調控型氣體潤滑密封擾動性能與智能調控技術研究.pdf

1、調控型氣體潤滑密封(簡稱調控型密封，Regulatable gas lubricated seal，縮寫為R-GLS)智能調控的實現(xiàn)是大型離心壓縮機向寬工況、高參數(shù)、高效率、智能化發(fā)展的重要一環(huán)。相比普通氣體密封（例如動壓式密封、迷宮密封等），調控型密封不僅具有長壽命、低泄漏的優(yōu)勢，并且擁有抗擾動、可調控、智能化的特質;在更好的保障主機安全、可靠、健康運行同時，能夠實現(xiàn)主機系統(tǒng)智能化控制，符合“中國制造2025”工業(yè)綠色環(huán)保、高效智能化

2、的要求。本文采用數(shù)值仿真計算與試驗驗證相結合的方法，對調控型密封流場擾動性能、智能調控計算程序、調壓供氣系統(tǒng)調控性能和試驗驗證等方面進行了全面系統(tǒng)的研究和討論，期望推進調控型密封及其智能調控技術的工程應用。
　　利用FLUENT軟件中SST k-ω流場模型，針對調控型密封節(jié)流孔及端面流場進行了數(shù)值模擬。研究了調控型密封節(jié)流孔進口效應的影響因素，獲得了不同端面結構和操作參數(shù)對進口效應的影響規(guī)律，并分析了調控型密封氣膜區(qū)域進口效應的形

3、成原因及避免措施。基于壓縮機失穩(wěn)工況，分析了調控型密封在環(huán)境擾動條件下的性能參數(shù)變化規(guī)律，為調控型密封的設計與在線調控提供了參考和依據(jù)。
　　針對純流體機理數(shù)值計算方法在調控應用方面存在的時效性問題，提出了基于BP神經網(wǎng)絡的調控型密封參數(shù)快速智能計算方法，并采用粒子群算法(PSO)對智能計算程序進行優(yōu)化，提高了該方法的計算精度。根據(jù)實際工況，獲取并利用350個初始學習樣本，對智能計算程序進行了訓練，驗證了PSO-BP神經網(wǎng)絡在調控

4、型密封參數(shù)計算上的可行性與精確度。智能計算方法為調壓供氣系統(tǒng)的提供了調控指導信息，并為調控型密封的精準快速調控奠定了基礎。
　　提出了一種基于緩沖氣罐和電磁控制閥的調壓供氣系統(tǒng)，用于輸出調控型密封所需的實時變化壓力的調控氣。利用LabVIEW工程軟件編寫了調壓供氣系統(tǒng)仿真程序，獲得了調壓供氣系統(tǒng)調控性能參數(shù)，研究了各結構及工況條件對系統(tǒng)調控性能（響應時間和穩(wěn)壓擾動幅度）的影響。采用中心復合序貫設計展開調壓供氣系統(tǒng)設計參數(shù)優(yōu)化分析，

5、得到了以系統(tǒng)調控性能為目標函數(shù)的系統(tǒng)設計優(yōu)選范圍。研究結果為調壓供氣系統(tǒng)的設計提供了參考意見。
　　研制出試驗研究的調控型密封以及智能調控系統(tǒng)，進行了調控型密封主動調控，調壓供氣系統(tǒng)閉環(huán)控制及調控型密封的智能調控試驗。通過對比理論計算與試驗結果，驗證了調壓供氣系統(tǒng)仿真軟件的正確性，并且證實了基于BP神經網(wǎng)絡的智能調控技術路線是正確可行的。
　　本文對調控型密封流場擾動性能的探討，為調控型密封的精穩(wěn)調控提供了參考。提出并驗證了