Page 241 - 机械技术运用及理论研究

第八章 机械密封系统与阀门设计的思考 229

化。其基于现有的知识对信息进行分析综合，并产生出新的信息甚至知识。为更
好地实现分析功能，可以引入外部的高性能计算资源，以及与公共数据库间共享
数据。第三，行动：即基于信息对物理系统施加影响，从而改变密封的工作状态。

三、机械密封智能化的实现

（一）机械密封的自我监测
机械密封的感知能力依赖于监测技术来实现，良好的感知能力需要种类丰富、
品质高的监测信号。这里，高的“品质”主要包括高的信噪比、高的动态性和与
机械密封工作状态的密切关联性等。一种保守的方式是，在不依赖于特定机械密

封结构的基础上，测量那些可以从外部获得的物理量，将其称为非植入式技术，
其主要包括对管路中的介质的测量（压强、流量、温度等）和对轴的测量（转速、
振动等）。它们容易得到，但品质普遍较差。为了进一步得到种类更丰富、更高

品质的信号，需要改变机械密封的结构。例如将传感器直接安装到机械密封结构
内部并传出获得的电信号，或利用新的结构将机械密封内部的某个物理特征“引
出”到密封外进行测量。这种植入式监测已经大量地在实验室中被实现，包括测
量密封环温度、密封环运动及膜厚、膜压和摩擦副声发射等。目前的工业应用中

以非植入式的监测手段，即对管路和轴的测量为主。现有的植入式监测技术手段
已比较多样，已经具备获取高品质在线监测信号的能力，不过若要移植到工业应
用中则仍需克服一些困难。在实验室中，通常容易为密封设计一个便于植入传感
器的工装。然而，在工业产品中这种设计面对的限制要大得多，包括与主机的兼

容性、成本、可靠性、工艺性等。此外，目前从信号中判断机械密封状态的技术
并不成熟，在线监测所能产生的价值因此受限。
（二）机械密封的自我调控
在目前的工程实践中，人们只能对机械密封的管路进行调节，以确保其工作

压强、冲洗量等正常。对于一些特定的机械密封结构，调节管路可以产生明显的
影响。例如，对静压机械密封，这里专指向流体膜内引入供压通道的形式来说，
对供压通道进行调控可以起到非常明显的效果，并且具备多自由度调控的潜力。
另一例是隔离补偿环背部空间从而可以单独调节其压力的结构形式。这种依赖于

特定结构的调控方法仍被归为植入式技术。除调节管路压强外，也可以利用别的
物理场来进行调节。SALANT 等通过对压电晶体施加电压调节密封端面的锥角