典型疊加組合型槽干氣密封的性能研究.pdf

1、干氣密封(DGS)因其非接觸運行特性，具有摩擦功耗低、使用壽命長和泄漏率低等優(yōu)勢，目前已在旋轉機械中得到廣泛應用，其中以螺旋槽干氣密封(S-DGS)應用最廣。隨著S-DGS應用范圍的擴大，因其高速氣膜穩(wěn)定性或低速開啟特性不佳而導致的密封端面磨損失效事故時有發(fā)生。為解決上述S-DGS的運行問題，基于疊加組合型槽結構特征，提出了兩種新型疊加組合型槽DGS，并對其開展了理論和實驗對比研究。
　　首先，分析并總結了分別適用于低速和高速條件

2、的現(xiàn)有疊加組合型槽的結構特點，在此結構共性的基礎上，分別提出了兩種新型疊加組合型槽——貫通組合槽和似疊羅漢槽?；跉怏w潤滑理論，建立了新型疊加組合型槽DGS的幾何模型和穩(wěn)態(tài)密封性能分析數(shù)學模型，采用有限差分法求解雷諾方程獲得了DGS穩(wěn)態(tài)密封性能參數(shù);建立了DGS開啟過程理論分析模型，對開啟過程中密封端面進行受力分析，給出了DGS開啟判斷依據(jù)和程序計算框圖，并驗證了本文數(shù)值模型和求解方法的正確性。
　　其次，對比分析了貫通組合槽DG

3、S和S-DGS在低速條件下的穩(wěn)態(tài)密封性能和開啟特性，揭示了其具有高氣膜剛度的密封機理，研究了工況參數(shù)和型槽結構參數(shù)對其穩(wěn)態(tài)密封性能的影響規(guī)律，進一步獲得了型槽結構參數(shù)優(yōu)選值，結果表明:與S-DGS相比，貫通組合槽DGS在低速條件下的氣膜剛度和剛漏比更大，且具有更低的臨界開啟轉速。探究并獲得了高速條件下疊加組合槽的最佳疊加組合型式，輔以密封端面壓力場和速度場的分布，研究了工況參數(shù)和結構參數(shù)對其穩(wěn)態(tài)密封性能的影響規(guī)律，結果表明:在高速低壓條

4、件下，優(yōu)選結構的疊加組合槽DGS較S-DGS具有更高的氣膜剛度和更低的泄漏，綜合密封性能顯著提升，且速度越高，壓力越小，性能優(yōu)勢越明顯。
　　最后，在自主搭建的閉合力可調、氣膜厚度和泄漏率可測的干氣密封實驗臺上開展了不同工況條件下貫通組合槽DGS和似疊羅漢槽DGS的穩(wěn)態(tài)密封性能實驗研究。結果表明開啟力的理論值與實驗值相差不超過6％，泄漏率誤差在30％以內，說明理論計算結果與實驗測量值吻合程度良好。與S-DGS相比，低速條件下貫通組