雙向旋轉(zhuǎn)樅樹型槽干式氣體端面密封的性能研究.pdf

1、干氣密封具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長、可靠性高等優(yōu)點，已被廣泛應用于石油天然氣、石油化工、冶金和航空航天等重要的工業(yè)與行業(yè)領域。然而在實際運行中，原動機轉(zhuǎn)向和工藝操作流程錯序等綜合因素往往容易造成離心機泵等設備的反向旋轉(zhuǎn)，因此導致常規(guī)單向型槽端面干氣密封無法產(chǎn)生流體動壓開啟力而引起端面的磨損失效，造成轉(zhuǎn)軸抱死、裝置停產(chǎn)等惡劣事故。為了降低離心機泵反向運行的風險，滿足雙向旋轉(zhuǎn)的使用要求，約翰克蘭公司推出了雙向旋轉(zhuǎn)樅樹型槽端面結構的干氣密封(F-

2、DGS)并在現(xiàn)場得到成功應用。盡管如此，但是目前F-DGS的密封機理與性能及其變化規(guī)律尚不清楚，缺少系統(tǒng)的設計理論與方法，無法滿足國內(nèi)生產(chǎn)與用戶的有關需求。
　　 本文首先基于氣體潤滑理論，建立了F-DGS和螺旋槽干氣密封的通用數(shù)學分析模型，采用有限元法求解，結合有關文獻中實驗數(shù)據(jù)驗證了計算模型的正確性以及計算方法的合理性與可靠性。其次，在端面產(chǎn)生的流體動壓效應、密封性和穩(wěn)定性等方面，分析對比了F-DGS與典型螺旋槽干氣密封兩者

3、性能間的優(yōu)劣，結果表明：盡管F-DGS端面產(chǎn)生的動壓效應與密封穩(wěn)定性相對處于劣勢，但是其密封性較好，端面間氣膜壓力分布穩(wěn)定均勻，且適合雙向旋轉(zhuǎn)應用場合。接著研究了F-DGS在不同操作工況和不同端面型槽幾何結構參數(shù)條件下，其密封性能(包括開啟力、氣膜剛度、泄漏率、剛漏比等參數(shù))的變化規(guī)律，給出了不同型槽幾何結構參數(shù)F-DGS的最佳適用工況，以及在不同工況條件下各端面幾何參數(shù)的優(yōu)選范圍。最后，在此基礎上，研究了F-DGS端面樅樹型槽的徑向列