帶內環(huán)槽的螺旋槽干式氣體端面密封的性能研究.pdf

1、在石油和石化行業(yè)中，干式氣體端面密封（DGS）在高速旋轉機械（如離心壓縮機）上應用日趨廣泛，并正逐漸擴展到泵及反應釜等中低速回轉設備上。但是由于DGS在啟動時不易開啟，低速低壓下難以建立穩(wěn)定的氣膜，同時也缺少完善的中低速設計理論和方法，因此制約了DGS的推廣應用。所以，研究并完善中低速條件下DGS的設計理論，改善DGS在低速低壓條件下和啟動時的工作性能，具有重要意義。 首先，針對光滑面螺旋槽干式氣體端面密封（S-DGS）建立了端

2、面氣膜壓力控制方程組，采用有限單元法進行求解，計算了密封性能參數(shù)，并與相關文獻進行了比較，驗證了有限元程序的可靠性。在此基礎上，研究比較了收斂型槽深S-DGS與普通等槽深S-DGS的密封性能，結果表明，在低速低壓條件下，收斂型槽深S-DGS的密封性能沒有明顯優(yōu)勢。其次，建立了帶內環(huán)槽S-DGS端面氣膜壓力控制方程，并采用有限單元法求解，研究了低速低壓條件下密封性能隨端面微槽幾何參數(shù)變化的規(guī)律，以獲得較大氣膜剛度或開啟力以及較小泄漏量為幾

3、何結構優(yōu)化原則，對微槽幾何參數(shù)進行了優(yōu)化。最后，基于流體潤滑理論，考慮端面氣膜滑移流，建立并采用有限單元法求解了帶內環(huán)槽S-DGS的端面膜壓控制方程，系統(tǒng)研究了低速低壓條件下滑移流對該種密封性能的影響。結果表明，當0.05≤Kn<1時，滑移流對密封性能產生明顯影響。在此基礎上，以獲得較大氣膜剛度和較小泄漏量為端面幾何參數(shù)優(yōu)化準則，對考慮滑移流條件下帶內環(huán)槽S-DGS密封端面幾何結構參數(shù)進行了優(yōu)化。研究結果為改善S-DGS的開啟特性，提高