实施例中，所述系统还包括：
密封精度约束构建模块，所述密封精度约束构建模块用于构建密封精度约束，其中，所述密封精度约束通过交互所述待密封对象的密封精度需求获得；
目标轴径参数获得模块，所述目标轴径参数获得模块用于获得目标轴径参数，其中，所述目标轴径参数通过对所述目标机械密封节点进行参数采集获得；
机械密封约束标准获得模块，所述机械密封约束标准获得模块用于交互获得机械密封约束标准，其中，所述机械密封约束标准包括动环内径约束标准、静环内径约束标准和端面比压约束标准；
寻优参数控制模块，所述寻优参数控制模块用于通过所述机械密封约束标准和所述目标轴径参数进行寻优参数控制，获得所述备选机械密封部件。
在一个实施例中，所述系统还包括：
机械密封寻优起始构建模块，所述机械密封寻优起始构建模块用于构建机械密封寻优起始，其中，所述机械密封寻优起始包括标准动环内径、标准静环内径和标准端面比压，所述机械密封寻优起始根据所述机械密封约束标准和所述目标轴径参数设定；
寻优步长集合构建模块，所述寻优步长集合构建模块用于构建寻优步长集合，其中，所述寻优步长集合包括动环内径寻优步长、静环内径寻优步长和端面比压寻优步长；
第一寻优方向调用模块，所述第一寻优方向调用模块用于基于所述机械密封寻优起始调用第一寻优方向，并基于所述第一寻优方向在所述寻优步长集合对应调用第一寻优步长；
第一机械密封参数获得模块，所述第一机械密封参数获得模块用于以所述机械密封寻优起始为寻优基准，根据所述第一寻优步长进行所述第一寻优方向的参数寻优，获得第一机械密封参数；
第一优化机械密封参数集构建模块，所述第一优化机械密封参数集构建模块用于构建第一优化机械密封参数集，其中，所述第一优化机械密封参数集通过采用所述第一机械密封参数对所述机械密封寻优起始进行对应替换生成；
第二寻优方向调用模块，所述第二寻优方向调用模块用于基于所述第一优化机械密封参数集调用第二寻优方向，并基于所述第二寻优方向在所述寻优步长集合对应调用第二寻优步长；
第二机械密封参数获得模块，所述第二机械密封参数获得模块用于以所述第一优化机械密封参数集为基准，基于所述第二寻优步长进行所述第二寻优方向的参数寻优，获得第二机械密封参数；
第二优化机械密封参数集获得模块，所述第二优化机械密封参数集获得模块用于采用所述第二机械密封参数进行所述第一优化机械密封参数集的对应替换，获得第二优化机械密封参数集；
机械密封参数集获得模块，所述机械密封参数集获得模块用于以此类推，获得对应于所述寻优步长集合的机械密封参数集，其中，所述机械密封参数集包括动环内径尺寸参数、静环内径尺寸参数和端面比压控制参数；
备选机械密封部件获得模块，所述备选机械密封部件获得模块用于基于所述机械密封参数集进行对应机械密封部件调用，获得所述备选机械密封部件。
在一个实施例中，所述系统还包括：
样本部件尺寸参数集构建模块，所述样本部件尺寸参数集构建模块用于构建样本部件尺寸参数集，其中，所述样本部件尺寸参数集包括多组样本动环内径尺寸、样本静环内径尺寸和样本端面比压系数；
尺寸关联验证指标集预设模块，所述尺寸关联验证指标集预设模块用于预设尺寸关联验证指标集，其中，所述尺寸关联验证指标集包括机械密封泄露率、机械密封摩擦力和机械密封磨损度；
样本关联验证数据集获得模块，所述样本关联验证数据集获得模块用于基于所述尺寸关联验证指标集进行所述样本部件尺寸参数集的密封验证，获得样本关联验证数据集；
关联验证模块，所述关联验证模块用于采用所述样本关联验证数据集进行关联验证，获得多组样本关联系数；
目标关联系数获得模块，所述目标关联系数获得模块用于对所述多组样本关联系数进行均值计算，获得目标关联系数；
寻优步长集合获得模块，所述寻优步长集合获得模块用于基于所述目标关联系数进行标准寻优步长的非标优化，获得所述寻优步长集合。
在一个实施例中，所述系统还包括：
迭代性能合格约束构建模块，所述迭代性能合格约束构建模块用于构建迭代性能合格约束，其中，所述迭代性能合格约束根据所述目标节点受力信息和所述目标节点运行参数设置；
迭代约束预设模块，所述迭代约束预设模块用于预设迭代频次约束和迭代性能合格约束；
寻优迭代判断模块，所述寻优迭代判断模块用于若寻优迭代频次符合所述迭代频次约束，或寻优迭代性能测试结果符合所述迭代性能合格约束，则停止参数寻优。
在一个实施例中，所述系统还包括：
目标物理模型获得模块，所述目标物理模型获得模块用于采用所述目标机械密封对所述待密封对象进行机械密封，获得目标物理模型；
密封泄露节点集合确定模块，所述密封泄露节点集合确定模块用于标识确定密封泄露节点集合，其中，所述密封泄露节点集合基于所述目标物理模型进行密封泄露校验获得；
已密封装置模型获得模块，所述已密封装置模型获得模块用于基于所述目标物理模型进行数字孪生模型重建，获得已密封装置模型；
机械密封反馈优化模块，所述机械密封反馈优化模块用于根据所述已密封装置模型和所述密封泄露节点集合进行机械密封反馈优化。
综上所述，与现有技术相比，本公开的实施例具有以下技术效果：
（1）通过生成目标机械密封对待密封对象进行精准化机械密封处理，可以节约机械密封的安装时间，提高机械密封的安装效率，同时也可以提高机械密封的实用性和可靠性。
（2）通过根据样本数据进行机械密封性能的关联度计算，并根据关联度计算结果对动环内径、静环内径和端面比压设置适配的寻优步长，可以提高寻优过程中的精准度，从而提高寻优结果获得的准确性。
（3）通过进行密封泄露校验确定密封泄露节点，并结合已密封装置模型，根据密封泄露节点进行机械密封反馈优化，可以进一步提高机械密封的实用性和可靠性。
以上所述实施例仅表达了本公开的几种实施方式，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。因此，在不脱离如由所附权利要求限定的本公开构思的范围的情况下，本领域普通技术人员可做出各种类型的替换、修改和变更，并且这些替换、修改和变更都属于本公开的保护范围。
Claims (8)
1.一种精准化机械密封方法，其特征在于，所述方法包括：
获得待密封对象的目标设计信息和目标运行信息，其中，所述目标运行信息包括运行参数信息和运行环境信息，所述目标设计信息包括组成部件尺寸信息集合和组成部件位置信息集合；
构建待密封装置模型，并根据所述目标设计信息在所述待密封装置模型上进行机械密封节点标识，确定目标机械密封节点，其中，所述待密封装置模型为基于所述目标设计信息构建的所述待密封对象的数字孪生模型；
模拟运行所述待密封装置模型，获得所述目标机械密封节点的目标节点受力信息和目标节点运行参数，其中，所述待密封装置模型基于所述目标运行信息进行模拟运行；
将所述目标节点受力信息和所述目标节点运行参数同步至机械密封调用子网络，以获得备选机械密封部件；
构建机械密封装置模型，并将所述机械密封装置模型同步拟合至所述待密封装置模型进行部件尺寸偏差分析，获得目标机械密封部件，其中，所述机械密封装置模型为所述备选机械密封部件构建的数字孪生模型；
基于所述目标机械密封部件调用获得部件尺寸约束集；
采用所述目标机械密封部件和所述待密封装置模型进行运行拟合，获得密封接触面集合，其中，所述密封接触面集合中每一密封接触面具有平滑度约束；
加工获得目标机械密封对所述待密封对象进行精准化机械密封处理，其中，所述目标机械密封为以所述部件尺寸约束集合、所述密封接触面集合为约束加工获得。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，构建待密封装置模型，并根据所述目标设计信息在所述待密封装置模型上进行机械密封节点标识，确定目标机械密封节点，其中，所述待密封装置模型为基于所述目标设计信息构建的所述待密封对象的数字孪生模型，所述方法还包括：
构建组成部件孪生模型集合，其中，所述组成部件孪生模型集合为基于所述组成部件尺寸信息集合构建；
根据所述组成部件位置信息集合进行所述组成部件孪生模型集合中组成部件孪生模型的模拟装配，获得所述待密封装置模型；
根据所述目标设计信息进行机械密封节点定位，确定所述目标机械密封节点；
采用机械密封节点标识对所述目标机械密封节点进行标识处理。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述目标节点受力信息和所述目标节点运行参数同步至机械密封调用子网络，以获得备选机械密封部件，所述方法还包括：
构建密封精度约束，其中，所述密封精度约束通过交互所述待密封对象的密封精度需求获得；
获得目标轴径参数，其中，所述目标轴径参数通过对所述目标机械密封节点进行参数采集获得；
交互获得机械密封约束标准，其中，所述机械密封约束标准包括动环内径约束标准、静环内径约束标准和端面比压约束标准；
通过所述机械密封约束标准和所述目标轴径参数进行寻优参数控制，获得所述备选机械密封部件。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，通过所述机械密封约束标准和所述目标轴径参数进行寻优参数控制，获得所述备选机械密封部件，所述方法还包括：
构建机械密封寻优起始，其中，所述机械密封寻优起始包括标准动环内径、标准静环内径和标准端面比压，所述机械密封寻优起始根据所述机械密封约束标准和所述目标轴径参数设定；
构建寻优步长集合，其中，所述寻优步长集合包括动环内径寻优步长、静环内径寻优步长和端面比压寻优步长；
基于所述机械密封寻优起始调用第一寻优方向，并基于所述第一寻优方向在所述寻优步长集合对应调用第一寻优步长；
以所述机械密封寻优起始为寻优基准，根据所述第一寻优步长进行所述第一寻优方向的参数寻优，获得第一机械密封参数；
构建第一优化机械密封参数集，其中，所述第一优化机械密封参数集通过采用所述第一机械密封参数对所述机械密封寻优起始进行对应替换生成；
基于所述第一优化机械密封参数集调用第二寻优方向，并基于所述第二寻优方向在所述寻优步长集合对应调用第二寻优步长；
以所述第一优化机械密封参数集为基准，基于所述第二寻优步长进行所述第二寻优方向的参数寻优，获得第二机械密封参数；
采用所述第二机械密封参数进行所述第一优化机械密封参数集的对应替换，获得第二优化机械密封参数集；
以此类推，获得对应于所述寻优步长集合的机械密封参数集，其中，所述机械密封参数集包括动环内径尺寸参数、静环内径尺寸参数和端面比压控制参数；
基于所述机械密封参数集进行对应机械密封部件调用，获得所述备选机械密封部件。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，构建寻优步长集合，其中，所述寻优步长集合包括东环内径寻优步长、静环内径寻优步长和端面比压寻优步长，所述方法还包括：
构建样本部件尺寸参数集，其中，所述样本部件尺寸参数集包括多组样本动环内径尺寸、样本静环内径尺寸和样本端面比压系数；
预设尺寸关联验证指标集，其中，所述尺寸关联验证指标集包括机械密封泄露率、机械密封摩擦力和机械密封磨损度；
基于所述尺寸关联验证指标集进行所述样本部件尺寸参数集的密封验证，获得样本关联验证数据集；
采用所述样本关联验证数据集进行关联验证，获得多组样本关联系数；
对所述多组样本关联系数进行均值计算，获得目标关联系数；
基于所述目标关联系数进行标准寻优步长的非标优化，获得所述寻优步长集合。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，通过所述机械密封约束标准和所述目标轴径参数进行寻优参数控制，获得所述备选机械密封部件，之前，所述方法还包括：
构建迭代性能合格约束，其中，所述迭代性能合格约束根据所述目标节点受力信息和所述目标节点运行参数设置；
预设迭代频次约束和迭代性能合格约束；
若寻优迭代频次符合所述迭代频次约束，或寻优迭代性能测试结果符合所述迭代性能合格约束，则停止参数寻优。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，加工获得目标机械密封对所述待密封对象进行精准化机械密封处理，之后，所述方法还包括：
采用所述目标机械密封对所述待密封对象进行机械密封，获得目标物理模型；
标识确定密封泄露节点集合，其中，所述密封泄露节点集合基于所述目标物理模型进行密封泄露校验获得；
基于所述目标物理模型进行数字孪生模型重建，获得已密封装置模型；
根据所述已密封装置模型和所述密封泄露节点集合进行机械密封反馈优化。
8.一种精准化机械密封系统，其特征在于，用于执行权利要求1-7中所述的一种精准化机械密封方法中任意一项方法的步骤，所述系统包括：
待密封对象信息获得模块，所述待密封对象信息获得模块用于获得待密封对象的目标设计信息和目标运行信息，其中，所述目标运行信息包括运行参数信息和运行环境信息，所述目标设计信息包括组成部件尺寸信息集合和组成部件位置信息集合；
目标机械密封节点确定模块，所述目标机械密封节点确定模块用于构建待密封装置模型，并根据所述目标设计信息在所述待密封装置模型上进行机械密封节点标识，确定目标机械密封节点，其中，所述待密封装置模型为基于所述目标设计信息构建的所述待密封对象的数字孪生模型；
目标节点信息获得模块，所述目标节点信息获得模块用于模拟运行所述待密封装置模型，获得所述目标机械密封节点的目标节点受力信息和目标节点运行参数，其中，所述待密封装置模型基于所述目标运行信息进行模拟运行；
备选机械密封部件获得模块，所述备选机械密封部件获得模块用于将所述目标节点受力信息和所述目标节点运行参数同步至机械密封调用子网络，以获得备选机械密封部件；
目标机械密封部件获得模块，所述目标机械密封部件获得模块用于构建机械密封装置模型，并将所述机械密封装置模型同步拟合至所述待密封装置模型进行部件尺寸偏差分析，获得目标机械密封部件，其中，所述机械密封装置模型为所述备选机械密封部件构建的数字孪生模型；
部件尺寸约束集获得模块，所述部件尺寸约束集获得模块用于基于所述目标机械密封部件调用获得部件尺寸约束集；
密封接触面集合获得模块，所述密封接触面集合获得模块用于采用所述目标机械密封部件和所述待密封装置模型进行运行拟合，获得密封接触面集合，其中，所述密封接触面集合中每一密封接触面具有平滑度约束；
精准化机械密封处理模块，所述精准化机械密封处理模块用于加工获得目标机械密封对所述待密封对象进行精准化机械密封处理，其中，所述目标机械密封为以所述部件尺寸约束集合、所述密封接触面集合为约束加工获得。
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