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流体动压型机械密封开启过程的声发射特征监测研究
摘要：
流体动压型机械密封是一种常见的密封结构，用于防止润滑油或化学溶液泄漏。在机械密封开启和关闭过程中，会产生一定的声发射。本文研究了流体动压型机械密封开启过程的声发射特征，并采用声学监测和信号处理技术进行测量和分析。结果表明，在机械密封开启的不同阶段，会产生不同频率和振幅的声波信号，这些信号可以用来判断密封结构的状态和性能。本研究可为机械密封的设计和维护提供理论依据和技术支持。
关键词：流体动压型机械密封；声发射特征；信号处理；状态监测
Abstract:
Fluiddynamicpressuremechanicalsealisacommonsealingstructureusedtopreventlubricatingoilorchemicalsolutionleakage.Duringtheopeningandclosingprocessofmechanicalseals,certainacousticemissionwillbegenerated.Thispaperstudiestheacousticemissioncharacteristicsoftheopeningprocessoffluiddynamicpressuremechanicalseals,andmeasuresandanalyzesthemusingacousticmonitoringandsignalprocessingtechniques.Theresultsshowthatdifferentfrequencyandamplitudesoundwavesignalswillbegeneratedduringdifferentstagesofmechanicalsealopening,whichcanbeusedtojudgethestateandperformanceofthesealingstructure.Thisstudycanprovidetheoreticalbasisandtechnicalsupportforthedesignandmaintenanceofmechanicalseals.
Keywords:fluiddynamicpressuremechanicalseal;acousticemissioncharacteristics;signalprocessing;statemonitoring
一、介绍
机械密封是工业生产中必不可少的密封方式，可用于防止润滑油或化学溶液泄漏。其中，流体动压型机械密封由于其结构简单、密封性能优良、摩擦力小等优点，被广泛应用于化工、冶金、造纸、制药等领域。在机械密封的开启和关闭过程中，会产生一定的声发射，这些声音可以用来判断密封结构的状态和性能。
机械密封的声发射特征是一种重要的监测手段，可以实时掌握机械密封的工作状态。过去几十年来，涌现出了许多机械密封声发射特征的研究，其中包括机械密封的谐波分析、能量分析、频域分析、小波变换等方法。这些方法可以帮助工程师判断机械密封故障的类型、位置以及时效性，以便采取相应的维护措施。
本文旨在研究流体动压型机械密封开启过程的声发射特征，并采用声学监测和信号处理技术进行测量和分析。首先，介绍了机械密封的结构和工作原理；其次，根据机械密封的开启过程，建立了机械密封开关的实验平台，并进行信号采集和处理；最后，分析了不同阶段的声发射特征，并讨论了该研究的应用前景。
二、机械密封的结构和工作原理
机械密封是一种安装在转子和定子之间的密封结构，其基本原理是通过紧密的密封面和密封环将输送介质（如液体或气体）隔离在一定的容积内。在流体动压型机械密封中，介质通过密封环的静压作用产生动压力，使密封环和紧密配对的密封面形成了一定的压力梯度，从而实现了动态密封。图1是流体动压型机械密封的示意图。
图1流体动压型机械密封示意图
1密封环；2压紧弹簧；3密封面；4轴
（来源：元敏电子）
机械密封通常包括主密封和辅密封，主密封位于介质压力侧，辅密封位于低压侧，用于防止介质泄漏。流体动压型机械密封通过润滑油或化学溶液来冷却和润滑密封面，以减小密封部位的摩擦，延长密封件的寿命。
三、流体动压型机械密封开启过程的声发射特征监测
1、实验平台的建立
为了研究机械密封开启过程的声发射特征，本文建立了流体动压型机械密封的开关实验平台，如图2所示。实验平台包括密封环、压紧弹簧、密封面和轴等部件，密封环为橡胶密封环，压紧弹簧为弹簧压紧式密封，密封面采用硬质合金材料。
图2实验平台示意图
（来源：元敏电子）
2、信号采集和处理
在机械密封开启过程中，采集了不同阶段的声波信号，并利用声学监测和信号处理技术进行了分析。在实验设计中，选用了固定的频率范围和阈值，