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罗茨鼓风机磁性液体密封

罗茨鼓风机磁性液体密封

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在我国石油相对短缺、煤炭相对丰富的能源结构和我国经济与环境可持续发展的战略背景下,我国今后能源发展的重要趋势是发展煤化工,其主要方式就是煤气化制合成气。煤基制油技术是一种先生成合成气(用煤或天然气作原料),然后用合成气制备出甲醇,最后用粗甲醇制备高辛焼值,无硫、无氯的高品质汽油的煤制油技术该技术的应用对部分代替石油产业、改进我国的能源结构、避免甲醇产能过剩等具有现实和长远的意义。而甲醇制汽油技术是煤基制油技术当中技术比较成熟中的一种,最早是在上世纪的70年代由Mobil公司发现通过ZSM-5催化剂可以将甲醇转化为烃类产品。近年来,由于许多企业盲目跟风上马甲醇项目,导致甲醇产能过剩,甲醇的价格一直在低位徘徊,很多企业无法盈利乃至于亏损。在这一背景下,为了解决甲醇产能过剩的问题,一些企业开始另辟溪径,着眼于甲醇制炼烃项目,该项目的一大优点是:在消耗大量甲醇的同时可以得到高附加值的产品。而MTG技术作为甲醇深加工技术中重要的工艺路线之一,可以有效缓解国内甲醇资源产能过剩局面,延伸煤化工产业链,促进煤化工产业的健康可持续发展。

 

对同一种磁性液体来说都是常数,所以朗之万公式只显示出磁性液体M与H之间的关系。当外界无磁场时,磁性液体不呈现磁性;当加一微小磁场时,磁性液体以一恒定的磁化速率开始磁化,在这一段,曲线的线性度很好,许多磁性液体传感器就是利用这一特点建造的;随着外加磁场的继续增强,磁性液体的磁化强度也随之变大,但是很难达到饱和,只是趋向于最大值。当外加磁场减小时,磁性液体的饱和磁化强度也随着不断减小,但是减小的曲线是沿着原来磁场增加的曲线减下来,当磁场强度变为零时,曲线也回归到原点,即没有一般磁性物质的迟滞现象,正是磁性液体的超顺磁性的表现。在某些特定情况下,朗之万函数可以比较实际的描述磁性液体的磁化曲线。

磁性液体密封从不受压的情况到被密封介质的压力慢慢增大直到所加压力超过磁性液体密封的最大耐压值,磁性液体密封失效的过程。具体表现为磁性液体密封不受压力的情况下磁性液体在极靴极齿上的分布状况,从中可看出磁性液体是对称均匆分布的。然后随着压力的增大,迫使第一极齿上的磁性液体向低压侧移动,使磁性液体原来所处的磁场强度发生了变化,借此时增大了的A/f产生的磁场力来平衡所加的压力,形成新的力的平衡,因此我们在中可看到第一极齿处的磁性液体不在是在极齿处的中间线对称分布了,而是往低压区移动了。随着压力的继续增大并且超过第一极齿处磁性液体的最大耐压值时,就会导致该处的磁性液体密封破裂,有少许磁液随着压力被吹到第二极靴处的磁性液体上,而被密封介质也开始进入第一极齿与第二极齿之间的空间。

该实验平台的工作原理是:电机的转轴通过皮带传动的形式将转动传递给曲轴传动机构上的曲轴上,曲轴在转动过程中通过与偏心套的接触力将转动传递给密封件,带动密封件中的轴旋转,实现动密封。压力表显示的是密封腔内气体的压力。通过加工不同的密封件中心轴的方法来获得不同的密封间隙,一般用氛气瓶作为高压气源,减压阀是为了避免加压速度过快导致密封腔的压力过高。实验时,先用氮气瓶向密封腔内充入一定压力的气体,然后关闭氮气瓶阀门,启动电机,通过调节变频器控制电机的输出,进而控制转轴的转速。通过观察压力表的变换来判断密封件的密封性能。在实验前先单独检测密封件的密封性,用氦质谱检漏仪检测无漏点之后再进行磁性液体密封的耐压实验,在耐压实验过程中一旦检漏仪发出气体泄漏警报,则表明磁性液体密封己失效。

安装的时候需要注意的问题是要避免极靴与永磁铁之间产生缝隙,并且要防止永磁铁与极靴的碰撞导致永磁铁破损,安装好后要清理掉在极齿与磁铁内环上的杂质如铁削等。然后将安装在一起的磁性液体密封件装入不导磁的外壳中,安装时要注意的问题是,避免因安装而将装在极靴外环上的0型密封圈切破,最后导致极靴与外壳之间的密封不可靠。_刚开始安装时在用锤子将密封件砸入外壳时,虽然在密封件的上方垫了一块橡胶板,但还是有受力不均匀的情况,因此在敲击过程中总是发生密封圈被切掉一部分或者直接断裂的情况,为了解决这一问题,最终釆用液压机缓缓地将密封件压入外壳,压的过程中无冲击,加压均勾,很好的解决了安装时切密封圈这一问题。图5.7所示为液压机压密封件的过程。

 

首先对罗茨鼓风机上使用磁性液体密封进行了项目论证,确定其可行性后针对在罗茨鼓风机上使用磁性液体密封进行了一些结构上的修改,使磁性液体密封能顺利的安装在鼓风机上,根据磁性液体密封的设计理论对磁性液体密封的各部件进行设计,用Ansys等软件对密封件的静磁场进行了模拟,通过计算算出了密封件的理论耐压值,最后通过实验验证密封的可靠性,比较成功的完成了本项目。下面我们简单总结本论文的结论:(1)根据罗茨鼓风机工作的实际情况,设计了两套密封结构,通过磁性液体密封理论和利用有限元建模模拟密封结构的磁场强度等方法,最终确定了 3极靴加2磁铁的密封结构。(2)为了在罗茨鼓风机上使用磁性液体密封,专门对鼓风机的原始端盖进行了加工设计,并设计选型了相应的一些零部件:轴套、轴承、外壳、螺纹压盖、骨架油封等。(3)运用Ansys仿真软件对极靴的各参数进行了一一研究,得出各参数对耐压能力的影响,并在实验室用相关参数的密封件做了不同间隙下磁性液体密封在静止和旋转时的耐压实验,验证了极靴结构设计理论的正确性。

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