[發明專利]一種密封裝置的密封性能控制系統

有效

• 申請號: 202010153046.2
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111237473B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 史廣泰;劉宗庫;李和林;文海罡
• 申請（專利權）人: 西華大學
• 主分類號: F16J15/40
• 分類號: F16J15/40;F16J15/16;G05D16/20;F16J15/34;F16J15/447
• 代理公司: 成都天匯致遠知識產權代理事務所(普通合伙) 51264
• 代理人: 韓曉銀

1.一種密封裝置的密封性能控制系統，所述密封裝置是由雙端面流體動壓機械密封與迷宮式旋轉密封形成的多級組合式密封結構；所述密封裝置具有密封性能控制系統，所述密封性能控制系統為所述密封裝置提供一定壓力的密封保護氣，并對所述密封保護氣和密封裝置的工作狀況進行實時監測和控制；

所述密封裝置其具有旋轉軸(1)、左端蓋(3)和右端蓋(13)，以及位于所述左端蓋(3)、右端蓋(13)之間的圓周殼體；所述左端蓋(3)和右端蓋(13)的內圓周分別設置有第一迷宮密封裝置(2)和第二迷宮裝置(14)，所述左端蓋(3)與迷宮密封塊(21)形成徑向的迷宮式密封，所述迷宮密封塊(21)的外圓周上的第三迷宮密封裝置(10)與所述圓周殼體形成軸向迷宮式密封，所述迷宮密封塊(21)、左端蓋(3)和所述圓周殼體形成第一密封腔(4)；

所述密封裝置具有還具有與所述迷宮密封塊(21)固定連接的左密封動環(20)，左密封動環(20)與中間靜環組件(24)形成端面密封，中間靜環組件(24)具有左密封靜環(19)和左氣動彈簧(18)、與圓周殼體一體形成的肋，所述肋具有左彈簧腔，迷宮密封塊(21)、左密封動環(20)、中間靜環組件(24)和所述圓周殼體形成第二密封腔(22)；

所述密封裝置具有還具有右密封動環(15)，右密封動環(15)與右端蓋(13)形成徑向迷宮式密封，右密封動環(15)與中間靜環組件(24)形成端面密封，中間靜環組件(24)還具有右密封靜環(16)和右氣動彈簧(17)和所述肋，所述肋具有右彈簧腔，中間靜環組件(24)、右密封動環(15)、右端蓋(13)和所述圓周殼體形成第三密封腔(23)；

所述肋中設置有第一氣體通道(11)和第二氣體通道(12)，分別與左氣動彈簧(18)、右氣動彈簧(17)連通，左氣動彈簧(18)、右氣動彈簧(17)分別連接左密封靜環(19)和右密封靜環(16)；

其特征在于：所述密封性能控制系統，具有壓力氣源(8)，所述壓力氣源(8)與總截止閥連接(7)；第一截止閥(6-1)連接第一調壓閥(5-1)，所述第一調壓閥(5-1)通過第一通孔(a1)與第一密封腔(4)連通，形成第一控制流路；第二截止閥(6-2)連接第一調壓閥(5-1)，所述第二調壓閥(5-2)通過第二通孔(a2)與第二密封腔(22)連通，形成第二控制流路；第三截止閥(6-3)連接第三調壓閥(5-3)，所述第三調壓閥(5-3)與第一氣體通道(11)連通，形成第三控制流路；第四截止閥(6-4)連接第四調壓閥(5-4)，所述第四調壓閥(5-4)與第二氣體通道(12)連通，形成第四控制流路；第五截止閥(6-5)連接第五調壓閥(5-5)，所述第五調壓閥(5-5)通過第三通孔(a3)與第三密封腔(23)連通，形成第五控制流路；第一控制流路、第二控制流路、第三控制流路、第四控制流路、 第五控制流路并聯設置，并與總截止閥(7)相連接；第一調壓閥(5-1)、第二調壓閥(5-2)、第三調壓閥(5-3)、第四調壓閥(5-4)、第五調壓閥(5-5)分別與控制器(9)連接，并且上述五個調壓閥都是電磁調壓閥；第一溫度壓力復合傳感器、第二溫度壓力復合傳感器、第五溫度壓力復合傳感器分別用于檢測第一密封腔(4)、第二密封腔(22)、第三密封腔(23)中流體的溫度和壓力，第三壓力傳感器、第四壓力傳感器分別用于檢測第一氣體通道(11)、第二氣體通道(12)中流體的壓力；上述五個傳感器分別與所述控制器(9)連接；

壓力氣源(8)內存儲有一定粘度的可壓縮性的高壓密封保護氣，總截止閥(7)是控制密封保護氣流動的總開關，在執行密封控制時，打開總截止閥(7)和各個控制流路的截止閥(6)，使高壓密封保護氣進入到所述第一密封腔(4)、第二密封腔(22)、第三密封腔(23)以及左氣動彈簧(18)、右氣動彈簧(17)中；

密封裝置工作時上述每一個密封腔和氣動彈簧分別具有一個期望的壓力范圍，對于每一個密封腔和氣動彈簧內的期望的壓力值，利用轉速傳感器(25)實時測得旋轉軸的轉速，軸向振動傳感器實時測得轉軸的軸向振動頻率，并實時測得介質壓力、實時測得介質的泄漏量；建立BP神經網絡，將實時測得的介質壓力、旋轉軸轉速、密封保護氣的溫度、旋轉軸的軸向振動頻率、介質的泄漏量作為BP神經網絡輸入層的輸入向量，各個密封腔和氣動彈簧內密封保護氣壓力作為輸出層，經過BP神經網絡的訓練學習，得到介質壓力、旋轉軸轉速、密封保護氣的溫度、旋轉軸的軸向振動頻率、介質的泄漏量，與各個密封腔和氣動彈簧內氣體壓力之間的非線性影射關系，利用BP神經網絡計算獲得各個密封腔和氣動彈簧實時所需要的期望的壓力值，并作為目標向量輸入到控制器(9)；

同時控制器(9)按照輸入的目標控制向量，向各個控制流路的調壓閥(5)發出控制信號，控制各個流路中流入到密封腔和氣動彈簧內的壓力，密封腔和氣動彈簧的上述五個傳感器實時檢測各個密封腔內的壓力、溫度和氣動彈簧內的壓力，當測得某個密封腔或氣動彈簧的壓力值在期望的壓力范圍之外時，控制器會實時發出控制信號到調壓閥(5)，實時控制該流路中密封保護氣的壓力，使各個密封腔和氣動彈簧的壓力保持在期望的壓力范圍之內，并根據實施監測的泄漏量與預期的泄漏量相比較，評估該密封裝置的密封性能。