非接触式机械密封性能测试技术

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　　非接触式机械密封指由于流体静压或动压作用，在密封端面间充满一层完整的流体膜迫使密封端面彼此分离，而不存在硬性固相接触的机械密封。非接触式机械密封运行中保持密封环之间的纯流体状态是保证密封性能的根本， 因此需要对运行中密封端面的压力、温度、膜厚等参数进行测量。
　　1、 端面温度
　　密封端面温度可以间接反映密封端面间隙变化。端面温度监测方法主要有三种，分别是热电偶测温法，热电阻测温法和红外测温法。 热电偶因其精度高、测量范围大、体积小，可以容易地埋在密封环中实现多点测量等优点在机械密封端面的测量上得到了广泛的应用。 热电阻响应速度快，精度较高，可应用于机械密封性能实验。 红外测温法由于可以方便地实现非接触式的测量。
　　2、 端面压力
　　正常工作时，非接触式机械密封开启力是端面流体动力或静压的压力。一旦发生端面的接触，其压力分布会发生改变。 因此，通过膜压的检测可以间接观测密封间隙的状态。 由于微型传感器技术的发展，目前常规的方法可以直接在密封的静环上安装微型压力传感器测得了膜压。 也可以通过端面开孔引流方式进行压力测量;对于层流流动，开孔尺寸的影响可以忽略;而对于紊流流动，影响则相当显著。
　　3、 端面间隙
　　密封端面间隙的测量已有较成熟的电容法、 电阻法、电感法、电涡流法等，不再赘述，这里简要介绍超声波法、光干涉法、光纤传感技术和声发射技术。
　　使用超声波测量端面间隙包括被动式和主动式检测;其中，被动式端面声波检测(图 1a)是通过采集密封端面摩擦产生的声波并对其进行处理， 进而获得密封端面接触情况的信息。 主动式超声波检测(图 1b)需要在机械密封的动、 静环背面安装超声波发射器和超声波接收器， 通过分析从发射器到接收器间超声波振幅的变化，得出密封面接触情况的变化，得到密封端面准确的接触情况; 但超声波只能判断机械密封面接触情况，还无法进行准确的定量测量。 另外，如何有效去除环境噪声也是一个难点。



　　光干涉法能够直观地了解表面各处的液膜形状及变化，但是为观测方便，其中一个密封环需采用玻璃，使载荷速度受到限制，且折射率随压力而变化;光干涉法目前主要用于密封基础研究中厚度测量或流场观测，还没有用于机械密封真实工况下的端面间隙测量。
　　光纤位移传感器具有探头直径小，灵敏度高，抗干扰性好等特点， 无论在测量精度还是简便程度上都优于传统传感器， 正逐步取代着传统传感器的位置，因此， 采用光纤位移传感器测量机械密封膜厚是新的发展方向。

　　声发射技术因具有对材料的适用性广， 能够提供实时或连续信息，可用于极端工况环境(如高低温、核辐射、易燃易爆等)等优点而受到重视。 目前，声发射技术在机械密封端面摩擦副接触状态监测的应用研究主要集中在国外。

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