压缩机用T型槽干气密封技术的研究

发布时间：2020-07-25 10:07

【摘要】： 压缩机用干气密封的可靠性对于实现生产装置的安全、稳定、长周期运行以及生产经济效益最大化至关重要。近年来,随着密封技术的不断发展,出现了新的密封型式——T型槽干气密封。其密封原理是:当密封端面副间有相对运动时,槽的泵送效应和台阶效应使密封气体产生流体动压效应,在两密封端面副间形成稳定的有一定刚度的气膜,这层气膜保证密封工作在非接触状态,同时使密封泄漏量从理论上可达到零泄露水平。与传统机械密封相比,T型槽干气密封具有泄漏量少(理论上甚至可达零泄露)、端面磨损小、运行寿命长和可靠性高等优点。目前,该类密封已被广泛用于离心式压缩机、离心泵及其他高速高压设备中。 T型槽干气密封除了同螺旋槽一样能产生较好的流体动压效应外,其旋转方向还不受限制可以双向旋转,这避免了由于反向旋转而造成的密封失效,从而使T型槽干气密封的应用范围更加广泛,大大提高了它的研究和使用价值。目前密封领域对干气密封的研究主要是针对螺旋槽型,对T型槽等其他槽型的研究非常少,每一种槽型都有它的适用范围,实践中应根据具体的工况来选择合适的槽型,因此对T型槽等其他槽型的研究非常有必要。在大量参考螺旋槽干气密封文献基础上,本文以T型槽干气密封为研究对象,主要对它的气膜流场进行求解、分析。本文的主要工作是对T型槽干气密封端面间气膜流场进行建模、确定计算区域及推导其控制方程,采用目前市面上比较流行的计算流体动力学(CFD)软件包FLUENT对T型槽干气密封气膜流场进行数值求解、分析,求解得到了密封端面间气膜压力场分布,在此基础上推导了密封特性的主要性能参数(如:开启力、密封泄露量、气膜刚度、功耗等)的计算式,并且还就影响密封稳定性和密封性的工况参数和槽型几何参数对密封性能的具体影响进行了分析讨论,得到了部分槽型几何参数的较佳值(如:槽数Ng为12～16之间,密封坝长比1为0.4～0.6,槽深h_g为4～6μm),这些较佳值为工程设计提供了一定的指导和参考价值。由于L型槽和T型槽的结构非常相似,本文对这两种槽形的密封性能进行了一定的分析比较,得出了T型槽的密封性能略优于L型槽的结论。
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH45
【图文】：

干气密封,结构示意图,动环

干气密封基本构成〔’〕与传统机械密封类似，也是一种靠弹性元件对静、动环端面摩擦副的预紧和介质压力与弹性元件压力的压紧来达到密封的轴向密封装置。干气密封的结构示意图如图2一1所示，其主要元件有:静环1、动环2、弹性元件(弹簧4)、辅助密封(O形环8、9)、传动件(传动销3或者传动螺钉7)、防转件(防转销10)、紧固件(弹簧座5、压环12、压盖n和紧定螺钉6)与轴套13。干气密封是非接触式密封，它的最大特点是在端面摩擦副(一般在动环)上加工有均匀分布的深度为几微米的浅槽。Fig.2一 1Strueturesehematiedrawingofdrygasseal图2一1干气密封结构示意图干气密封的基本元件的作用如下:(l)摩擦副(静、动环)非工作状态下，摩擦副要保证紧密贴合、组成密封面以防止介质泄露，这就要求摩擦副要有良好的耐磨性;动环在弹簧力的作用下可以轴向移动，自动

单端面密封

联密封和双端面密封。下面对三种典型密封结构分别作简单介绍:(l)单端面密封如图2一2所示，其密封面上浅槽产生很强的泵吸作用，形成剪切流来阻止密封泄漏，这样理论上可实现密封零泄漏。此类密封主要用在中低压情况下，允许少量介质气体泄漏到大气中。Fig.2一 2Singlefaceseal图2一2单端面密封

示意图,计算区域,边界条件

Tmerge方法合成网格。由于划分网格数目的多少直接关系到求解的精度及对计算机硬件的需求，因此选择适当的网格单元生成比较合适的单元数目来进行流场分析非常重要。图4一3是计算区域网格划分示意图，图4一4是计算区域边界条件设定。Fig.4一 3GriddivisionofeomPutationalarea图4一3计算区域网格划分示意图Fig.4一 4BoundarytyPeofcomPutationalarea图4一4计算区域边界条件

【引证文献】