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山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)、羅茨真空泵、回轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)等機(jī)械設(shè)備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來(lái)，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨鼓風(fēng)機(jī)、水冷羅茨鼓風(fēng)機(jī)、油驅(qū)羅茨鼓風(fēng)機(jī)、低噪音羅茨鼓風(fēng)機(jī)，贏得了市場(chǎng)好評(píng)和認(rèn)可。
在我國(guó)石油相對(duì)短缺、煤炭相對(duì)豐富的能源結(jié)構(gòu)和我國(guó)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略背景下，我國(guó)今后能源發(fā)展的重要趨勢(shì)是發(fā)展煤化工，其主要方式就是煤氣化制合成氣。煤基制油技術(shù)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(wú)硫、無(wú)氯的高品質(zhì)汽油的煤制油技術(shù)該技術(shù)的應(yīng)用對(duì)部分代替石油產(chǎn)業(yè)、改進(jìn)我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)、避免甲醇產(chǎn)能過(guò)剩等具有現(xiàn)實(shí)和長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義。而甲醇制汽油技術(shù)是煤基制油技術(shù)當(dāng)中技術(shù)比較成熟中的一種，最早是在上世紀(jì)的70年代由Mobil公司發(fā)現(xiàn)通過(guò)ZSM-5催化劑可以將甲醇轉(zhuǎn)化為烴類產(chǎn)品。近年來(lái)，由于許多企業(yè)盲目跟風(fēng)上馬甲醇項(xiàng)目，導(dǎo)致甲醇產(chǎn)能過(guò)剩，甲醇的價(jià)格一直在低位徘徊，很多企業(yè)無(wú)法盈利乃至于虧損。在這一背景下，為了解決甲醇產(chǎn)能過(guò)剩的問(wèn)題，一些企業(yè)開始另辟溪徑，著眼于甲醇制煉烴項(xiàng)目，該項(xiàng)目的一大優(yōu)點(diǎn)是：在消耗大量甲醇的同時(shí)可以得到高附加值的產(chǎn)品。而MTG技術(shù)作為甲醇深加工技術(shù)中重要的工藝路線之一，可以有效緩解國(guó)內(nèi)甲醇資源產(chǎn)能過(guò)剩局面，延伸煤化工產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)煤化工產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。
對(duì)同一種磁性液體來(lái)說(shuō)都是常數(shù)，所以朗之萬(wàn)公式只顯示出磁性液體M與H之間的關(guān)系。當(dāng)外界無(wú)磁場(chǎng)時(shí)，磁性液體不呈現(xiàn)磁性；當(dāng)加一微小磁場(chǎng)時(shí)，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(diǎn)建造的；隨著外加磁場(chǎng)的繼續(xù)增強(qiáng)，磁性液體的磁化強(qiáng)度也隨之變大，但是很難達(dá)到飽和，只是趨向于最大值。當(dāng)外加磁場(chǎng)減小時(shí)，磁性液體的飽和磁化強(qiáng)度也隨著不斷減小，但是減小的曲線是沿著原來(lái)磁場(chǎng)增加的曲線減下來(lái)，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度變?yōu)榱銜r(shí)，曲線也回歸到原點(diǎn)，即沒(méi)有一般磁性物質(zhì)的遲滯現(xiàn)象，正是磁性液體的超順磁性的表現(xiàn)。在某些特定情況下，朗之萬(wàn)函數(shù)可以比較實(shí)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(zhì)的壓力慢慢增大直到所加壓力超過(guò)磁性液體密封的最大耐壓值，磁性液體密封失效的過(guò)程。具體表現(xiàn)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(duì)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(cè)移動(dòng)，使磁性液體原來(lái)所處的磁場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生了變化，借此時(shí)增大了的A/f產(chǎn)生的磁場(chǎng)力來(lái)平衡所加的壓力，形成新的力的平衡，因此我們?cè)谥锌煽吹降谝粯O齒處的磁性液體不在是在極齒處的中間線對(duì)稱分布了，而是往低壓區(qū)移動(dòng)了。隨著壓力的繼續(xù)增大并且超過(guò)第一極齒處磁性液體的最大耐壓值時(shí)，就會(huì)導(dǎo)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(zhì)也開始進(jìn)入第一極齒與第二極齒之間的空間。
該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的工作原理是：電機(jī)的轉(zhuǎn)軸通過(guò)皮帶傳動(dòng)的形式將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給曲軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上的曲軸上，曲軸在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中通過(guò)與偏心套的接觸力將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給密封件，帶動(dòng)密封件中的軸旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)密封。壓力表顯示的是密封腔內(nèi)氣體的壓力。通過(guò)加工不同的密封件中心軸的方法來(lái)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(guò)快導(dǎo)致密封腔的壓力過(guò)高。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先用氮?dú)馄肯蛎芊馇粌?nèi)充入一定壓力的氣體，然后關(guān)閉氮?dú)馄块y門，啟動(dòng)電機(jī)，通過(guò)調(diào)節(jié)變頻器控制電機(jī)的輸出，進(jìn)而控制轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速。通過(guò)觀察壓力表的變換來(lái)判斷密封件的密封性能。在實(shí)驗(yàn)前先單獨(dú)檢測(cè)密封件的密封性，用氦質(zhì)譜檢漏儀檢測(cè)無(wú)漏點(diǎn)之后再進(jìn)行磁性液體密封的耐壓實(shí)驗(yàn)，在耐壓實(shí)驗(yàn)過(guò)程中一旦檢漏儀發(fā)出氣體泄漏警報(bào)，則表明磁性液體密封己失效。
安裝的時(shí)候需要注意的問(wèn)題是要避免極靴與永磁鐵之間產(chǎn)生縫隙，并且要防止永磁鐵與極靴的碰撞導(dǎo)致永磁鐵破損，安裝好后要清理掉在極齒與磁鐵內(nèi)環(huán)上的雜質(zhì)如鐵削等。然后將安裝在一起的磁性液體密封件裝入不導(dǎo)磁的外殼中，安裝時(shí)要注意的問(wèn)題是，避免因安裝而將裝在極靴外環(huán)上的0型密封圈切破，最后導(dǎo)致極靴與外殼之間的密封不可靠。_剛開始安裝時(shí)在用錘子將密封件砸入外殼時(shí)，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(guò)程中總是發(fā)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(wèn)題，最終釆用液壓機(jī)緩緩地將密封件壓入外殼，壓的過(guò)程中無(wú)沖擊，加壓均勾，很好的解決了安裝時(shí)切密封圈這一問(wèn)題。圖5.7所示為液壓機(jī)壓密封件的過(guò)程。
首先對(duì)羅茨鼓風(fēng)機(jī)上使用磁性液體密封進(jìn)行了項(xiàng)目論證，確定其可行性后針對(duì)在羅茨鼓風(fēng)機(jī)上使用磁性液體密封進(jìn)行了一些結(jié)構(gòu)上的修改，使磁性液體密封能順利的安裝在鼓風(fēng)機(jī)上，根據(jù)磁性液體密封的設(shè)計(jì)理論對(duì)磁性液體密封的各部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，用Ansys等軟件對(duì)密封件的靜磁場(chǎng)進(jìn)行了模擬，通過(guò)計(jì)算算出了密封件的理論耐壓值，最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證密封的可靠性，比較成功的完成了本項(xiàng)目。下面我們簡(jiǎn)單總結(jié)本論文的結(jié)論：(1)根據(jù)羅茨鼓風(fēng)機(jī)工作的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了兩套密封結(jié)構(gòu)，通過(guò)磁性液體密封理論和利用有限元建模模擬密封結(jié)構(gòu)的磁場(chǎng)強(qiáng)度等方法，最終確定了 3極靴加2磁鐵的密封結(jié)構(gòu)。(2)為了在羅茨鼓風(fēng)機(jī)上使用磁性液體密封，專門對(duì)鼓風(fēng)機(jī)的原始端蓋進(jìn)行了加工設(shè)計(jì)，并設(shè)計(jì)選型了相應(yīng)的一些零部件：軸套、軸承、外殼、螺紋壓蓋、骨架油封等。(3)運(yùn)用Ansys仿真軟件對(duì)極靴的各參數(shù)進(jìn)行了一一研究，得出各參數(shù)對(duì)耐壓能力的影響，并在實(shí)驗(yàn)室用相關(guān)參數(shù)的密封件做了不同間隙下磁性液體密封在靜止和旋轉(zhuǎn)時(shí)的耐壓實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了極靴結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論的正確性。
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