羅茨鼓風機磁性液體密封

羅茨鼓風機磁性液體密封

山東錦工有限公司是一家專業生產羅茨鼓風機、羅茨真空泵、回轉風機等機械設備公司，位于有“鐵匠之鄉”之稱的山東省章丘市相公鎮，近年來，錦工致力于新產品的研發，新產品雙油箱羅茨鼓風機、水冷羅茨鼓風機、油驅羅茨鼓風機、低噪音羅茨鼓風機，贏得了市場好評和認可。

在我國石油相對短缺、煤炭相對豐富的能源結構和我國經濟與環境可持續發展的戰略背景下，我國今后能源發展的重要趨勢是發展煤化工，其主要方式就是煤氣化制合成氣。煤基制油技術是一種先生成合成氣（用煤或天然氣作原料），然后用合成氣制備出甲醇，最后用粗甲醇制備高辛焼值，無硫、無氯的高品質汽油的煤制油技術該技術的應用對部分代替石油產業、改進我國的能源結構、避免甲醇產能過剩等具有現實和長遠的意義。而甲醇制汽油技術是煤基制油技術當中技術比較成熟中的一種，最早是在上世紀的70年代由Mobil公司發現通過ZSM-5催化劑可以將甲醇轉化為烴類產品。近年來，由于許多企業盲目跟風上馬甲醇項目，導致甲醇產能過剩，甲醇的價格一直在低位徘徊，很多企業無法盈利乃至于虧損。在這一背景下，為了解決甲醇產能過剩的問題，一些企業開始另辟溪徑，著眼于甲醇制煉烴項目，該項目的一大優點是：在消耗大量甲醇的同時可以得到高附加值的產品。而MTG技術作為甲醇深加工技術中重要的工藝路線之一，可以有效緩解國內甲醇資源產能過剩局面，延伸煤化工產業鏈，促進煤化工產業的健康可持續發展。

對同一種磁性液體來說都是常數，所以朗之萬公式只顯示出磁性液體M與H之間的關系。當外界無磁場時，磁性液體不呈現磁性；當加一微小磁場時，磁性液體以一恒定的磁化速率開始磁化，在這一段，曲線的線性度很好，許多磁性液體傳感器就是利用這一特點建造的；隨著外加磁場的繼續增強，磁性液體的磁化強度也隨之變大，但是很難達到飽和，只是趨向于最大值。當外加磁場減小時，磁性液體的飽和磁化強度也隨著不斷減小，但是減小的曲線是沿著原來磁場增加的曲線減下來，當磁場強度變為零時，曲線也回歸到原點，即沒有一般磁性物質的遲滯現象，正是磁性液體的超順磁性的表現。在某些特定情況下，朗之萬函數可以比較實際的描述磁性液體的磁化曲線。

磁性液體密封從不受壓的情況到被密封介質的壓力慢慢增大直到所加壓力超過磁性液體密封的最大耐壓值，磁性液體密封失效的過程。具體表現為磁性液體密封不受壓力的情況下磁性液體在極靴極齒上的分布狀況，從中可看出磁性液體是對稱均匆分布的。然后隨著壓力的增大，迫使第一極齒上的磁性液體向低壓側移動，使磁性液體原來所處的磁場強度發生了變化，借此時增大了的A/f產生的磁場力來平衡所加的壓力，形成新的力的平衡，因此我們在中可看到第一極齒處的磁性液體不在是在極齒處的中間線對稱分布了，而是往低壓區移動了。隨著壓力的繼續增大并且超過第一極齒處磁性液體的最大耐壓值時，就會導致該處的磁性液體密封破裂，有少許磁液隨著壓力被吹到第二極靴處的磁性液體上，而被密封介質也開始進入第一極齒與第二極齒之間的空間。

該實驗平臺的工作原理是：電機的轉軸通過皮帶傳動的形式將轉動傳遞給曲軸傳動機構上的曲軸上，曲軸在轉動過程中通過與偏心套的接觸力將轉動傳遞給密封件，帶動密封件中的軸旋轉，實現動密封。壓力表顯示的是密封腔內氣體的壓力。通過加工不同的密封件中心軸的方法來獲得不同的密封間隙，一般用氛氣瓶作為高壓氣源，減壓閥是為了避免加壓速度過快導致密封腔的壓力過高。實驗時，先用氮氣瓶向密封腔內充入一定壓力的氣體，然后關閉氮氣瓶閥門，啟動電機，通過調節變頻器控制電機的輸出，進而控制轉軸的轉速。通過觀察壓力表的變換來判斷密封件的密封性能。在實驗前先單獨檢測密封件的密封性，用氦質譜檢漏儀檢測無漏點之后再進行磁性液體密封的耐壓實驗，在耐壓實驗過程中一旦檢漏儀發出氣體泄漏警報，則表明磁性液體密封己失效。

安裝的時候需要注意的問題是要避免極靴與永磁鐵之間產生縫隙，并且要防止永磁鐵與極靴的碰撞導致永磁鐵破損，安裝好后要清理掉在極齒與磁鐵內環上的雜質如鐵削等。然后將安裝在一起的磁性液體密封件裝入不導磁的外殼中，安裝時要注意的問題是，避免因安裝而將裝在極靴外環上的0型密封圈切破，最后導致極靴與外殼之間的密封不可靠。_剛開始安裝時在用錘子將密封件砸入外殼時，雖然在密封件的上方墊了一塊橡膠板，但還是有受力不均勻的情況，因此在敲擊過程中總是發生密封圈被切掉一部分或者直接斷裂的情況，為了解決這一問題，最終釆用液壓機緩緩地將密封件壓入外殼，壓的過程中無沖擊，加壓均勾，很好的解決了安裝時切密封圈這一問題。圖5.7所示為液壓機壓密封件的過程。

首先對羅茨鼓風機上使用磁性液體密封進行了項目論證，確定其可行性后針對在羅茨鼓風機上使用磁性液體密封進行了一些結構上的修改，使磁性液體密封能順利的安裝在鼓風機上，根據磁性液體密封的設計理論對磁性液體密封的各部件進行設計，用Ansys等軟件對密封件的靜磁場進行了模擬，通過計算算出了密封件的理論耐壓值，最后通過實驗驗證密封的可靠性，比較成功的完成了本項目。下面我們簡單總結本論文的結論：(1)根據羅茨鼓風機工作的實際情況，設計了兩套密封結構，通過磁性液體密封理論和利用有限元建模模擬密封結構的磁場強度等方法，最終確定了 3極靴加2磁鐵的密封結構。(2)為了在羅茨鼓風機上使用磁性液體密封，專門對鼓風機的原始端蓋進行了加工設計，并設計選型了相應的一些零部件：軸套、軸承、外殼、螺紋壓蓋、骨架油封等。(3)運用Ansys仿真軟件對極靴的各參數進行了一一研究，得出各參數對耐壓能力的影響，并在實驗室用相關參數的密封件做了不同間隙下磁性液體密封在靜止和旋轉時的耐壓實驗，驗證了極靴結構設計理論的正確性。

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