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干气密封运行状态稳定性的研究

王和顺  
【摘要】:以提高干气密封运行稳定性为目标。从密封启、停端面脱开;端面槽形改善;建立适当的密封监控系统,这三个方面来进行研究,对应不同的角度提出了多种措施,以达到提高干气密封运行稳定性的目的。 首先,以干气密封启动过程中端面开启力的变化为主要研究对象,对端面在启动和停车过程中的接触情况进行了分析。指出在启、停过程中因转速相对较低,开启力不足以将端面脱开,所以两密封端面处于直接接触状态,端面间摩擦、磨损较严重,对密封性能极为不利。为了消除启、停过程中端面的直接接触,首次提出了启、停端面脱开的概念,并以四川日机密封研究所设计生产的B823d型,单端面干气密封为例,对启、停端面脱开的可行方案进行研究,提出了三种方案,对比分析了它们的优缺点。 其次,用FLUENT对干气密封流体动压的产生、压力分布、承载能力进行了分析计算。指出流场压力分布的特征是:在槽台交界处,气膜压力产生较大变化,即在气体流入的槽台交界处,压力减小,产生局部负压(相对);气体流出的槽台交界处,压力增大,产生流体动压,而不同的进、出口压差和螺旋角大小,会导致上述两个压力分布区域,沿槽形方向移动,范围大小也将随之变化。 在对密封端面流场进行计算分析的基础上,提出优化槽形,以增大流体动压效应。通过对压缩机用干气密封端面槽形参数进行优化,并将优化后槽与原槽形密封端面开启力、气膜刚度作了对比分析,肯定了槽的优化对密封气膜刚度的提升。 再次,以干气密封端面间隙测量为主要研究内容,在对传统测量方法充分调研的基础上,提出了用CCD来进行端面测量的新方法。该方法的重点是如何提高普通CCD的测量精度,主要理论依据是CCD像素等距错排。通过综合分析各列(行)CCD像元感光情况来获得精确度更高的测量值。以线阵CCD为例,将N个像元间距为H的线阵CCD器件并排组合在一起,并沿像元线性分布方向以距离为H_1=H/N依次均匀错开排列。多个线阵CCD的感光电信号经多通道A/D同步采集,保存到存储器中指定位置。然后,通过对所有CCD测量数据的分析计算来获得精确的测量值。用双线阵CCD错排和单线阵CCD


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