ZJ75型渣浆泵机械密封设计及其热力耦合机制研究

【摘要】： 中国铝业中州分公司的氧化铝两相流物料输送渣浆泵使用的是填料密封。在生产过程当中，填料密封使用寿命短，经常需要更换，这大大降低生产效率，给公司带来了很大的经济损失。同时填料密封的密封效果差，泄漏严重，造成原料流失浪费，污染了工作环境。本文对该公司KC150渣浆泵的密封进行研究，针对氧化铝两相流渣浆泵特殊工况设计了一种新型的机械密封装置ZJ75。 机械密封运转时所处的工况有边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦三种。文中对机械密封的三种摩擦状态进行理论分析，论述了几种判断摩擦状态的方法，分析了ZJ75型机械密封在正常运转情况下的摩擦工况。 介绍了求解稳态温度场的有限元法，运用有限元软件Ansys对ZJ75型机械密封温度场进行了分析计算，并根据计算结果选择辅助密封材料。 结合温度场的分析结果，利用Ansys的耦合分析功能，对机械密封进行了热力耦合分析，得出了机械密封在正常工作条件下的应力分布以及变形的数值计算结果。计算结果表明，机械密封的变形量十分微小，不会导致介质中的固体悬浮颗粒进入密封面之间产生磨粒磨损而破坏密封装置。 本文还进行了电机启动阶段的瞬态热力耦合分析，根据分析结果提出了减少密封环表面发生热裂的几项措施。 通过进行现场试验，证实了ZJ75机械密封正常运转时的摩擦状态和温度值与理论分析相一致。从试验结果可以看出，机械密封工作性能良好。本文关于氧化铝两相流输送渣浆泵机械密封装置的研究具有一定的理论意义和实用价值。