一种机械密封状态监测装置的制作方法

本发明涉及流体密封状态监测技术领域，特别涉及一种机械密封状态监测装置。

背景技术：

机械密封是一种广泛应用于旋转机械的油封装置，常用于一些工作环境比较恶劣的场合，依靠垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的效果。通常情况下，机械密封的使用性能难以预测，一旦失效造成的停产、安全事故、环境污染等方面的损失，往往是重大的甚至是灾难性的。特别是对一些工作在石油化工和核能等领域的关键设备，其机械密封失效造成的损失将是无法估量的。因此除了开发安全可靠的机械密封装置外，更主要的措施是开发相应的机械密封监控技术，在线实时监测密封端面的动态信息，指导预测性维修。

机械密封端面的动态信息对正确判断机械密封的运行状态，控制机械密封正常运行起着非常重要的指导作用。综合目前国内外研究进展，本发明提出一种机械密封状态监测装置，可实时监测密封端面闭合力及端面闭合力均匀性、端面温度、端面摩擦扭矩，端面振动状态，通过信号时-频域分析，从而判断密封端面是否处于正常工作状态，并指导预测性维修。

技术实现要素：

本发明通过建立一种机械密封在线测量装置，综合判断机械密封端面运行健康状态，指导预测性维修。

为了达到上述目的，本发明涉及一种机械密封状态监测装置，包括：静环、静环座、静环座密封圈、端面闭合力传感器、端面温度传感器、端面摩擦扭矩传感器、端面加速度传感器和机械密封压盖。

所述机械密封压盖沿周向设有八个均匀分布的台阶孔，四个周向分布的第一通孔，四个周向分布的第二通孔，还有一个位于两个第二通孔中间的第三通孔，以及一个安装密封圈的环形槽，一个机械密封压盖榫。

所述机械密封压盖在环形槽靠近机械密封端面方向均匀切薄1-2mm。环形槽后1-2mm处有一45°倒角，保证以环形槽后的结构为支点，静环座能够随动环和静环无时间凝滞摆动。

所述静环沿周向均匀分布有四个孔，孔深至密封端面0.5-1mm处。

所述静环座贴合静环密封圈放于静环上，保证静环密封圈受挤压变形产生密封面。

所述机械密封压盖榫插入静环防转槽中，机械密封压盖靠近密封端面侧与静环座远离密封端面侧贴合。

所述静环座密封圈安装于机械密封压盖的环形槽内，保证静环座密封圈受挤压可变形，并在静环座与机械密封压盖之间形成密封面。

所述端面密封传感器安装于机械密封压盖的台阶孔处，传感器数据传输线由台阶孔后孔伸出。

所述端面温度传感器安装于静环深孔处，均匀埋设四个热电偶型温度传感器。端面温度传感器的数据传输线由机械密封压盖的第二通孔伸出。

所述端面加速度计粘结或吸附在静环座上，数据传输线由对应位置的机械密封压盖的第三通孔伸出。

所述端面摩擦扭矩传感器安装于摩擦扭矩传感器压盖榫结构处，数据传输线由相应位置的机械密封压盖上的第二通孔伸出。

所述静环座的位置关系确定后，安装于八个均匀分布端面闭合力面测量微型测力传感器上，并能够随动环和静环端面摆动自适应调整，端面闭合力作用在静环并传递到静环座上，动环每旋转一周，八个端面闭合力面测量微型测力传感器能够测出八个方向的闭合力大小，每个闭合力大小的动态分布能够反映动环和静环端面接触受力均匀性。

所述机械密封压盖压盖榫与环形槽传递连接，静环的扭矩能够直接传递至榫结构。

所述端面摩擦扭矩传感器设计完成后要经过可测性评估和验证，测量量程为0～1n·m级，要求灵敏度高、精度高、抗干扰能力强。

所述端面温度传感器采用温度补偿设计，提高测量精度。

所述与密封相关的信号包括：端面闭合力信号、端面温度信号、端面摩擦扭矩信号和静环振动信号。

本发明和已有技术相比具有如下有益效果：

利用压力传感器、温度传感器、加速度传感器、摩擦扭矩传感器多角度测量，通过数据处理单元整合，从多个方面反应机械密封的端面运行状态，解决了机械密封性能的在线监测难题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术中所需要使用的附图做简单介绍。

图1为机械密封在线监测系统剖面图a；

图2为机械密封在线监测系统剖面图b；

图3为机械密封在线监测系统剖面图c；

图4为机械密封静环结构示意图；

图5为机械密封压盖结构示意图；

图6为机械密封端面压力测量均匀性示意图。

图7为本机械密封端面信号采集示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施例，对本发明做进一步说明：

一种机械密封在线监测装置，如图1-3所示，构成该装置包括：

静环1、静环座2、静环座密封圈3、机械密封压盖4、端面闭合力传感器5、端面摩擦扭矩传感器6、端面温度传感器7和端面加速度传感器8。

所述静环1，如图4所示，孔102深深至密封端面0.5-1mm处，与防转槽101位置错开。

所述静环座2与静环密封圈贴合放于静环1上，要求静环密封圈可受挤压变形产生密封面。

所述静环座密封圈3放入机械密封压盖4的环形槽406处，如图5所示，要求静环座密封圈3可受挤压变形产生密封面。

如图5所示，所述机械密封压盖4，通孔401沿机械密封压盖周向分布。

如图5所示，所述机械密封压盖4，设计有一个摩擦扭矩传感器压盖榫402，该结构高度与面积均小于静环1的防转槽101。

如图5所示，所述机械密封压盖4，台阶孔403沿机械密封端盖周向分布。台阶孔中心位置靠近静环座2后端面中心圆。

如图5所示，所述机械密封压盖4，通孔404沿机械密封压盖周向分布。

如图5所示，所述机械密封压盖4，在406处设计有一环形槽，环形槽靠近机械密封端面方向均匀切薄1-2mm。环形槽后1-2mm处有一45°倒角405。保证以环形槽后的结构为支点，静环座能够随动环和静环无时间凝滞摆动。

如图5所示，所述机械密封压盖4的摩擦扭矩传感器压盖榫402与静环1的防转槽101传递连接。

如图1所示，所述端面闭合力传感器5放入机械密封压盖4的台阶孔403处，端面闭合力传感器的数据传输线由台阶孔小孔伸出。八个端面闭合力传感器能够随动环和静环端面摆动自适应调整，端面闭合力作用在静环并传递到静环座上，动环每旋转一周，八个端面闭合力面测量微型测力传感器测出八个方向的闭合力大小，如图6所示闭合力大小的动态分布能够反映动环和静环端面接触受力均匀性。

如图1所示，所述端面温度传感器6，安装在在静环1的孔102处，数据传输线由机械密封压盖4通孔404伸出，用于测量端面温度；采用温度补偿设计，提高测量精度。

如图2所示，所述端面摩擦扭矩传感器7粘贴在机械密封压盖4的压盖榫402处，传感器设计完成后要经过可测性评估和验证，测量量程为0～1n·m级，要求灵敏度高、精度高、抗干扰能力强。

如图3所示，所述端面加速度传感器8吸附或粘结在静环1上，传输数据线由孔407伸出，用以测量静环1的轴向振动加速度。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚说明本发明所做的举例，而非是本发明的实施方式的限定。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的技术上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有实施方式予以穷举。而这些属于本发明的实质精神所引申的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。