一种电动调节的机械密封封液压力随动系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种电动调节的机械密封封液压力随动系统，属于机械密封辅助系统设计，适用于各类轴流体设备，如泵、釜、压缩机等各类转动、气体和液体润滑的设备的轴端密封装置。


背景技术：

2.机械密封是轴流体设备中最主要的轴端密封形式，在实际工作中，机械密封几乎都需要配合相应的辅助系统,通过辅助系统的调温、调压、冲洗、冷却和润滑，来改善密封工作环境，提高密封稳定性和使用寿命。美国石油学会682标准简称api682标准，是机械密封辅助系统通用的国际标准，对机械密封辅助系统的设计、选型、制造、操作和运行等方面提供了最好的指南。在api682标准下，现有的机械密封辅助系统几乎都是针对恒定压力工况而设计的，对于变压力工况，仅有api682标准中的plan53c和plan54两种系统可以使用。plan53c系统通过增压缸活塞两端面积不相同实现定增压比增压，存在着增压比不可调，在介质条件较差时容易导致阻塞引压管或污染增压缸，进而导致增压活塞卡滞等问题，这些问题会引起机械密封在变压力工况下封液压力无法跟随密封腔压力变化，极容易产生反压从而使机械密封失效。同时，plan53c系统采用液压原理增压，难以实时获得液位、泄漏量等机械密封运行参数，无法做到根据运行参数进行相应调节和控制，不符合机械密封辅助系统智能化发展的需求。而plan54系统虽然没有plan53c的上述缺点，但由于plan54系统采用泵作为增压元件，采用高精度调节阀作为压力调节元件，故而plan54系统存在着体积庞大、成本高昂、调节复杂等缺点。本实用新型针对现有辅助系统的上述缺陷，发明了一种电动调节的机械密封封液压力随动系统，可以有效提高在变工况下机械密封的运转稳定性和使用寿命。


技术实现要素：

3.为了解决现有机械密封辅助系统在变工况下存在的智能性差、可靠度低、成本高昂、调节复杂等问题，本实用新型提供一种电动调节的机械密封封液压力随动系统，通过电动调节，实现当密封腔压力变化时或封液泄漏体积损失时，控制保持密封腔压力与机械密封封液压力的压力差恒定，从而保证了机械密封在变工况下安全稳定的运行。
4.本实用新型采用的技术手段如下：
5.一种电动调节的机械密封封液压力随动系统，包括控制系统、伺服电机、减速机、电动推杆、连接套、增压缸、手动补液泵、压力变送器、温度变送器、强制循环装置和管路阀门等。伺服电机通过减速机连接电动推杆，电动推杆通过万向接头与增压缸活塞杆连接，电动推杆的外壳通过连接套与增压缸缸体连接。
6.进一步，当密封腔压力变化时或封液泄漏体积损失时，所述的电动调节的机械密封封液压力随动系统，通过消耗电力使机械密封封液压力随动变化，保持密封腔压力与机械密封封液压力的压力差恒定等于控制系统中预设的压力差值；
7.进一步，所述电动推杆通过万向接头与增压缸活塞杆连接，所述电动推杆的外壳通过连接套与增压缸缸体连接；
8.进一步，在机械密封封液损失时，可通过所述手动补液泵向增压缸中补充封液；
9.进一步，所述控制系统控制伺服电机转动，伺服电机的转动通过减速机、电动推杆驱动增压缸活塞做直线往复运动，增压缸活塞的直线往复运动改变增压缸无杆腔和机械密封封液腔的容积，最终改变封液压力，即控制系统实现对封液压力的控制方式；
10.进一步，所述压力变送器测量密封腔压力和封液压力，温度变送器测量封液温度，一并输入控制系统，控制系统以封液压力为控制对象，以测量的封液压力作为控制反馈，采用pid调节控制算法并以封液温度作为控制修正参数，通过所述控制方式，实现对机械密封封液压力跟随轴流体设备密封腔压力的闭环反馈随动控制；
11.所述的电动调节的机械密封封液压力随动系统的控制原理如下：
12.当密封腔压力变化时，压力变送器测量密封腔压力和封液压力，并输入给控制系统，控制系统判断测量的密封腔压力加上在控制系统中预设的恒定压力差之和不等于测量的封液压力时，向伺服电机发送按给定转速的顺时针或逆时针转动指令，其中给定转速由pid调节控制算法根据二者压力差的绝对值和温度变送器测量的封液温度对封液密度的修正而确定，顺时针或逆时针转动由pid调节控制算法根据二者压力差的正负判断需要升压还是降压确定。伺服电机接到转动指令后开始转动，伺服电机的转动通过减速机、电动推杆和增压缸转化为增压缸活塞的直线往复运动，增压缸活塞的直线往复运动改变增压缸和机械密封封液腔的容积，最终改变封液压力，如此反复调节，将测量的封液压力作为控制反馈，直至控制系统判断测量的密封腔压力加上在控制系统中预设的恒定压力差之和等于测量的封液压力时，封液压力随动调节完成。
13.相对于现有技术，本实用新型具有以下有益技术效果：
14.1)从标准和规范的层面来说，本实用新型提供了一种变压力工况下的机械密封辅助系统，是对现api682标准下变压力工况机械密封辅助系统的有益补充；
15.2)从实际应用效果来看，本实用新型能够自动调节在轴流体设备密封腔压力变化时或封液泄漏体积损失时，保持密封腔压力与机械密封封液压力的压力差恒定等于控制系统中预设的压力差值，防止由于密封腔压力波动导致的机械密封反压失效，彻底解决了现有技术下一直存在和不可避免的密封失效通病；
16.3)从技术创新的角度来看，本实用新型控制系统采用pid调节控制算法，控制更精准、更稳定、更敏捷，在密封腔压力波动时，进行精准细微敏捷的调节，保证封液压力稳定，避免机械密封受到压力冲击，彻底改变了现有技术下机械密封在工作中极易被冲击并导致故障问题的状况；
17.4)从技术发展的角度来看，本实用新型控制系统可以实时获取诸多的密封运行参数，包括实时位置、扭矩、泄漏量等各种状态参数，可以监测密封运行参数进行相应的报警和停车，实现对密封运行和维护的智能化监管；
18.5)本实用新型比现有系统方案更适应复杂和困难工况，因取消了增压缸的介质侧引压管线，在介质条件苛刻，如含颗粒、粉末、易结焦结晶等，避免了介质堵塞引压管或介质阻塞增压缸活塞导致的增压缸活塞卡滞，进而避免了这些问题引起的机械密封反压失效问题；
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型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描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
20.图1为本实用新型一种电动调节的机械密封封液压力随动系统的原理示意图。
21.图中：1、控制系统，2、伺服电机，3、减速机，4、电动推杆，5、中间套，6、万向接头，7、增压缸，8、安全阀，9、球阀，10、温度变送器，11、压力变送器，12、球阀，13、机械密封，14、反应釜，15、球阀，16、强制循环泵，17、电机，18、压力变送器，19、单向阀，20、球阀，21、手动补液泵，22、排气截止阀，23、增压缸内置冷却水盘管
具体实施方式
22.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
23.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
25.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
26.在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
27.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其它器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其它器件或构造上方”或“在其它器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其它器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其它不同方式定位(旋转90度或处于其它方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
28.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
29.如(附)图1所示，一种电动调节的机械密封封液压力随动系统，包括控制系统1、伺服电机2、减速机3、电动推杆4、连接套5、增压缸7、手动补液泵21、压力变送器11和18、温度变送器10、强制循环装置16和17及管路阀门等。伺服电机2和电动推杆4通过减速机3连接为一体，电动推杆4通过万向接头6与增压缸7活塞杆连接，电动推杆4的外壳通过连接套5与增压缸7缸体连接；
30.进一步，当反应釜14的密封腔压力变化时或机械密封13的封液泄漏体积损失时，所述的电动调节的机械密封封液压力随动系统，通过消耗电力使机械密封13的封液压力随动变化，保持反应釜14的密封腔压力与机械密封13的封液压力的压力差恒定等于控制系统1中预设的压力差值；
31.进一步，所述电动推杆4通过万向接头6与增压缸7活塞杆连接，所述电动推杆4的外壳通过连接套5与增压缸7缸体连接；
32.进一步，在机械密封13的封液损失时，可通过所述手动补液泵21在系统在线的情况下向增压缸中补充封液；
33.进一步，所述控制系统1控制伺服电机2转动，伺服电机2的转动通过减速机3、电动推杆4和增压缸7转化为增压缸7活塞的直线往复运动，增压缸7活塞的直线往复运动增压缸7和机械密封13封液腔的容积，最终改变封液压力，即控制系统实现对封液压力的控制方式；
34.进一步，所述压力变送器11和18测量密封腔压力和封液压力、温度变送器10测量封液温度，并输入给控制系统1，控制系统1以机械密封13的封液压力为控制对象，以测量的反应釜14的密封腔压力加上在控制系统1中预设的恒定压力差之和作为控制目标，以测量的封液压力作为控制反馈，使用pid调节控制算法并以封液温度作为控制修正参数，通过所述控制方式，实现对机械密封13的封液压力跟随反应釜14的密封腔压力的闭环反馈随动控制；
35.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。