向心透平干氣密封結構參數(shù)對性能的影響研究.pdf

1、隨著工業(yè)技術的發(fā)展和人們對環(huán)保意識的增強，人們對工業(yè)密封的要求也越來越嚴格，因此干氣密封技術應運而生。干氣密封是一種新型的流體動壓型非接觸式機械密封，屬于機械密封表面改形技術。它的出現(xiàn)解決了長期以來機械密封不能干運轉的問題。干氣密封具有無磨損、功耗小、壽命長、結構簡單、泄漏小等優(yōu)點。目前，國外對干氣密封的基礎研究已經(jīng)比較成熟，并在石化行業(yè)中得到了廣泛應用。我國對干氣密封的研究起步較晚，相對國外有著很大的差距，干氣密封產(chǎn)品主要依賴進口。因

2、此，對干氣密封技術進行研究對提高我國密封技術整體水平有著很重大的意義和價值。
　　本文以低溫余熱發(fā)電實驗臺中向心透平為研究對象，對其軸端干氣密封的密封性能進行研究。主要工作內(nèi)容和結論如下：
　?。?）在對螺旋槽干氣密封的工作原理、受力情況、主要結構參數(shù)和性能參數(shù)進行綜合分析研究的基礎上，引入了剛漏比的概念作為綜合評價螺旋槽干氣密封密封性能的指標，并根據(jù)各結構參數(shù)的經(jīng)驗取值范圍和公式，參考已有的螺旋槽干氣密封結構，對用于低溫余

3、熱發(fā)電試驗臺向心透平用軸端干氣密封結構進行了設計。
　?。?）采用Solidworks軟件建立了螺旋槽干氣密封端面氣膜的三維模型，并對其采用 Fluent進行數(shù)值模擬，得到了流場的壓力分布、泄漏量和剛度。將模擬結果與文獻中實驗結果進行對比，證明了模擬方法的正確性。
　?。?）對向心透平軸端干氣密封進行了數(shù)值模擬，改變結構參數(shù)，得出了不同結構參數(shù)下干氣密封的泄漏量、開啟力等，分析了干氣密封結構參數(shù)對密封性能的影響。結果表明：槽

4、數(shù)對螺旋槽干氣密封的密封性能基本沒有影響，而槽堰寬比、槽長壩長比、膜厚和槽深對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、槽長壩比γ=0.5、槽深hg=2μm時達到最優(yōu)。而膜厚越小時螺旋槽干氣密封密封性能越好，但考慮到實際情況，膜厚取1μm作為最優(yōu)值。
　?。?）建立了幾種不同結構的槽形，并通過 Fluent模擬對不同槽形干氣密封密封端面間的壓力分布、開啟力、泄漏量、剛度等密封性能進行了分析

5、對比。結果表明：螺旋槽開啟力最大、泄漏量較小、剛度和剛漏比相對較大，各種性能參數(shù)都比較優(yōu)異，適用于絕大部分干氣密封；尾翼螺旋槽各項性能參數(shù)都比較中等，各項性能參數(shù)都低于螺旋槽，且結構較復雜，綜合性能不如螺旋槽；聯(lián)通螺旋槽剛度和剛漏比最大、開啟力和泄漏量相對較大，比較適用于對泄漏量要求不高、對剛度要求比較高的干氣密封；雙螺旋槽開啟力、剛度和剛漏比相對最小，抗干擾能力較弱，但其泄漏量遠小于其他槽形，而且其性能參數(shù)受轉速影響較小，適用于對泄漏