电力密封技术对液压系统性能的影响与改进.pdf
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1、运行 2 。然而,液压系统传统的密封技术在高压、高温和高速等复杂工况下往往难以满足系统的要求,导致Hydraulics Pneumatics&Seals/No.5.2024doi:10.3969/j.issn.1008-0813.2024.05.015电力密封技术对液压系统性能的影响与改进惠树军,刘万佑,高攀(国能榆林能源郭家湾煤矿,陕西榆林7 1 90 0 0)摘要:针对液压系统封隔器,研究采用聚醚型聚氨酯弹性体制作井下液压封隔器的胶筒、密封圈、垫片等密封件,并添加防突部分,进一步提升封隔器密封性能;引人人口增压进一步提升液压系统的性能。聚醚型聚氨酯弹性体制备的封隔器胶筒的拉伸强度、断裂伸长
2、率和压缩永久变形率在经过1 5天浸泡后分别为3 7 MPa,490%和52%,性能优于天然橡胶。相比于不带防突结构的封隔器,带防突结构的封隔器的接触面应力更大,对液压系统封隔器的性能产生了显著的积极影响。引入人口增压后,液压系统的高压腔压力和活塞位移分别提高了4.6%和8.9%。结果表明,通过优化密封结构、改进密封材料和提高密封技术水平等措施,可以有效提高液压系统的压力稳定性、系统响应稳定性以及密封性能,为液压系统性能改进提供了新思路和方法。关键词:密封技术;液压系统;封隔器;密封材料;拉伸强度;压力变化中图分类号:TH137;TB42Abstract:For hydraulic system
3、 packers,a study was conducted to use polyether polyurethane elastomers to make sealing components such asrubber barrels,sealing rings,and gaskets for underground hydraulic packers,and to add anti protrusion parts to further improve the sealingperformance of the packers.Finally,introducing inlet pre
4、ssurization further improves the performance of the hydraulic system.The resultsshowed that the tensile strength,elongation at break,and compression set rate of the packer rubber cylinder prepared with polyetherpolyurethane elastic system were 37 MPa,490%,and 52%,respectively,after half a month of i
5、mmersion,which showed better performancethan natural rubber.Compared to packers without anti protrusion structures,packers with anti protrusion structures have higher contact surfacestress,which has a significant positive impact on the performance of hydraulic system packers.After introducing inlet
6、pressurization,the high-pressure chamber pressure and piston displacement of the hydraulic system increased by 4.6%and 8.9%,respectively.The results indicatethat measures such as optimizing sealing structure,improving sealing materials,and improving sealing technology can effectively improve thepres
7、sure stability,system response stability,and sealing performance of hydraulic systems,providing new ideas and methods for improvinghydraulic system performance.Key words:sealing technology;hydraulic system;packer;sealing material;tensile strength;pressure changes0引言液压系统作为一种广泛应用于工业领域的能量传输和控制系统,其性能稳定与
8、否直接关系到整个工业生产的效率和安全性 。而电力密封技术作为液压系统中的关键技术之一,对于提高系统的可靠性和效率具有重要意义。在液压系统中,密封件的作用是防止液体泄漏和外界杂质进入系统,从而保证系统的正常收稿日期:2 0 2 3-1 1-1 5作者简介:惠树军(1 98 5-),男,陕西榆林人,工程师,学士,主要从事煤矿机电、智能化方面的研究工作。文献标志码:B文章编号:1 0 0 8-0 8 1 3(2 0 2 4)0 5-0 0 9 1-0 6Influence and Improvement of Electric Sealing Technology onPerformance of
9、Hydraulic SystemsHUI Shu-jun,LIU Wan-you,GAO Pan(CHN Energy Yulin Energy Guojiawan Coal Mine,Yulin 719000,China)系统性能下降,甚至出现泄漏等事故 3 。近年来,随着电力密封技术的不断发展和创新,液压系统的性能得到了显著提升 4 。电力密封技术通过引人电力元件,改变了密封件的工作原理,从而实现了更高的密封性能和更长的使用寿命 5。一方面,电力密封技术可以提供更高的密封力和更好的密封效果,使得液压系统在高压环境下依然能够稳定运行;另一方面,电力密封技术还可以减少密封件的磨损和摩擦,降低系
10、统的能耗和维护成本 6 。然而,目前对电力密封技术在液压系统中的应用研究还相对较少,存在着许多问题呕待解91密封力密封面液压气动与密封/2 0 2 4 年第5期元件1电力密封技术紧密贴合图1 电力密封技术对液压系统性能的影响Fig.1 Impact of electric sealing technology on performance of hydraulic systems决 7 。本研究主要从三方面应用电力密封技术:一是采用聚醚型聚氨酯弹性体制备密封件,其优良的耐磨性、耐撕裂性和耐化学腐蚀性提升了封隔器的密封性能;二是设计防突结构,增强了封隔器的稳定性和密封性能,降低了泄漏风险,提高了
11、系统安全性;三是引人入口增压,通过增加泵的吸油压力,提升了液压系统的性能,包括输出能力、动态响应和密封性能。通过对电力密封技术的研究和应用,有望进一步提高液压系统的性能和可靠性,为工业生产的发展作出积极贡献。1电力密封技术对液压系统性能的影响在液压系统中,密封性能的好坏直接影响着系统的工作效率和安全性 8 。传统的液压系统密封技术在高压、高速、高温等恶劣工况下往往难以满足系统的要求,容易出现泄漏问题,导致能量损失和系统故障。而电力密封技术通过引人电力元件,改变了传统密封件的工作原理,有效提高了液压系统的密封性能,防止泄漏的发生 9,电力密封技术对液压系统性能的影响如图1 所示。首先,电力密封技
12、术能够保持密封面的贴合。在液压系统中,密封面的贴合程度直接决定了泄漏的可能性。传统密封件在高压环境下容易产生间隙,导致油液泄漏 1 0 。而电力密封技术通过电力元件的作用,能够实现密封面的紧密贴合,克服了传统密封件的间隙问题,从而有效防止油液泄漏。其次,电力密封技术能够提供更高的密封力。在高压工况下,传统密封件的密封力往往无法满足要求,容易出现泄漏。而通过电力元件施加的力量,电力密封技术能够提供更高的密封力,确保密封件能够承受高压环境下的压力,保持良好的密封效果。然后,电力密封技术还能够抵抗高速和高温带来的挑战。在高速运动下,传统密封件容易产生振动和摩擦,从而导致泄漏。而电力密封技92电力元件
13、元件2力量术通过电力元件的动态调节,能够减少密封件的摩擦和磨损,提高系统的耐久性和可靠性。最后,在高温环境下,电力密封技术能够保持密封件的稳定性和强度,不易变形和老化,从而延长了密封件的使用寿命 1 2 综上所述,电力密封技术能够有效提高液压系统的密封性能,防止泄漏的发生。通过保持密封面的贴合、提供更高的密封力以及抵抗高速和高温的挑战,电力密封技术为液压系统的正常运行提供了可靠的保障。在液压系统设计和运行中,应充分考虑电力密封技术的应用,以提高系统的性能和可靠性。2?电力密封技术对液压系统的改进2.1液压系统封隔器材料改进井下液压封隔器是一种用于油井钻探和作业中的重要设备,主要用于在油井钻探、
14、修井、测试等工作过程中,对井口和井下设备之间进行封隔和隔离,以防止油气或井液的泄漏 3 。井下液压封隔器通常由密封元件、密封环、密封垫等组成,其结构如图2 所示。井下液压封隔器是一种用于封隔井下油井的装置,其密封工作原理主要是利用液压油的压力,通过封隔器内部的活塞和密封元件产生压力,从而实现对井口的密封。当油井需要维修或停止生产时,通过地面控制系统将液压油压人封隔器,使得活塞向外移动,密封元件紧密贴合井口,从而实现封隔油井的目的。在选择密封材料时,需要根据具体的工况和使用要求来选择合适的材料。液压系统的井下密封依靠封隔器的胶筒,其材料必须具备良好的拉伸和弹性恢复性能。聚醚型聚氨酯弹性体是一种聚
15、合物材料,具有良好的耐磨性、耐撕裂性和耐化学腐蚀性。考虑到井下高湿环境,在液压系统中,研究采用聚醚型聚氨酯弹性体制作井下液压封隔器的胶筒、密封圈、垫片等密封件。封隔器采用三胶筒结构,由3 个胶筒组成,每个胶筒都有内外两层,内层为金属骨架,外层为弹性胶皮。3 个胶密封效果密封力稳定性寿命Hydraulics Pneumatics&Seals/No.5.2024工作压缩部分支撑环移动部分动力部分防突结构上胶筒中胶筒筒的内外层之间通过压缩或加热等方式产生一定的压力,使胶筒紧密贴合,从而实现流体的封隔。2.2液压系统封隔器结构改进井下液压封隔器的防突部分是指在封隔器工作过程中,防止突发事件发生的装置或
16、措施 1 4 。它的作用是确保封隔器的密封性能,防止井下液压封隔器失效或泄漏,从而保证井下作业的安全。井下液压封隔器的防突部分采用软金属包裹橡胶胶筒的设计,结合了软金属和橡胶胶筒的特性,使其在防止封隔器胶筒向外突出的同时,能够适应井壁的不规则形状,并保持良好的密封性能。具体来说,软金属的柔韧性和抗压性能有效保护了橡胶胶筒,使其免受外部压力和冲击的影响,而软金属的弹性则帮助胶筒适应井壁的形状。当井下发生突发情况,如井壁崩塌或井底涌水时,橡胶胶筒可以通过自身的弹性扩张,防止胶筒向外突出,从而确保封隔器的密封性能。2.3液压系统结构改进为进一步提升液压系统的性能,研究在以上基础上引入增压结构。对于带
17、防突结构的封隔器,未增压可能导致封隔器接触面应力较小,从而降低密封性能,增加泄漏风险。增压结构是一种有效提高系统性能的方法,尤其在柱塞泵吸油处引人增压结构,能够显著提升泵的吸油能力和效率,从而进一步提升整个液压系统的性能 1 5。首先,设计增压结构,通常包括增压器和压力控制阀等组件,增压器可以选择涡轮增压器、螺杆增压器等不同类型,以适应实际需求和系统参数;然后,在柱塞泵的吸油处引人增压结构,通过安装增压器和连接相应的压力控制阀,增加泵的吸油压力;接着,对液压系统进行全面的优化,包括调整系统工作压力、优化油路设计、改进冷却系统等,以充分发挥增压结构的优势;最后,在实际应用中对改进后的液压系统进行
18、性能测试和调试,验证增压结构对系统性能的提升效下胶筒胶筒座图2 井下液压封隔器结构Fig.2Underground hydraulic packer structure果,如有需要,可以进行进一步的优化调整。通过合理设计增压结构,并协同优化其他系统部件,可以显著提高液压系统的性能,带增压的液压系统结构如图3所示。负载液压缸H入口增压回油腔图3 带增压的液压系统结构Fig.3Hydraulic system structure with pressurization3?电力密封技术改进后液压系统的性能分析3.1液压系统封隔器材料的影响分析为分析聚醚型聚氨酯弹性体对液压系统性能的影响,对不同浸泡时
19、间的不同材料制备的封隔器胶筒的性能进行测试,不同材料制备的封隔器胶筒的性能测试结果如图4 所示。图4 中,聚醚型聚氨酯弹性体制备的封隔器胶筒的拉伸强度、断裂伸长率和压缩永久变形率在经过1 5天浸泡后分别为3 7 MPa,4 9 0%和52%,均优于天然橡胶和聚酯型聚氨酯弹性体。聚醚型聚氨酯弹性体制备的封隔器胶筒具有较高的拉伸强度,这使得在受到拉伸应力时,封隔器胶筒能够更好地抵抗破裂,从而提高了液压系统的稳定性和可靠性;同时,其具有较高的断裂伸长率,使得在受到拉伸应力时,封隔器胶筒能够更好地吸收能量,并在断裂时具有更好的延伸性,从而提93滑套缸动力舱增压器油箱换向阀溢流部分齿轮泵液压气动与密封/
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