煤層氣壓縮機(jī)干氣密封端面特性研究.pdf

1、我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)都處在一個(gè)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵期，煤層氣、頁(yè)巖氣等非常規(guī)能源行業(yè)面臨著巨大的發(fā)展機(jī)遇。我國(guó)煤層氣可采資源總量約為10萬(wàn)億m3。目前，國(guó)內(nèi)開(kāi)展煤層氣勘探的企業(yè)并不多，主要集中在山西和河南等地，況且大多是外資企業(yè)。在輸送階段，為了防止或者限制煤層氣從壓縮機(jī)組軸端泄漏到大氣環(huán)境中，軸端密封技術(shù)對(duì)壓縮機(jī)組的穩(wěn)定、安全、長(zhǎng)周期以及經(jīng)濟(jì)效益最大化起著至關(guān)重要的作用。
　　縱觀機(jī)械密封（主要是軸端密封技術(shù)）的發(fā)展史，由早期的單端面密

2、封技術(shù)，到后來(lái)的雙端面、多端面接觸式的機(jī)械密封，甚至多重密封組合，發(fā)展到后來(lái)的在動(dòng)環(huán)表面開(kāi)各種形狀槽型的非接觸式機(jī)械密封。其中，干氣密封是一種應(yīng)用了開(kāi)槽技術(shù)的非接觸式密封技術(shù)，并在石化行業(yè)中得到了較廣泛的應(yīng)用。干氣密封是在動(dòng)靜環(huán)間，由于氣體動(dòng)壓效應(yīng)的存在，從而形成了剛性氣膜，既保證了干氣密封動(dòng)靜環(huán)端面互不接觸，也保證了泄漏量在一定的可承受范圍內(nèi)。
　　本文干氣密封機(jī)理出發(fā)，通過(guò)研究流體動(dòng)壓原理、密封間隙氣膜的流動(dòng)狀態(tài)和氣膜的熱力過(guò)

3、程及其對(duì)氣膜的穩(wěn)定性以及影響氣膜穩(wěn)定性的因素做了一定的的研究。然后，釆用數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法來(lái)研究干氣密封的端面特性。在數(shù)值模擬階段用Solidworks建立干氣密封三維幾何模型，采用Workbench對(duì)模型網(wǎng)格劃分，用Fluent對(duì)特定工況下，進(jìn)行數(shù)值模擬分析。分別改變干氣密封運(yùn)行參數(shù)和幾何尺寸，得到對(duì)應(yīng)的模擬結(jié)果。并對(duì)模擬結(jié)果分析得出幾何尺寸的優(yōu)化區(qū)間：螺旋角17°≤α≤28°，槽深2≤hg≤9，槽數(shù)8≤Ng≤14，槽臺(tái)寬

4、比0.4≤δ≤0.7，槽長(zhǎng)壩長(zhǎng)比0.4≤γ≤0.7，膜厚2≤h≤4。實(shí)驗(yàn)階段采用西安石油大學(xué)的干氣密封試驗(yàn)臺(tái)，選取幾何參數(shù)固定的動(dòng)靜密封環(huán)，把氮?dú)庾鰹槊芊饨橘|(zhì)，采用控制變量法，分別在定轉(zhuǎn)速和變壓力以及定壓力變轉(zhuǎn)速的情況下，進(jìn)行多組實(shí)驗(yàn)。并通過(guò)測(cè)量相應(yīng)泄漏量和功率的改變，研究轉(zhuǎn)速和壓力對(duì)干氣密封性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：?jiǎn)我桓淖冝D(zhuǎn)速或壓力時(shí)，會(huì)引起泄漏量和摩擦功耗增加。
　　通過(guò)研究干氣密封端面特性，對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果和模擬結(jié)果，得出指導(dǎo)