智能型机械密封系统及其实现方法技术方案

本发明专利技术提供了一种智能型机械密封系统，包括密封设备、感知设备、分析设备、交互设备和调控设备。感知设备能够实时获取密封设备运行时的多种物理量，并发送至分析设备进行计算分析。交互设备实现感知设备、分析设备、交互终端和调控设备之间的信息交互。密封设备中的密封环包括静环和动环，静环完全固定安装于主机，使得感知设备和调控设备的安装结构简单、工作稳定可靠。本发明专利技术还提供了应用于上述智能型机械密封系统的实现方法，分析设备能够根据感知设备收集到的运行参数对密封设备的状态进行判断，通过交互设备发送至交互终端，能够方便相关人员及时发现密封设备的故障，或根据参数提前预判避免故障的发生。

Intelligent Mechanical Seal System and Its Realization

【技术实现步骤摘要】
智能型机械密封系统及其实现方法
本专利技术涉及机械密封装置领域，特别是涉及一种智能型机械密封系统及其实现方法。
技术介绍
机械密封是一种端面动密封装置，其需要在维持低泄漏或无泄漏的同时，降低或消除摩擦副(由相对运动的两端面及流体介质形成)的摩擦磨损以延长寿命。由于原理复杂、结构紧凑，机械密封在使用中呈现出多种问题：一是无预兆的失效，失效风险无法通过寿命和性能表现来进行估计；二是故障诊断困难，无法对故障原因做出准确的分析；三是宽工况范围适应性差，加工和装配过程中的微小误差和工况参数的变化等都可能对密封造成明显的影响。
技术实现思路
基于此，有必要针对目前的机械密封装置所存在的失效无法预估、故障诊断困难和宽工况范围适应性差的问题，提供一种智能型机械密封系统及其实现方法。上述目的通过下述技术方案实现：一种智能型机械密封系统，包括主机，还包括：密封设备，包括腔壳、轴套和密封环，所述腔壳固定连接于所述主机的壳体，所述轴套固定连接于所述主机的转轴，所述腔壳和轴套之间形成腔体；所述密封环设置于所述腔壳和轴套之间，所述密封环包括动环、静环和静环座，所述静环座固定连接于所述腔壳，所述静环固定连接于所述静环座，所述动环浮动连接于所述轴套；所述动环和静环相对的端面为密封端面，所述密封环将所述腔体分割为高压腔和低压腔，并限制高压腔内密封介质向低压腔流动；感知设备，所述感知设备获取所述密封设备中的物理量信息，并将所述信息转化为信号传递给交互设备；分析设备，所述分析设备接收来自于所述交互设备的信号，并对所述信号进行处理，将处理后的信号返回至所述交互设备；交互设备，所述交互设备能够在所述感知设备、分析设备和交互终端之间进行信号传递；调控设备，所述调控设备接收来自于所述交互设备的信号，并根据所述信号改变密封设备的状态。在其中一个实施例中，所述轴套设有安装阶梯，所述安装阶梯包括与所述轴套径向平行的第一安装面和垂直于所述第一安装面的第二安装面，所述第一安装面和所述动环之间设有弹簧，所述第二安装面和所述动环之间设有第一副密封。在其中一个实施例中，所述静环靠近所述低压腔一侧设置有第一安装孔，所述第一安装孔为螺纹孔，所述感知设备通过螺纹件固定于所述第一安装孔内。在其中一个实施例中，所述静环座与腔壳之间设置有柔性垫片。在其中一个实施例中，所述调控设备包括设置于所述腔壳上的流量控制阀、设置于所述腔壳内的第一通道、设置于所述静环座内的第二通道、设置于所述静环内的第三通道和设置于所述静环密封端面上的均压槽，密封介质依次通过所述流量控制阀、第一通道、第二通道和第三通道，进入所述均压槽；所述流量控制阀能够控制流经其的密封介质的流量。在其中一个实施例中，所述密封介质为气体或液体。本专利技术还提供了一种应用于上述智能型机械密封系统的实现方法，包括以下步骤：S100，所述感知设备收集所述密封设备的实际运行参数，发送至所述交互设备；S200，所述交互设备接收所述感知设备发送的密封设备运行参数，以及来自主机的运行参数，一并发送至所述分析设备；S300，所述分析设备根据S200当中的运行参数，判断所述密封端面是否有杂质混入密封介质，并将判断结果发送至所述交互设备；S400，所述分析设备根据S200当中的运行参数，判断所述密封端面是否产生固体接触摩擦和固体接触摩擦的强度，并将判断结果发送至所述交互设备；S500，所述分析设备根据S200当中的运行参数，判断所述密封设备的受力情况、运动情况和所述密封端面的变形情况，并将判断结果发送至所述交互设备；S600，所述交互设备将步骤S300-S500的判断结果发送至交互终端。在其中一个实施例中，步骤S400还包括以下步骤：S410，如果发生固体接触摩擦，则进行步骤S420，否则进行步骤S490；S420，判断固体接触摩擦发生的位置，若固体接触摩擦发生位置相对固定，则进行步骤S430；S430，判断结果为静环倾斜导致固体接触摩擦；S440，判断结果为动环倾斜导致固体接触摩擦。在其中一个实施例中，所述智能型机械密封系统还包括调控设备，步骤S400还包括以下步骤：S435，调节固体接触摩擦发生处的调控设备，使得固体接触摩擦发生处的密封介质压强提高；S445，调节所有调控设备，使得密封端面处密封介质整体压强提高。在其中一个实施例中，步骤S500还包括以下步骤：S510，设定一组动力学误差参数，调整该组误差参数当中某一个或某几个参数的值，根据不同误差参数的值并结合部分密封设备状态参数计算出多组理论运行参数；S520，将步骤S510计算得出的多组理论运行参数与步骤S100当中的实际运行参数进行对比，并计算差异度；S530，若某组动力学误差参数计算得到的理论运行参数与实际运行参数差异度小于预设阈值，则判断该组动力学误差参数即为密封设备的实际动力学误差参数。在其中一个实施例中，所述动力学误差参数包括静环倾角、动环零位移支撑力矩、总体锥度、静环双峰波度幅值、静环双峰波度相位、动环双峰波度幅值和动环双峰波度相位；所述密封设备状态参数包括输入转速、高压腔压强和低压腔压强。在其中一个实施例中，所述智能型机械密封系统还包括调控设备，所述步骤S500还包括：步骤S540，根据步骤S530得出的实际动力学误差参数，通过所述调控设备对密封设备进行调整，消除动力学误差对密封设备的影响。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种智能型机械密封系统，包括密封设备、感知设备、分析设备和交互设备，感知设备能够实时获取密封设备运行时的多种物理量，并发送至分析设备进行运算分析，交互设备实现感知设备、分析设备和交互终端之间的信息交互。密封设备当中的密封环包括静环和动环，静环完全固定安装于主机，能够方便安装感知设备，使得感知设备的结构简单、测量准确、工作稳定可靠。本专利技术还提供了一种应用于上述智能型机械密封系统的实现方法，分析设备能够根据感知设备收集到的运行参数对密封设备的异常进行判断，并通过交互设备发送至交互终端，能够方便相关人员及时发现密封设备的故障，或根据参数提前预判避免故障的发生。附图说明图1为本专利技术一实施例提供的智能型机械密封系统的密封结构示意图；图2为本专利技术一实施例提供的密封设备的结构示意图；图3为本专利技术一实施例提供的密封设备另一方向截面的结构示意图；图4为本专利技术一实施例提供的智能型机械密封系统的径向剖视图；图5为本专利技术一实施例提供的智能型机械密封系统中动环的结构示意图；图6为本专利技术一实施例提供的智能型机械密封系统的结构关系图；图7为本专利技术一实施例提供的智能型机械密封系统实现方法中数值孪生模型的输入输出示意图。其中：密封设备100；腔壳110；轴套120；第一安装面121；第二安装面122；动环131；静环132；静环座133；弹簧134；副密封135；第一安装孔136；螺纹件137；高压腔141；低压腔142；柔性垫片150；感知设备200；调控设备300；第一通道320；第二通道330；第三通道340；均压槽350；主机轴900。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本文中为组件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能型机械密封系统，包括主机，其特征在于，还包括：密封设备，包括腔壳、轴套和密封环，所述腔壳固定连接于所述主机的壳体，所述轴套固定连接于所述主机的转轴，所述腔壳和轴套之间形成腔体；所述密封环设置于所述腔壳和轴套之间，所述密封环包括动环、静环和静环座，所述静环座固定连接于所述腔壳，所述静环固定连接于所述静环座，所述动环浮动连接于所述轴套；所述动环和静环相对的端面为密封端面，所述密封环将所述腔体分割为高压腔和低压腔，并限制高压腔内密封介质向低压腔流动；感知设备，所述感知设备获取所述密封设备中的物理量信息，并将所述信息转化为信号传递给交互设备；分析设备，所述分析设备接收来自于所述交互设备的信号，并对所述信号进行处理，将处理后的信号返回至所述交互设备；交互设备，所述交互设备能够在所述感知设备、分析设备和交互终端之间进行信号传递；调控设备，所述调控设备接收来自于所述交互设备的信号，并根据所述信号改变密封设备的状态。

【技术特征摘要】
1.一种智能型机械密封系统，包括主机，其特征在于，还包括：密封设备，包括腔壳、轴套和密封环，所述腔壳固定连接于所述主机的壳体，所述轴套固定连接于所述主机的转轴，所述腔壳和轴套之间形成腔体；所述密封环设置于所述腔壳和轴套之间，所述密封环包括动环、静环和静环座，所述静环座固定连接于所述腔壳，所述静环固定连接于所述静环座，所述动环浮动连接于所述轴套；所述动环和静环相对的端面为密封端面，所述密封环将所述腔体分割为高压腔和低压腔，并限制高压腔内密封介质向低压腔流动；感知设备，所述感知设备获取所述密封设备中的物理量信息，并将所述信息转化为信号传递给交互设备；分析设备，所述分析设备接收来自于所述交互设备的信号，并对所述信号进行处理，将处理后的信号返回至所述交互设备；交互设备，所述交互设备能够在所述感知设备、分析设备和交互终端之间进行信号传递；调控设备，所述调控设备接收来自于所述交互设备的信号，并根据所述信号改变密封设备的状态。2.根据权利要求1所述的智能型机械密封系统，其特征在于，所述轴套设有安装阶梯，所述安装阶梯包括与所述轴套径向平行的第一安装面和垂直于所述第一安装面的第二安装面，所述第一安装面和所述动环之间设有弹簧，所述第二安装面和所述动环之间设有第一副密封。3.根据权利要求1所述的智能型机械密封系统，其特征在于，所述静环靠近所述低压腔一侧设置有第一安装孔，所述第一安装孔为螺纹孔，所述感知设备通过螺纹件固定于所述第一安装孔内。4.根据权利要求1所述的智能型机械密封系统，其特征在于，所述静环座与腔壳之间设置有柔性垫片。5.根据权利要求1-4中任一项所述的智能型机械密封系统，其特征在于，所述调控设备包括设置于所述腔壳上的流量控制阀、设置于所述腔壳内的第一通道、设置于所述静环座内的第二通道、设置于所述静环内的第三通道和设置于所述静环密封端面上的均压槽，密封介质依次通过所述流量控制阀、第一通道、第二通道和第三通道，进入所述均压槽；所述流量控制阀能够控制流经其的密封介质的流量。6.根据权利要求1所述的智能型机械密封系统，其特征在于，所述密封介质为气体或液体。7.一种基于权利要求1-6中任一项所述的智能型机械密封系统实现方法，其特征在于，包括以下步骤：S100，所述感知设备收集所述密封设备的实际运行参数，发送至所述交互设备；S200，所述交互设备接收所述感知设备发送的密封设备运行参数，以及来自主机的运行参数，一并发送至所述分析设备；S300，所述分析设备根据S2...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄伟峰，刘向锋，尹源，刘莹，李永健，李德才，王子羲，贾晓红，郭飞，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11