CN117606538A - 核主泵机械密封的密封面检测方法 - Google Patents
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Abstract
本公开属于核电技术领域，具体涉及一种核主泵机械密封的密封面检测方法。本公开的核主泵机械密封的密封面检测方法，在核主泵机械密封试验台工作状态下，对核主泵第三级机械密封面的液膜厚度和温度进行测量。通过安装在静环插入件上的位移传感器和温度传感器，测量机械密封工作时静环插入件与静环座(其中，静环座与静环连接成一体)之间的位移变化和静环座上表面的温度变化，由此间接反映密封端面间的液膜厚度值和温度值。本公开的试验台及其密封面检测方法广泛适用于核主泵流体动压型机械密封可靠性提升研究、验证，为核主泵机械密封的设计、制造、检验、安装提供了一种直接验证手段。
Description
技术领域
本发明属于核电技术领域，具体涉及一种核主泵机械密封的密封面检测方法。
背景技术
流体动压型核主泵机械密封作为核主泵的核心部件，它的稳定性及安全性直接影响了核主泵是否能够长期、稳定、高效的运行。
核主泵机械密封的工作原理是靠一对垂直泵轴作相对滑动的端面(静环与动环)在流体压力和补偿机构的弹力作用下保持贴合并配以辅助密封而起到密封作用。静态下动环与静环是紧密贴合的，工作时在介质压力作用下密封端面之间形成一个微小的缝隙，当有压介质通过该缝隙时，会形成极薄的液膜，并形成阻力，阻止介质向外泄漏，同时使密封端面得以润滑，延长密封端面的使用寿命。密封端面间的液膜厚度直接影响机械密封使用效果：液膜过厚，被密封的有压介质会过量泄漏；液膜过薄，密封端面间的摩擦会增大，温度升高，缩短密封的使用寿命。核主泵工作时机械密封密封面液膜厚度和温度变化受介质特性、工作条件(如密封面压力、温度)、材料特性、应用环境等诸多因素影响，无法精确地理论计算和预先判定，需要一种液膜检测方法，以准确的测量出主泵运行时机械密封端面间的液膜厚度和温度，有助于更好的评估机械密封的工作状态，分析机械密封的工作原理，调整其安装尺寸，使之处于最佳的工作状态下。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，提供了一种核主泵机械密封的密封面检测方法。
根据本公开实施例的一方面，提供一种核主泵机械密封试验台密封面检测方法，所述方法包括：
步骤11，打开核主泵机械密封的上端盖，取出静环插入件；
步骤12，在静环座上端面上方靠近静环插入件外侧边缘的第一位置安装位移传感器，位移传感器下端部与静环座上端面间隔预设的间隙值；
步骤13，在静环座上端面上方靠近静环插入件外侧边缘的第二位置安装位移传感器温度传感器，温度传感器的测温头接触静环座上端面，且第一位置不同于第二位置；
步骤14，将位移传感器和温度传感器的数据线连接到试验台外部上位机；
步骤15，回装所述静环插入件和上端盖，待试验台启动并运行平稳后，通过上位机读取和记录密封面液膜厚度和液膜温度。
在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
步骤21，在上端盖和静环插入件正对静环座边缘的位置沿轴向加工安装孔；
步骤22，加工测长度为l的测量杆；
步骤23，在核主泵机械密封试验台按正常装配顺序安装完成后，将测量杆插入安装孔中，测量得到安装孔下开口端部与上端盖上表面之间的距离b，以及上端盖上表面到测量杆顶端的距离a，并确定静环插入件底端与静环座的距离d＝l-a-b；
步骤24，根据位移传感器的测量距离，确定位移传感器下端部到静环座上端面之间的间隙值c＝d-e，c与测量距离一致，e为调整参数；
步骤25，根据间隙值c完成位移传感器的安装。
在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
步骤31，根据测得到d，完成温度传感器的安装，使得温度传感器的测温头接触静环上端面。
在一种可能的实现方式中，根据下式处理位移传感器采集的测量值s，得到位移值t，t＝s/10000×0.5，位移值用于表征密封面液膜厚度。
在一种可能的实现方式中，温度传感器包括温度仪表，用于实时显示温度传感器采集的温度数据，位移传感器包括位移仪表，用于实时显示位移传感器采集的数据。
本公开的有益效果在于：本公开的核主泵机械密封的密封面检测方法，在核主泵机械密封试验台工作状态下，对核主泵第三级机械密封面的液膜厚度和温度进行测量。通过安装在静环插入件上的位移传感器和温度传感器，测量机械密封工作时静环插入件与静环座(其中，静环座与静环连接成一体)之间的位移变化和静环座上表面的温度变化，由此间接反映密封端面间的液膜厚度值和温度值。本公开的试验台及其密封面检测方法广泛适用于核主泵流体动压型机械密封可靠性提升研究、验证，为核主泵机械密封的设计、制造、检验、安装提供了一种直接验证手段。
附图说明
图1是根据一示例性实施例示出的一种核主泵机械密封试验台的轴向剖视图。
图2是图1中A区域中插入测量杆的示意图。
图3是图1中A区域中插入位移传感器的示意图。
图4是图1中A区域中插入温度传感器的示意图。
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.下轴套；13.下轴承箱体压盖；14.皮带；15.泵端皮带轮；
16.上轴套；17.上轴承端盖；18.静环；19.动环；20.泵端支架；
21.泵端皮带轮轴承；22.联轴器；23.静环插入件；24.静环座；
25.电涡流传感器；26.温度传感器；27.测量杆。
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。
本公开的核主泵机械密封的密封面检测方法应用于核主泵机械密封试验台，图1是根据一示例性实施例示出的一种核主泵机械密封试验台的轴向剖视图，如图1所示，核主泵机械密封试验台包括：上轴承箱体压盖1、上轴承2、上轴承箱体3、上端盖4、泵轴5、机械密封6、密封体7、下端盖8、下轴承箱体9、下轴承端盖10、下轴承11、下轴套12、下轴承箱体压盖13、皮带14、泵端皮带轮15、上轴套16、上轴承端盖17、静环18、动环19、泵端支架20、泵端皮带轮轴承21、联轴器22，上述组件按照相关技术中核主泵机械密封的安装方式相互配合组装。
参见图1，多对静环18和动环19通过补偿机构垂直于泵轴5的轴线环绕在泵轴5外侧，核主泵机械密封的工作原理是靠每对静环18和动环19作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力作用下保持贴合并配以辅助密封而起到密封作用。核主泵静态下，动环19与静环18是紧密贴合的。核主泵工作时，在介质压力作用下动环19与静环18的密封端面之间形成一个微小的缝隙，当有压介质通过该缝隙时，会形成极薄的液膜，并形成阻力，阻止介质向外泄漏，同时使密封端面得以润滑，延长密封端面的使用寿命。
参见图1至图4，本公开的方法可以包括：
步骤11，打开核主泵机械密封的上端盖，取出静环插入件；
步骤12，在静环座上端面上方靠近静环插入件外侧边缘的第一位置安装位移传感器，位移传感器下端部与静环座上端面间隔预设的间隙值；
步骤13，在静环座上端面上方靠近静环插入件外侧边缘的第二位置安装位移传感器温度传感器，温度传感器的测温头接触静环座上端面，且第一位置不同于第二位置；
步骤14，将位移传感器和温度传感器的数据线连接到试验台外部上位机(图中未示出)；
步骤15，回装所述静环插入件和上端盖，待试验台启动并运行平稳后，通过上位机读取和记录密封面液膜厚度和液膜温度。
需要说明的是，可以根据测量的需要选择适合的位移传感器(位移传感器可以例如为电涡流传感器)和温度传感器(温度传感器可以例如为热电偶传感器)，本公开对位移传感器和温度传感器的类型不做限定。
在由于位移传感器与被测件之间需要设置一定距离的间隙(例如，涡流位移传感器与被测件之间的间隙为0.05～0.55mm)，为了准确地测量出位移传感器安装位置，在上端盖和静环插入件正对静环座边缘的位置沿轴向加工安装孔，并加工测量杆，参见图2，测量杆的长度为l，在核主泵机械密封试验台按正常装配顺序安装完成后，将测量杆插入安装孔中，测量得到安装孔下开口端部与上端盖上表面之间的距离b，以及上端盖上表面到测量杆顶端的距离a，通过已知的l值、a值、b值，计算出静环插入件底端与静环座的距离d，即：d＝l-a-b，这样，可以根据位移传感器的检测特性和测量距离，将位移传感器下端部到静环座上端面之间的间隙值c值控制在要求范围内，c＝d-e(其中，c为间隙值，e为调整参数，涡流位移传感器设定间隙值c＝d-0.3mm)，然后如图3所示，根据确定的间隙值，完成位移传感器的安装。
温度传感器的测温头需要与被测件接触才能准确测量出温度，在计算出静环插入件与静环座之间的距离d后，确定温度传感器的具体安装位置，并根据d确认温度传感器测温头的安装深度，以确保温度传感器的测温头接触静环上端面，然后如图4所示，再将温度传感器固定在静环插入件上。
电涡流传感器或温度传感器安装完成后，测量信号线从上端盖侧孔引出后连接到上位机的显示和存储设备。启动核主泵机械密封试验台，运行平稳后进行检测和记录。
在一种应用示例中，位移传感器在某一压力下测量的位移值经过换算得到：位移值＝测量数据/10000mv×0.5mm。
换算后得到位移值如表1所示：
表1
在另一种应用示例中，温度测量值可以直接在仪表读出，测量值可以记录如表2所示：
本公开的核主泵机械密封的密封面检测方法，在核主泵机械密封试验台工作状态下，对核主泵第三级机械密封面的液膜厚度和温度进行测量。通过安装在静环插入件上的位移传感器和温度传感器，测量机械密封工作时静环插入件与静环座(其中，静环座与静环连接成一体)之间的位移变化和静环座上表面的温度变化，由此间接反映密封端面间的液膜厚度值和温度值。本公开的试验台及其密封面检测方法广泛适用于核主泵流体动压型机械密封可靠性提升研究、验证，为核主泵机械密封的设计、制造、检验、安装提供了一种直接验证手段。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (5)
1.一种核主泵机械密封试验台密封面检测方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤11，打开核主泵机械密封的上端盖，取出静环插入件；
步骤12，在静环座上端面上方靠近静环插入件外侧边缘的第一位置安装位移传感器，位移传感器下端部与静环座上端面间隔预设的间隙值；
步骤13，在静环座上端面上方靠近静环插入件外侧边缘的第二位置安装位移传感器温度传感器，温度传感器的测温头接触静环座上端面，且第一位置不同于第二位置；
步骤14，将位移传感器和温度传感器的数据线连接到试验台外部上位机；
步骤15，回装所述静环插入件和上端盖，待试验台启动并运行平稳后，通过上位机读取和记录密封面液膜厚度和液膜温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
步骤21，在上端盖和静环插入件正对静环座边缘的位置沿轴向加工安装孔；
步骤22，加工测长度为l的测量杆；
步骤23，在核主泵机械密封试验台按正常装配顺序安装完成后，将测量杆插入安装孔中，测量得到安装孔下开口端部与上端盖上表面之间的距离b，以及上端盖上表面到测量杆顶端的距离a，并确定静环插入件底端与静环座的距离d＝l-a-b；
步骤24，根据位移传感器的测量距离，确定位移传感器下端部到静环座上端面之间的间隙值c＝d-e，c与测量距离一致，e为调整参数；
步骤25，根据间隙值c完成位移传感器的安装。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
步骤31，根据测得到d，完成温度传感器的安装，使得温度传感器的测温头接触静环上端面。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据下式处理位移传感器采集的测量值s，得到位移值t，t＝s/10000×0.5，位移值用于表征密封面液膜厚度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，温度传感器包括温度仪表，用于实时显示温度传感器采集的温度数据，位移传感器包括位移仪表，用于实时显示位移传感器采集的数据。
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