压缩机调控型气膜端面密封自愈技术研究

发布时间：2017-07-17 23:08

  本文关键词：压缩机调控型气膜端面密封自愈技术研究

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【摘要】：气膜端面密封的运行性能的优劣是制约大型压缩机组向高参数工况发展的重要因素,与传统的动压型气膜端面密封(简称为动压型密封)相比,调控型气膜端面密封(简称为调控型密封)不仅具有泄漏率低、耐磨性好和寿命长的优点,而且其特有的自愈调控特性使其极为契合当今化工生产大系统对设备故障诊断、在线自愈的要求。本文以自愈调控技术为主线,采用数值分析和试验验证相结合的方法,从稳态运行性能优化、运行状态识别、自愈调控方法等方面对调控型密封展开深入而系统的研究,以期指导调控型密封的设计开发与实用操作。基于有限单元方法,联立求解轴向力学平衡方程和气膜压力控制方程,获得了调控型密封在实际工况条件下的运行性能参数,如平衡膜厚、气膜刚度和泄漏率等。研究了端面静压结构参数,如节流孔直径、节流孔位置、均压槽深度和均压槽宽度对密封稳态性能的影响。采用中心复合设计方法开展密封端面静压结构的优化分析,得到了以工作间隙和运行稳定性为目标函数的静压结构几何参数优选值范围,为实现调控型密封的高效可靠运转奠定了基础。建立了调控型密封运转过程中运行状态的识别模型,分别从密封气膜厚度和泄漏率角度提出了密封系统运行状态的表征方法。对比研究了调控型密封和动压型密封的临界脱开性能,分析了工况条件对运行状态识别判据(临界转轴转速ncr、临界调控气压Pscr和复合开启比COR)的影响,以用于指导调控型密封实际应用的操作。在识别密封实时运行状态的基础上,提出了调控型密封的自愈调控方法。分析了调控气压对密封稳态性能的影响权重,从理论上研究了以调控气压为调控因子实现密封系统在线自愈的可控范围。基于气膜微扰润滑理论,研究了调控型密封的动态自愈调控规律,并得到了不同工况条件下,白愈调控方案的密封性能目标。设计并制造、构建了用于试验研究的调控型密封和自愈调控系统,提出了以调控型密封平衡工作膜厚(或向内泄漏率)为调控目标的自愈调控技术路线。进行了调控型密封的主动调控试验、静压开启试验和自愈调控试验,通过对比分析理论计算和工程试验的结果,验证了本文理论研究的正确性。本文对调控型密封自愈技术的研究,能够为实现调控型密封的在线监控和故障自愈奠定基础,促进调控型密封实用设计和工程应用的推广。
【关键词】：压缩机 调控型密封 稳态性能优化 运行状态识别 自愈调控方法
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH45
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-17
• 第一章 绪论17-29
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义17-18
• 1.1.1 课题来源17
• 1.1.2 研究目的和意义17-18
• 1.2 压缩机气体密封的研究背景18-21
• 1.2.1 压缩机气体密封的工况特点18-19
• 1.2.2 压缩机气体密封的类型19-21
• 1.3 气膜端面密封的工作原理21-24
• 1.3.1 非调控型密封21-22
• 1.3.2 调控型密封22-23
• 1.3.3 自愈调控理论23-24
• 1.4 气膜端面密封的发展概况24-27
• 1.4.1 非调控型密封的研究进展24-25
• 1.4.2 调控型密封的研究进展25-27
• 1.4.3 自愈调控技术的研究进展27
• 1.5 本课题的主要研究内容27-29
• 第二章 调控型气膜端面密封的稳态性能优化29-59
• 2.1 调控型密封的性能分析模型29-30
• 2.2 调控型密封的性能参数求解30-41
• 2.2.1 气膜压力控制方程的建立30-32
• 2.2.2 气膜压力控制方程的求解32-37
• 2.2.3 基于运行工况的密封稳态性能分析37-40
• 2.2.4 密封稳态性能参数的定义40-41
• 2.3 调控型密封算例分析及验证41-46
• 2.3.1 基于运行工况的密封稳态性能算例分析41-45
• 2.3.2 基于运行工况的密封稳态性能算例验证45-46
• 2.4 调控型密封的静压结构优化46-57
• 2.4.1 端面静压结构的单参数优化46-52
• 2.4.2 端面静压结构的中心复合设计法优化52-57
• 2.5 本章小结57-59
• 第三章 调控型气膜端面密封的运行状态识别59-73
• 3.1 调控型密封的运行状态分析59-61
• 3.1.1 运行状态不同阶段的划分59-60
• 3.1.2 运行状态阶段划分的实质60-61
• 3.2 调控型密封的运行状态表征61-65
• 3.2.1 基于气膜厚度的运行状态表征62-63
• 3.2.2 基于泄漏率的运行状态表征63-65
• 3.3 调控型密封的状态识别判据65-70
• 3.3.1 基于动压效应的状态识别判据n_(cr)65-67
• 3.3.2 基于静压效应的状态识别判据p_(scr)67-69
• 3.3.3 基于混合效应的状态识别判据COR69-70
• 3.4 本章小结70-73
• 第四章 调控型气膜端面密封的自愈调控方法73-85
• 4.1 调控型密封的自愈调控原理73-74
• 4.2 调控型密封的自愈调控因素74-76
• 4.2.1 状态参数74-75
• 4.2.2 压力调控75-76
• 4.3 调控型密封的自愈调控权重76-78
• 4.3.1 自愈调控权重的定义76
• 4.3.2 自愈调控权重的特征76-78
• 4.4 调控型密封的自愈调控规律78-81
• 4.4.1 介质压力对自愈调控规律的影响78-80
• 4.4.2 转轴转速对自愈调控规律的影响80-81
• 4.5 调控型密封的自愈调控技术路线81-83
• 4.6 本章小结83-85
• 第五章 调控型气膜端面密封的自愈调控试验85-105
• 5.1 调控型密封自愈调控试验的密封装置85-94
• 5.1.1 试验用密封的结构和原理85-87
• 5.1.2 试验用密封的制造和检验87-94
• 5.2 调控型密封自愈调控试验的试验系统94-98
• 5.2.1 试验用驱动系统95
• 5.2.2 试验用控制系统95-96
• 5.2.3 试验用测量系统96-98
• 5.2.4 试验用气路系统98
• 5.3 试验结果及讨论98-104
• 5.3.1 主动调控试验研究99-100
• 5.3.2 静压开启试验研究100-101
• 5.3.3 自愈调控试验研究101-104
• 5.4 本章小结104-105
• 第六章 总结和展望105-107
• 6.1 全文总结105-106
• 6.2 研究展望106-107
• 参考文献107-111
• 致谢111-113
• 研究成果及发表的学术论文113-115
• 作者及导师简介115-116
• 专业学位硕士研究生学位论文答辩委员会决议书116-117

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 李双喜;宋文博;张秋翔;蔡纪宁;高金吉;;干式气体端面密封的开启特性[J];化工学报;2011年03期

2 王维民;高金吉;李双喜;江志农;;离心压缩机轴向力调控与平衡盘密封改进研究[J];流体机械;2006年07期

3 陈志,李建明;干气密封的流动数值模拟[J];四川大学学报(工程科学版);2005年03期

4 张敏芳;郝木明;;端面粗糙度及静环静态角偏差对低速干气密封稳态特性的影响[J];石油化工设备;2009年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 杜志永;大型离心压缩机密封技术研究[D];大连理工大学;2003年

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本文编号：555020