罗茨鼓风机磁性液体密封的研究

摘要

罗茨鼓风机作为甲醇制汽油工艺中的循环气输送装置，主要输送C1-C4的轻烃类气体，具有易燃易爆的特性。在醇制油行业，鼓风机输送的有毒有害气体要求零泄漏，以免发生生产事故。大量的罗茨鼓风机普遍采用迷宫密封和填料密封，但两者都不能实现零泄漏，传统密封不能满足零泄漏、高可靠性的要求，所以本课题决定对用在罗茨鼓风机上的密封结构进行设计和改进，采用磁性液体密封，使设计的磁性液体密封件能满足要求。
　　针对这一目标，完成了以下研究工作:
　　(1)首先对原有的鼓风机的某些部件的结构进行了修改，然后根据罗茨鼓风机的工况要求，依照磁性液体密封的设计原则，设计了极靴、磁铁等零件，提出2种可行的磁性液体密封件的具体结构。
　　(2)根据电磁场的有关理论，运用有限元软件Ansys对密封件进行了静态磁场的仿真分析，专门得出轴与极靴间隙处的磁场分布，并结合理论知识计算得到两种磁性液体密封结构的最大耐压值并得出较好的密封结构。
　　(3)利用已有的实验件初步做了磁性液体密封在不同间隙下的轴静止与旋转时的耐压实验，对所设计的密封件进行实物加工并安装，探讨了相关零部件在安装过程中遇到的问题，并给出了解决方法。安装完实物后做了静密封耐压实验和现场试车实验。根据实验时所遇到的问题专门设计了一种提高密封可靠性的装置，很好的解决了问题。实验结果表明:醇制油用罗茨鼓风机上应用磁性液体密封能实现零泄漏。
　　总之，作者很好的用磁性液体密封解决了罗茨鼓风机的泄漏问题。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 选题背景及意义

1．2 磁性液体密封研究现状分析

1．2．1 磁性液体简介

1．2．2 磁性液体密封原理及特点

1．2．3 磁性液体密封的发展及研究现状

1．2．4 罗茨鼓风机与磁性液体密封的关系

1．3 本课题研究内容

2 磁性液体密封理论

2．1 磁性液体的磁化强度

2．2 磁性液体运动方程的基本形式

2．3 磁性液体Bernoulli方程

2．3．1 Bernoulli方程的简化

2．3．2 边界条件的确立

2．3．3 磁性液体密封的耐压公式

2．3．4 密封结构密封耐压能力的计算

2．4 高转速情况下的磁性液体Bernoulli方程

2．5 磁性液体密封消耗功率的计算

2．6 磁性液体密封的失效机理

3 罗茨鼓风机密封方案的设计

3．1 罗茨鼓风机原有密封形式

3．2 罗茨鼓风机磁性液体密封方案

3．2．1 端盖的修改设计图

3．2．2 轴套的设计图

3．2．3 磁性液体密封件外壳的设计图

3．2．4 螺纹压盖的设计

3．2．5 轴承的设计

3．2．6 磁性液体密封方案的设计

3．3 本章小结

4 磁性液体密封件的设计及磁场仿真

4．1 极靴的设计

4．1．1 基于Ansys研究极齿参数对耐压能力的影响

4．1．2 极靴具体设计

4．2 永久磁铁的设计

4．2．1 永磁材料的选择

4．2．2 永久磁铁形状的确定

4．3 密封件耐压能力的计算

4．4 本章小结

5 实验验证

5．1 极靴参数对磁性液体密封耐压能力影响的实验研究

5．2 现场实验验证

5．2．1 磁性液体密封件在罗茨鼓风机上的安装

5．2．2 磁性液体密封件现场试车实验

5．3 提高密封装置可靠性的方法

5．4 本章小结

6 结论

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

学位论文数据集