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摘要：随着经济的快速发展，氧化铝生产已经成为我国工业发展重要部分，本文结合生产工艺装置中氧化铝生产输送泵实际工况环境以及需求，进一步分析其选择的非接触式机械密封性能，找出发挥密封功能的重要内容，再科学设计密封。
关键词：氧化铝生产；非接触式机械密封；设计理念
前言
自从实施改革开放政策后，我国经济发展速度越来越快，而氧化铝厂数量随之也呈现不断上升的趋势，在一定程度上推动了我国工业的发展速度。过于在氧化铝生产过程中，因为受本身与操作技术等多方面的影响，产生大量浮游物，不仅影响氧化铝回收率，使其呈现降低的趋势，同时还致使蒸发器蒸发效率出现减少的现象，增加氧化铝生产成本，使企业遭受巨大的经济损失。但是随着氧化铝生产非接触式机械密封广泛使用，上述现象已经得到有效的控制，本文作者结合多年的工作经验，以袋滤机喂料泵非接触式机械密封为例，对氧化铝生产输送泵非接触式机械密封性能进行详细的分析，并且以此为基础，进一步探讨达到密封功能的关键内容，为有关工作人员对氧化铝生产非接触式机械密封进行设计时提供参考资料。
1.设计要求以及参数确定分析
1.1.工艺流程以及工作原理和运行状况
本文主要选择袋滤机喂料泵为例子，因此其袋滤机工艺流程主要有5个环节，分别为熟料料浆、一级喂料泵、二级喂料泵、喷枪以及熟料窑。
袋滤机属于过滤机当中可开展深度过滤的一种，并且过滤后固含必须维持在0.018g/1以下。其工作原理为：机内安装过滤机，过滤机上携带呈圆筒型且套上织物过滤布的过滤器。喂料泵对物料产生压力，使其以进料管为通道进入袋滤机，而滤液以滤布为通道进入过滤器，两者在袋滤机收集器中汇集后再被排出，此时，滤饼主要以底流管道为通道将其完全排除。所以，袋滤机的工作周期分别由过滤阶段、蓄能阶段、回流阶段以及排泥阶段构成。
1.1.1.过滤阶段。排泥阀以及回流阀处于关闭状态中，进料阀以及滤液阀被打开，开展开泵进料活动。
1.1.2.蓄能阶段。将滤液阀关闭，直到袋滤机机内压力变化至0.42MPa可打开。
1.1.3.回流阶段。进料阀关闭以及回流阀打开同时进行，此时机内压力变化为0，在过滤器反压差提供的帮助下，滤液对泥进行冲洗活动。
1.1.4.排泥阶段。回流阀关闭，进料阀与排泥阀打开，科学排出滤饼。整个工作周期的时间在12min左右，因为滤布成本大，并且耗费大量材料，所以，袋滤机均科学设置一个辅助滤布再生系统，每天煮一次滤布，每次时间控制大约为6h。
1.2.喂料泵的设计要求以及参数
1.2.1.由于物料具有极高的含碱量时，因此需要选择耐碱材料进行机械密封当中的辅助密封。若为骨架油封，应该选择耐碱橡胶或者别的耐碱材料。
1.2.2.停车过程中可以开展密封，但是不允许出现物料以及冷却水外泄的现象。
1.2.3.物料离沸点不远时，应该选择耐温度大于110℃的材料开展机械密封的辅助密封，若密封方式为骨架油封，应该选择耐温较高的材料，比如橡胶。
1.2.4.喂料泵每天开停次数在3次以上。
1.2.5.物料中存在硬度高的氧化铝时，应该尽量将动静环间隙适当扩大，本文先将其设计为 7.5um。
1.2.6.科学设计机封外形直径、轴径以及长度，分别为175mm、85mm以及143mm。
1.2.7.设计时，应该充分考虑抗轴向跳动能力。
1.2.8.设计过程中，压力最大可设计为0.5MPa。
2.氧化铝生产非接触式机械密封设计理念以及优势分析
2.1.氧化铝生产非接触式机械密封设计理念分析
由于袋滤机喂料泵的特点为启动次数多、出口存在周期性变化的压力以及物料过早析出等特点，所以，预防物料过早析出硬度大的氧化铝等是非接触式机械密封设计理念当中重要的内容。
氧化铝泵使用与流体润滑非接触式机械密封相同的技术时，其原则主要在于一方面需要避免工业介质从泵往外泄漏，由此带来环境污染；另一方面还需要尽最大的努力预防冷却水往大气侧以及泵内泄露，进而在最大程度上减少泵运行成本。所以，相关设计人员按照已经形成的研发成果，科学设计出一套新型的液膜润滑非接触式机械密封结构在该设计中，密封装置主要由轴封前端耐碱油封、密封腔内双端面机械密封以及非接触式双端面机械密封等组成。氧化铝泵维持安全运行时，取两端面密封间注入压力为0.2-0.3Mpa的软化水，不仅能够使密封介质不出现泄漏现象，并且不管任何时候均可以避免产生污染现象，取得生产安全、环保以及健康的效果。
在双端面非接触式机械密封端面结构中，其左侧密封结构形式主要使用介质侧密封端面结构形式，而右侧则主要采取人气侧密封端面结构形式。其工作原理在于：两密封间注入已过滤软化水后，压力出现一定的改变；左侧密封运行时刻将少数软化水泵入密封端面间，使其维持在分离的状态中，少数软化水再以密封增压为通道穿透油封抵达泵内，因此对物料性质造不成影响；外侧密封在端面螺旋槽提供的帮助下，将洁净水送到上游侧，不仅可以避免软化水往外泄露，还可以达到端面非接触的效果。换个说法也就是介质侧液膜密封端面结构在端面流体动压槽上游泵送效应提供的帮助下，将冷却液送往高压内径侧，由此避免工艺介质出现泄露现象，取得零泄漏密封的效果。大气侧液膜密封端面主要使用中间开槽式的结构，也就是说在密封内外径侧都安装有密封坝。外径侧密封坝的作用在于促使密封螺旋槽形成流体动压效应，不管可以达到非接触效果，同时还确保不产生泄漏事件，从而有效避免冷却水往外出现泄露状况；内径侧密封坝的作用在于有效预防密封端面存在大量固体颗粒，防止由于磨粒磨损使其零泄漏密封功能得不到充分的发挥。
此外，前置水封不仅能够有效避免溶液流入轴封处，同时还可以对左侧端面密封的流量以及泵送压力形成有效的影响，对两者开展动态调节。氧化铝泵处于正常运行的情况中时，水封以及轴套一方面能够维持非接触的状态，另一方面还可以有效阻止氧化铝泵的径向跳动情况，在很大的程度上增加其使用寿命。 2.2.氧化铝生产非接触式机械密封设计理念优势分析
详细对氧化铝生产非接触式机械密封设计理念进行分析可以知道，其和一般接触式机械密封以及传统软填料密封进行对比，由该设计理念设计出来的集装式液膜润换非接触式机械密封装置在技术方面优势更加明显，主要有4个优势，分别为减少摩擦耗能、杜绝泄漏现象、轴封适应能力提高以及预防冷却水进入喂料泵。
2.2.1.减少摩擦耗能，增加企业经济效益。集装式液膜润换非接触式机械密封与接触式机械密封存在很大的差别，其两端面主要处在流体摩擦情况中，因此可在很大程度上降低由于摩擦消耗的能源，影响企业经济效益，使其呈现上升的趋势。
2.2.2.不管何种条件下传送物料时不会出现泄漏现象。当物料介质压力远远大于冷却水压力，又或者是其在冷却水压力以下，更甚者短时间里冷却水出现突然中断的现象，集装式液膜润换非接触式机械密封装置在传送物料时都不会产生物料泄漏的现象，进而从本质上预防因为意外泄漏物料时间，同时还可以达到环保生产的效果。
2.2.3.轴封适应能力有所提高，保持机器的正常运转。将集装式液膜润换非接触式机械密封和一般双端面接触式机械密封进行对比，可以发现在转速改变、压力变化以及泵抽空等情况中，该密封能够允许洁净冷却水压力发生适当的变化。同时在工况情况中还可以确保密封功能不受破坏，由此得出该密封具有很强的适应能力，在很大程度上增加机器的安全性。
2.2.4.预防冷却水进入喂料泵对物料性质造成影响。集装式液膜润换非接触式机械密封装置装处于正常工作情况中时，因为仅仅只有小部分的洁净水以内侧端面密封泵为通道进入到喂料泵中，但是泵入量不管在任何情况下均可以被有效控制，一般在1升/小时以下，因此不会影响传送物料的性质，使其发生变化。
3.新型非接触式机械密封理论探讨
从实际情况来说，因为密封动静环需要承载大量的热与力载荷，端面变形现象是无法避免的，变形情况过于严重时，可造成两端面相互接触。所以，有关设计人员需要详细分析非接触式机械密封变形现象，并且以此为基础，制定有效的应对措施预防出现端面接触现象。
通过计算，可以取得密封环变形的实际情况，通常使用的密封环变形计算方法有三种，分别为有限元法、边界元法以及圆环理论。而圆环理论法中，对简单形状密封环进行计算时，其计算值与试验值对比不存在差异，但是对复杂形状密封环进行计算时，其计算值和试验值存在很大的差异；剩余的有限元法以及边界元法尽管收敛性很高，并且可运用在各种复杂密封环截面形状计算过程中，但是边界元法对边界条件进行处理时，计算非常复杂，所以，一般主要使用有限元法。
有限元法源自美国，并且现阶段被广泛使用在工程技术领域中，具有极强的实用性，是当前使用范围最广的数值模拟方法，因此目前存在大量有限元分析软件，而ANSYS程序软件是使用范围大以及次数多的一个软件。
ANSYS程序软件同样产生于美国，属于大型通用的一种通用软件，随着该软件商品化后，目前已经成为世界各国广泛使用在多种工程设计中的分析软件。
ANSYS程序软件功能非常强大，在进行设计分析的同时还可以开展优化软件，其特点主要有4个，分别为：
3.1.从本质上来说，ANSYS程序属于WINDOWS程序的一种，使用难度不大。
3.2.ANSYS程序构成模块具有极高的灵活性以及可扩展性，所以与各行业工程需求相互适应。
3.3.在开展线性分析的同时还能够开展非线性分析。
3.4.集多种物理场祸合分析为一体，用户在开展单独研究的同时，还能够对分析的影响进行客观的探讨。
4.结束语
综上所述，在经济快速发展的今天，氧化铝生产在我国工业比例中所占的比例越来越大，而在氧化铝生产过程中采取有效的措施在提高生产效率的同时，还可以降低材料消耗，为企业争取更多经济效益。所以，对氧化铝生产非接触式机械密封设计理念进行详细的分析，并且以此为基础设计合理的氧化铝生产非接触式机械密封，提高氧化铝生产效率，降低能源消耗，为国家的发展做出贡献。
参考文献：
[1]李贵勇，郝木明，闫明强.螺旋槽上游泵送机械密封密封特性数值计算[J].润滑与密封，2010，10（09）：89-90.
[2]华希俊，黄骞，符永宏等.上游泵送机械密封及其加工新技术研究[J].润滑与密封，2010，18（02）：76-75.
[3]况明，赵婕.低温泵机械密封泄漏问题的解决措施[J].中国石油和化工标准与质量，2013，13（22）：45-46.
[4]李运辉.泵用机械密封泄露原因及双螺杆泵机械密封泄露的解决对策[J].江西建材，2013，15（05）：145-146.
[5]王飞，刘一波，陈广志.液压泵轴尾密封材料在煤油介质条件下的磨损行为研究[J].粉末冶金工业，2013，17（06）：245-246.
[6]况明，赵婕.低温泵机械密封泄漏问题的解决措施[J].中国石油和化工标准与质量，2013，16（22）：245-246.
关键词：氧化铝生产；非接触式机械密封；设计理念
前言
自从实施改革开放政策后，我国经济发展速度越来越快，而氧化铝厂数量随之也呈现不断上升的趋势，在一定程度上推动了我国工业的发展速度。过于在氧化铝生产过程中，因为受本身与操作技术等多方面的影响，产生大量浮游物，不仅影响氧化铝回收率，使其呈现降低的趋势，同时还致使蒸发器蒸发效率出现减少的现象，增加氧化铝生产成本，使企业遭受巨大的经济损失。但是随着氧化铝生产非接触式机械密封广泛使用，上述现象已经得到有效的控制，本文作者结合多年的工作经验，以袋滤机喂料泵非接触式机械密封为例，对氧化铝生产输送泵非接触式机械密封性能进行详细的分析，并且以此为基础，进一步探讨达到密封功能的关键内容，为有关工作人员对氧化铝生产非接触式机械密封进行设计时提供参考资料。
1.设计要求以及参数确定分析
1.1.工艺流程以及工作原理和运行状况
本文主要选择袋滤机喂料泵为例子，因此其袋滤机工艺流程主要有5个环节，分别为熟料料浆、一级喂料泵、二级喂料泵、喷枪以及熟料窑。
袋滤机属于过滤机当中可开展深度过滤的一种，并且过滤后固含必须维持在0.018g/1以下。其工作原理为：机内安装过滤机，过滤机上携带呈圆筒型且套上织物过滤布的过滤器。喂料泵对物料产生压力，使其以进料管为通道进入袋滤机，而滤液以滤布为通道进入过滤器，两者在袋滤机收集器中汇集后再被排出，此时，滤饼主要以底流管道为通道将其完全排除。所以，袋滤机的工作周期分别由过滤阶段、蓄能阶段、回流阶段以及排泥阶段构成。
1.1.1.过滤阶段。排泥阀以及回流阀处于关闭状态中，进料阀以及滤液阀被打开，开展开泵进料活动。
1.1.2.蓄能阶段。将滤液阀关闭，直到袋滤机机内压力变化至0.42MPa可打开。
1.1.3.回流阶段。进料阀关闭以及回流阀打开同时进行，此时机内压力变化为0，在过滤器反压差提供的帮助下，滤液对泥进行冲洗活动。
1.1.4.排泥阶段。回流阀关闭，进料阀与排泥阀打开，科学排出滤饼。整个工作周期的时间在12min左右，因为滤布成本大，并且耗费大量材料，所以，袋滤机均科学设置一个辅助滤布再生系统，每天煮一次滤布，每次时间控制大约为6h。
1.2.喂料泵的设计要求以及参数
1.2.1.由于物料具有极高的含碱量时，因此需要选择耐碱材料进行机械密封当中的辅助密封。若为骨架油封，应该选择耐碱橡胶或者别的耐碱材料。
1.2.2.停车过程中可以开展密封，但是不允许出现物料以及冷却水外泄的现象。
1.2.3.物料离沸点不远时，应该选择耐温度大于110℃的材料开展机械密封的辅助密封，若密封方式为骨架油封，应该选择耐温较高的材料，比如橡胶。
1.2.4.喂料泵每天开停次数在3次以上。
1.2.5.物料中存在硬度高的氧化铝时，应该尽量将动静环间隙适当扩大，本文先将其设计为 7.5um。
1.2.6.科学设计机封外形直径、轴径以及长度，分别为175mm、85mm以及143mm。
1.2.7.设计时，应该充分考虑抗轴向跳动能力。
1.2.8.设计过程中，压力最大可设计为0.5MPa。
2.氧化铝生产非接触式机械密封设计理念以及优势分析
2.1.氧化铝生产非接触式机械密封设计理念分析
由于袋滤机喂料泵的特点为启动次数多、出口存在周期性变化的压力以及物料过早析出等特点，所以，预防物料过早析出硬度大的氧化铝等是非接触式机械密封设计理念当中重要的内容。
氧化铝泵使用与流体润滑非接触式机械密封相同的技术时，其原则主要在于一方面需要避免工业介质从泵往外泄漏，由此带来环境污染；另一方面还需要尽最大的努力预防冷却水往大气侧以及泵内泄露，进而在最大程度上减少泵运行成本。所以，相关设计人员按照已经形成的研发成果，科学设计出一套新型的液膜润滑非接触式机械密封结构在该设计中，密封装置主要由轴封前端耐碱油封、密封腔内双端面机械密封以及非接触式双端面机械密封等组成。氧化铝泵维持安全运行时，取两端面密封间注入压力为0.2-0.3Mpa的软化水，不仅能够使密封介质不出现泄漏现象，并且不管任何时候均可以避免产生污染现象，取得生产安全、环保以及健康的效果。
在双端面非接触式机械密封端面结构中，其左侧密封结构形式主要使用介质侧密封端面结构形式，而右侧则主要采取人气侧密封端面结构形式。其工作原理在于：两密封间注入已过滤软化水后，压力出现一定的改变；左侧密封运行时刻将少数软化水泵入密封端面间，使其维持在分离的状态中，少数软化水再以密封增压为通道穿透油封抵达泵内，因此对物料性质造不成影响；外侧密封在端面螺旋槽提供的帮助下，将洁净水送到上游侧，不仅可以避免软化水往外泄露，还可以达到端面非接触的效果。换个说法也就是介质侧液膜密封端面结构在端面流体动压槽上游泵送效应提供的帮助下，将冷却液送往高压内径侧，由此避免工艺介质出现泄露现象，取得零泄漏密封的效果。大气侧液膜密封端面主要使用中间开槽式的结构，也就是说在密封内外径侧都安装有密封坝。外径侧密封坝的作用在于促使密封螺旋槽形成流体动压效应，不管可以达到非接触效果，同时还确保不产生泄漏事件，从而有效避免冷却水往外出现泄露状况；内径侧密封坝的作用在于有效预防密封端面存在大量固体颗粒，防止由于磨粒磨损使其零泄漏密封功能得不到充分的发挥。
此外，前置水封不仅能够有效避免溶液流入轴封处，同时还可以对左侧端面密封的流量以及泵送压力形成有效的影响，对两者开展动态调节。氧化铝泵处于正常运行的情况中时，水封以及轴套一方面能够维持非接触的状态，另一方面还可以有效阻止氧化铝泵的径向跳动情况，在很大的程度上增加其使用寿命。 2.2.氧化铝生产非接触式机械密封设计理念优势分析
详细对氧化铝生产非接触式机械密封设计理念进行分析可以知道，其和一般接触式机械密封以及传统软填料密封进行对比，由该设计理念设计出来的集装式液膜润换非接触式机械密封装置在技术方面优势更加明显，主要有4个优势，分别为减少摩擦耗能、杜绝泄漏现象、轴封适应能力提高以及预防冷却水进入喂料泵。
2.2.1.减少摩擦耗能，增加企业经济效益。集装式液膜润换非接触式机械密封与接触式机械密封存在很大的差别，其两端面主要处在流体摩擦情况中，因此可在很大程度上降低由于摩擦消耗的能源，影响企业经济效益，使其呈现上升的趋势。
2.2.2.不管何种条件下传送物料时不会出现泄漏现象。当物料介质压力远远大于冷却水压力，又或者是其在冷却水压力以下，更甚者短时间里冷却水出现突然中断的现象，集装式液膜润换非接触式机械密封装置在传送物料时都不会产生物料泄漏的现象，进而从本质上预防因为意外泄漏物料时间，同时还可以达到环保生产的效果。
2.2.3.轴封适应能力有所提高，保持机器的正常运转。将集装式液膜润换非接触式机械密封和一般双端面接触式机械密封进行对比，可以发现在转速改变、压力变化以及泵抽空等情况中，该密封能够允许洁净冷却水压力发生适当的变化。同时在工况情况中还可以确保密封功能不受破坏，由此得出该密封具有很强的适应能力，在很大程度上增加机器的安全性。
2.2.4.预防冷却水进入喂料泵对物料性质造成影响。集装式液膜润换非接触式机械密封装置装处于正常工作情况中时，因为仅仅只有小部分的洁净水以内侧端面密封泵为通道进入到喂料泵中，但是泵入量不管在任何情况下均可以被有效控制，一般在1升/小时以下，因此不会影响传送物料的性质，使其发生变化。
3.新型非接触式机械密封理论探讨
从实际情况来说，因为密封动静环需要承载大量的热与力载荷，端面变形现象是无法避免的，变形情况过于严重时，可造成两端面相互接触。所以，有关设计人员需要详细分析非接触式机械密封变形现象，并且以此为基础，制定有效的应对措施预防出现端面接触现象。
通过计算，可以取得密封环变形的实际情况，通常使用的密封环变形计算方法有三种，分别为有限元法、边界元法以及圆环理论。而圆环理论法中，对简单形状密封环进行计算时，其计算值与试验值对比不存在差异，但是对复杂形状密封环进行计算时，其计算值和试验值存在很大的差异；剩余的有限元法以及边界元法尽管收敛性很高，并且可运用在各种复杂密封环截面形状计算过程中，但是边界元法对边界条件进行处理时，计算非常复杂，所以，一般主要使用有限元法。
有限元法源自美国，并且现阶段被广泛使用在工程技术领域中，具有极强的实用性，是当前使用范围最广的数值模拟方法，因此目前存在大量有限元分析软件，而ANSYS程序软件是使用范围大以及次数多的一个软件。
ANSYS程序软件同样产生于美国，属于大型通用的一种通用软件，随着该软件商品化后，目前已经成为世界各国广泛使用在多种工程设计中的分析软件。
ANSYS程序软件功能非常强大，在进行设计分析的同时还可以开展优化软件，其特点主要有4个，分别为：
3.1.从本质上来说，ANSYS程序属于WINDOWS程序的一种，使用难度不大。
3.2.ANSYS程序构成模块具有极高的灵活性以及可扩展性，所以与各行业工程需求相互适应。
3.3.在开展线性分析的同时还能够开展非线性分析。
3.4.集多种物理场祸合分析为一体，用户在开展单独研究的同时，还能够对分析的影响进行客观的探讨。
4.结束语
综上所述，在经济快速发展的今天，氧化铝生产在我国工业比例中所占的比例越来越大，而在氧化铝生产过程中采取有效的措施在提高生产效率的同时，还可以降低材料消耗，为企业争取更多经济效益。所以，对氧化铝生产非接触式机械密封设计理念进行详细的分析，并且以此为基础设计合理的氧化铝生产非接触式机械密封，提高氧化铝生产效率，降低能源消耗，为国家的发展做出贡献。
参考文献：
[1]李贵勇，郝木明，闫明强.螺旋槽上游泵送机械密封密封特性数值计算[J].润滑与密封，2010，10（09）：89-90.
[2]华希俊，黄骞，符永宏等.上游泵送机械密封及其加工新技术研究[J].润滑与密封，2010，18（02）：76-75.
[3]况明，赵婕.低温泵机械密封泄漏问题的解决措施[J].中国石油和化工标准与质量，2013，13（22）：45-46.
[4]李运辉.泵用机械密封泄露原因及双螺杆泵机械密封泄露的解决对策[J].江西建材，2013，15（05）：145-146.
[5]王飞，刘一波，陈广志.液压泵轴尾密封材料在煤油介质条件下的磨损行为研究[J].粉末冶金工业，2013，17（06）：245-246.
[6]况明，赵婕.低温泵机械密封泄漏问题的解决措施[J].中国石油和化工标准与质量，2013，16（22）：245-246.