向心透平干氣密封結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)性能的影響研究.pdf

1、隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，人們對(duì)工業(yè)密封的要求也越來(lái)越嚴(yán)格，因此干氣密封技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。干氣密封是一種新型的流體動(dòng)壓型非接觸式機(jī)械密封，屬于機(jī)械密封表面改形技術(shù)。它的出現(xiàn)解決了長(zhǎng)期以來(lái)機(jī)械密封不能干運(yùn)轉(zhuǎn)的問(wèn)題。干氣密封具有無(wú)磨損、功耗小、壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、泄漏小等優(yōu)點(diǎn)。目前，國(guó)外對(duì)干氣密封的基礎(chǔ)研究已經(jīng)比較成熟，并在石化行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。我國(guó)對(duì)干氣密封的研究起步較晚，相對(duì)國(guó)外有著很大的差距，干氣密封產(chǎn)品主要依賴進(jìn)口。因

2、此，對(duì)干氣密封技術(shù)進(jìn)行研究對(duì)提高我國(guó)密封技術(shù)整體水平有著很重大的意義和價(jià)值。
　　本文以低溫余熱發(fā)電實(shí)驗(yàn)臺(tái)中向心透平為研究對(duì)象，對(duì)其軸端干氣密封的密封性能進(jìn)行研究。主要工作內(nèi)容和結(jié)論如下：
　?。?）在對(duì)螺旋槽干氣密封的工作原理、受力情況、主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能參數(shù)進(jìn)行綜合分析研究的基礎(chǔ)上，引入了剛漏比的概念作為綜合評(píng)價(jià)螺旋槽干氣密封密封性能的指標(biāo)，并根據(jù)各結(jié)構(gòu)參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)取值范圍和公式，參考已有的螺旋槽干氣密封結(jié)構(gòu)，對(duì)用于低溫余

3、熱發(fā)電試驗(yàn)臺(tái)向心透平用軸端干氣密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
　?。?）采用Solidworks軟件建立了螺旋槽干氣密封端面氣膜的三維模型，并對(duì)其采用 Fluent進(jìn)行數(shù)值模擬，得到了流場(chǎng)的壓力分布、泄漏量和剛度。將模擬結(jié)果與文獻(xiàn)中實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，證明了模擬方法的正確性。
　?。?）對(duì)向心透平軸端干氣密封進(jìn)行了數(shù)值模擬，改變結(jié)構(gòu)參數(shù)，得出了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下干氣密封的泄漏量、開(kāi)啟力等，分析了干氣密封結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)密封性能的影響。結(jié)果表明：槽

4、數(shù)對(duì)螺旋槽干氣密封的密封性能基本沒(méi)有影響，而槽堰寬比、槽長(zhǎng)壩長(zhǎng)比、膜厚和槽深對(duì)密封性能的影響很大。螺旋槽干氣密封的密封性能在螺旋角α=15°、槽堰寬比λ=0.4、槽長(zhǎng)壩比γ=0.5、槽深hg=2μm時(shí)達(dá)到最優(yōu)。而膜厚越小時(shí)螺旋槽干氣密封密封性能越好，但考慮到實(shí)際情況，膜厚取1μm作為最優(yōu)值。
　?。?）建立了幾種不同結(jié)構(gòu)的槽形，并通過(guò) Fluent模擬對(duì)不同槽形干氣密封密封端面間的壓力分布、開(kāi)啟力、泄漏量、剛度等密封性能進(jìn)行了分析

5、對(duì)比。結(jié)果表明：螺旋槽開(kāi)啟力最大、泄漏量較小、剛度和剛漏比相對(duì)較大，各種性能參數(shù)都比較優(yōu)異，適用于絕大部分干氣密封；尾翼螺旋槽各項(xiàng)性能參數(shù)都比較中等，各項(xiàng)性能參數(shù)都低于螺旋槽，且結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，綜合性能不如螺旋槽；聯(lián)通螺旋槽剛度和剛漏比最大、開(kāi)啟力和泄漏量相對(duì)較大，比較適用于對(duì)泄漏量要求不高、對(duì)剛度要求比較高的干氣密封；雙螺旋槽開(kāi)啟力、剛度和剛漏比相對(duì)最小，抗干擾能力較弱，但其泄漏量遠(yuǎn)小于其他槽形，而且其性能參數(shù)受轉(zhuǎn)速影響較小，適用于對(duì)泄漏