谭清德[1]2004年在《28AT型干气密封装置的应用研究及其改进》文中研究说明建峰厂CO_2压缩机组由意大利Nuovo Pignone公司制造，其高压缸轴端密封，采用了John Crane的28AT型单端面螺旋槽式干气密封，从1997年8月至今，先后共发生7次故障，更换密封13套。每次故障导致尿素系统停车，经济损失都在数百万元以上，严重制约了化肥装置的“安、稳、长、满、优”运行。 28AT干气密封作为新一代密封产品，从八十年代开始，已在引进国外大化肥装置中得到较多应用，但是，国内类似工况下的引进干气密封也曾多次出现过短期失效的故障。为了进一步摸索干气密封装置的开、停车要求和运行规律及特性，解决干气密封短期失效的问题，建峰厂把干气密封的失效研究列入了攻关课题。 本文通过对于气密封工作机理的分析及性能计算，阐述了工艺参数变化对干气密封性能的影响，并绘制出相关曲线，得到了一些有益的结果。在此基础上，进一步讨论了28AT型干气密封在CO_2压缩机上的正常工作点以及不同工况下干气密封的气膜厚度，为干气密封的在线性能评估和维护、操作方式的改善提供了依据。 通过对比设计应用条件、试验参数以及实际运转状况，分析了干气密封短期失效的原因，并针对性地提出了28AT型干气密封装置的改进方案和工艺调整措施并逐步实施，解决了28AT型干气密封在CO_2压缩机上频繁损坏的问题，保障了密封的正常运行。 本文还针对目前干气密封技术在国内的发展状况，分析了实施干气密封备件国产化的可行性；并结合实践经验，提出了干气密封在品质检验、安装、维护方面的要求，可以供其他用户培训和借鉴。
付伟[2]2014年在《干气密封技术及其在炼油厂压缩机组中的应用》文中提出轴端密封是转动设备类的主要组成部分。它的可靠性是转动设备实现长周期、经济运行的保证。在干气密封应用之前,转动设备主要使用浮环密封、迷宫密封、接触式机械密封等作为轴端密封。近些年来,随着密封技术(特别是轴端密封技术)的发展,干气密封技术得到了较为广泛的应用。干气密封装置是在两密封端面之间,利用气体的动压效应建立起刚性气膜,保证干气密封的两密封端面互不接触,同时保证被密封流体的泄漏量在一个可以承受(甚至基本达到零泄漏)的范围之内。干气密封技术最早在国外得到开发和应用。国内早期使用的干气密封主要是从国外进口。随着干气密封的使用、推广,一些单位和个人开始研究干气密封技术。虽然近些年来国内的干气密封技术也有了较大的发展,但大都还处于相对较为初级的阶段,而且干气密封产品的开发、设计以及制造工艺还不十分健全。本文结合进口干气密封的使用情况,对螺旋槽型干气密封装置的性能、失效形式和辅助系统等进行了初步的分析、研究,其目的在于为压缩机组配套使用的干气密封的长周期、经济运行以及国产化提供参考。干气密封与传统的端面密封(包括浮环密封、迷宫密封、接触式机械密封等)相比,具有介质泄漏量少、端面磨损小、能耗低、运行寿命长等优点。现在干气密封在输送流体的各种旋转设备(如离心式压缩机、膨胀机、气体透平机、离心泵等)上已经开始大量应用,其中螺旋槽干气密封的应用最广泛。本文所做的工作及结论如下：以承载能力和泄漏量为目标,分析了干气密封的运行条件和螺旋槽槽形的几何参数对密封性能的影响,得到了部分槽形参数的最佳范围。在高速实验台上对某进口干气密封装置进行了测试。测出了干气密封装置不同工况下的泄漏量,并将测量结果与计算数据进行了比较,结果表明两者趋势基本一致。此外,针对某加氢裂化装置进口高压干气密封的运行状况,分析了干气密封装置失效的主要原因,并针对干气密封的系统进行了改造和完善,提高了密封运行的可靠性。
刘薇[3]2012年在《干气密封在甲醇合成压缩机中的应用及改进》文中进行了进一步梳理从上个世纪八十年代，干气密封作为新一代密封产品，在我国石油化工等领域得到较多的应用。旭阳焦化厂自从购进由天津鼎铭公司生产的TM02D型干气密封，大大提高了密封效率，但是也出现了一系列故障。每次故障必须停产检修，给企业造成损失。鉴于干气密封技术目前在化工行业使用较多但应用技术、维修技术不完善，我们深入企业做了调查研究，希望对干气密封性能影响因素、短期失效等问题做一探究。本文首先通过对干气密封技术的介绍，与常见密封形式比较，分析干气密封工作机理，介绍常见的干气密封结构布置形式，对甲醇合成压缩机中的TM02D型干气密封进行性能计算，阐述了工艺参数变化对干气密封性能的影响，并绘制出相关曲线，得到关于干气密封的部分应用结果。根据工艺参数对干气密封性能影响，计算得到了TM02D型干气密封在甲醇压缩机上的正常工作点时的气膜厚度，理论上解决了干气密封性能评价和结构维护、避免不当操作方式等问题。通过对比理论分析及实际运转情况，分析了干气密封短期失效的原因，并根据不同的失效形式提出了TM02D型干气密封装置的不同的解决方案和工艺调整措施，解决了干气密封在使用中常出现问题，保障了密封的正常运行。本文还结合干气密封技术目前在国内的发展状况，提出了干气密封在安装、维护方面的要求，可以供其他用户培训和借鉴探究。
蒋小文[4]2004年在《螺旋槽干气密封数值模拟及其槽形参数优化》文中研究说明压缩机轴端密封的可靠性对于实现生产装置的安全、稳定、长周期运行以及经济效益最大化至关重要。传统的轴端密封有迷宫密封、浮环密封和接触式机械密封等。近年来,随着密封技术的不断发展和完善,出现了一种新的密封型式–螺旋槽干气密封。其密封机理是:当密封副间有相对运动时,槽的泵送效应和台阶效应使气体产生流体动压力,在两密封端面间建立起一刚性气膜,从而保证密封端面非接触,同时被密封介质的泄漏量控制在一个可以接受的水平。与传统的轴端密封相比,螺旋槽干气密封具有介质泄漏量少、端面磨损小、能耗低、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、膨胀机、气体透平机以及其它高速高压机器中。干气密封技术源于国外。中国的干气密封产品长期以来主要依赖进口,干气密封技术的研究以及产品的开发尚处于起步阶段,还未建立起一套完整的干气密封产品设计、开发以及制造体系。本文对螺旋槽干气密封端面间气体的流动过程进行了数值模拟研究,探讨了端面槽形几何参数对密封性能的影响,并对槽形几何参数进行了优化设计,旨在为压缩机组用螺旋槽干气密封的设计和安全、可靠、稳定、长周期运行提供有益的参考。本文主要研究内容及结论如下:(1)在一定假设的基础上,建立了螺旋槽干气密封端面间气体流动过程的物理模型,并推导了等温状态下可压缩流体动力润滑控制方程。(2)采用 Galerkin 法对控制方程进行离散,编制了有限元计算程序,对控制方程进行了数值求解,得到了端面间气膜的压力分布规律。在此基础上,对螺旋槽干气密封的主要性能参数–开启力、端面摩擦力、摩擦功耗、轴向刚度以及泄漏量进行了计算。(3)分析了操作参数和端面槽形几何参数对密封性能的影响以及槽形几何参数对密封性能的影响度。结果表明:螺旋角β和槽长坝长比γ对密封性能的影响高度显著,槽深膜厚比 Hg对密封性能的影响显着,而槽台宽比δ以及槽数 Ng对密封性能的影响相对不大。研究表明,端面槽形几何参数适宜的取值范围为:66°<β<75°,4.75
章颖颀[5]2002年在《干气密封在乙烯压缩机上的应用及改进》文中指出介绍John-Crane 28AT型干气密封在茂名石化乙烯装置乙烯压缩机上的应用以及对在实际使用运行中存在的问题进行原因分析,进而提出干气密封系统改进的建议。
王衍[6]2014年在《双向旋转式T型槽干气密封稳定性研究》文中提出工业装备的日益高参数化，给其旋转轴密封提出苛刻的要求：结构简洁、寿命长、性能稳定、适应性强。干气密封因其具有泄漏量少、磨损小、能耗低、寿命长、操作简单可靠且不易受油污染等特点，逐渐成为转动设备中轴密封的主流。根据旋转方向，干气密封可分为单向旋转式和双向旋转式，槽型结构的非对称性，使得单向旋转式非接触式机械密封只能在正转时工作，而在反向运转时不能。在干气密封中，具有对称槽型、在正反向旋转时均能建立起隔离动静环硬性固相接触动压的双向旋转式T型槽干气密封，引起了人们愈来愈多的关注。本文针对T型槽干气密封的稳定性进行了较为深入的研究，其主要内容和结果如下：选择T型槽干气密封启动、运行及停车叁个阶段对其稳定性进行研究，按照干气密封理论推导、仿真计算及实验研究叁者结合验证这一技术路线，对影响T型槽干气密封的稳定性参数及如何提高T型槽干气密封的稳定性进行研究和讨论。鉴于启动及停车阶段的干摩擦运转对稳定性影响最大，也是造成干气密封早期失效的主因。产生失效的主因是密封副较长时间运行在转速未达到密封副分离要求的开启转速下，对此阶段开启转速的研究有助于密封副在最短时间内达到计算开启转速，以减少干摩擦对稳定性的影响。避免干气密封早期失效后，其稳定性主要体现于正常运转阶段，需对此阶段稳定性进行深入分析。采用故障树分析法对干气密封系统进行了分析，得出影响干气密封稳定性运行的主要因素。并依据仿真分析得出T型槽各参数对密封性能的影响权重，定义出影响干气密封稳定运行的稳定性参数：开启力、开启转速、气膜刚度、端面温度、摩擦功耗、端面扭矩及泄漏量。相关的理论计算、仿真模拟及实验研究都围绕稳定性参数进行。在仿真实验中，依据较大气膜开启力及气膜刚度有利于干气密封稳定性的提高，对双向旋转式T型槽进行了槽型优化分析。通过Mesh-free法对Reynolds进行了无量纲化处理，对T型槽干气密封流体动、静压的产生、压力分布、承载能力进行了分析计算。得到了流场压力分布的规律特征，并得出了动静压在密封端面的叁维分布视图，再此基础上，参考分布规律及最大开启力，进一步运用Fluent软件对不同参数T型槽进行了大量的仿真优化计算，并将优化后所得槽型与原槽形在端面开启力、气膜刚度及泄漏量上作了对比分析，获得了开启力及气膜刚度有较大提升的新型槽型—OTG。基于PH线性法，将非线性偏微分方程转化为线性偏微分方程，近似求得了T型槽槽内气体动压分布的解析解，得出了稳定性参数表达式，并从结构上提出了防止和减轻此阶段的摩擦磨损设计方案。同时考虑轴向微扰及角向摆动时的影响，建立了此时的气膜刚度表达式，绘制了干气密封稳定运行特性曲线，提出了干气密封的运行稳定性判据。在实验参数测定方面，对T型槽干气密封实验中主轴转速、扭矩、端面温度、端面压力等参数进行了测量。一方面与仿真模拟得出的规律进行对比，验证仿真模拟数据的正确性；另一方面通过实验测得的扭矩、端面温度等参数确定开启转速，同时通过外部干扰研究密封稳定性能，得出稳定性参数区间。本文的研究结果可以进一步提高双向旋转式机械密封系统的稳定性，为进一步深入开展T型槽干气密封的研究及应用提供了基础和参考，也为干气密封的设计和工业应用提供了必要的理论依据。
李凤芹[7]2008年在《螺旋槽干气密封端面流场的数值模拟及参数研究》文中研究表明螺旋槽干气密封作为一种非接触式并且能理论上达到“零泄漏”的新型密封,与其它密封相比,具有可靠性好、寿命长、环保、经济等优点,在石油化工领域的应用越来越广泛。目前关于干气密封的研究也进行了大量的工作,然而目前大部分研究工作都是集中在将问题简化为二维模型进行分析气膜的流场,本论文的目的就是通过建立符合实际物理模型的叁维螺旋槽气体密封的数学模型,对气体密封进行数值模拟研究。本文在螺旋槽气体端面密封分析中,根据有限元分析原理,建立了假设条件下的数学模型,详细推导了气膜压力场的稳态控制方程,然后对控制方程进行离散,得到离散方程组,推导了气体端面密封一般的有限元分析方法。基于近代计算流体力学CFD的快速发展,在综合国内外的大量文献资料的基础上,本文着重从计算流体力学CFD角度、从整个未简化的流体力学控制方程出发,基于有限体积法,采用Gambit对螺旋槽密封气膜的流场进行建模,划分网格,解决了微尺度和宏观尺度相结合而导致的网格划分的难点,并应用流体分析软件Fluent,求解模拟得到了气膜的流场,并与文献实验值相比较,得出了正确的气膜压力场,并对密封特性做了相应的理论分析。在对螺旋槽密封端面流场进行正确分析的基础上,本文深入地对气体端面密封的稳态特性、密封参数对密封性能(主要是泄漏量和气膜刚度)的影响进行分析研究,并结合实例对螺旋槽干气密封端面槽形参数进行优化,以保证最低泄漏量的同时得到最大气膜刚度,从而为进一步的研究奠定基础。总之,本文通过对螺旋槽气体端面密封特性的深入研究,为螺旋槽气体密封的工程设计及应用提供了理论支持,还为以后的动态、力变形和热变形等研究打下理论基础。
江锦波[8]2016年在《高速干气密封端面型槽仿生设计理论与实验研究》文中研究指明离心压缩机用于气体的压缩和输送,是石油化工、能源输运等行业中的“心脏”设备。随着离心压缩机向大轴径、高速、高压等高参数方向发展,干气密封易遭受气膜失稳、磨损和端面变形等威胁,严重影响压缩机乃至整个生产装置的正常运行。我国“十二五”规划中也明确提出要重点发展大型压缩机高可靠性机械密封装置和高性能非接触式机械密封。可见,研究开发大型高速压缩机用高性能、高可靠性干气密封,并实现完全自主知识产权,对于保证高速压缩机的长周期稳定运行乃至我国的能源安全具有重要的实际意义和战略意义。从高速飞鸟翼翅宏观构形和羽翼结构两个层面出发,建立了典型高速飞鸟的多元耦合递阶层次结构模型;基于工程仿生学方法,提出并构建了干气密封典型仿鸟翼形端面型槽的几何模型和参数体系;基于统计学方法分析了飞鸟翼翅外形轮廓与干气密封端面型槽之间的关联规律,论证了基于飞鸟翼翅外形的端面型槽仿生的可行性和有效性。建立干气密封端面型槽稳态密封性能分析的数学模型,基于完全析因设计方法,获得了干气密封螺旋槽关键结构参数的优选值,为后续仿生型槽的性能对比分析提供统一对比基准。提出压缩数压力比这一综合表征工况条件的特征参数,在此基础上发明并优选出集束仿生槽和微列仿生槽两种综合密封性能优异的典型仿生型槽。通过对高速条件下上述两种典型仿生型槽干气密封端面压力场和速度场的数值模拟仿真分析,揭示了典型仿生型槽在高速条件下能保持较低泄漏率的同时显着提升气膜刚度的作用机理,获得了关键几何结构参数对典型仿生型槽干气密封性能的影响规律,给出了上述结构参数的优选值范围。为验证数值分析结果,自主搭建了弹簧比压可调、气膜厚度和泄漏率可测的高速干气密封实验装置,提出一种测量干气密封端面气膜刚度的新方法,实验测试了典型仿生型槽干气密封在静压条件和高速低压条件下的密封性能,分析了关键结构参数和工况参数对其密封性能的影响规律。结果表明,与普通螺旋槽相比,典型仿生型槽在高速低压条件下的气膜刚度提升20%~50%,泄漏率降低20%~40%,是两种综合密封性能优异的端面型槽结构;槽深、介质压力和弹簧比压等参数对干气密封性能影响明显。基于微扰法和有限差分法,考虑轴向扰动建立干气密封气膜动态特性分析数学模型,推导出表征气膜轴向动态特性的刚度系数和阻尼系数计算表达式,并通过与文献值的结果对比验证了程序和数值分析方法的正确性。借鉴高速飞鸟翼翅的收敛构形,对比分析了普通螺旋槽和典型收敛型槽两类干气密封的气膜动态特性,指出收敛型槽能显着提升密封低频扰动下的阻尼特性,从而避免自激振动发生。对比分析了典型仿生型槽干气密封的轴向气膜动态特性,研究了关键几何结构参数对其气膜动态特性的影响规律,结果表明典型仿生型槽在高频扰动时具有更佳的阻尼特性,而在低频扰动时刚度特性更佳,且型槽结构参数对气膜动态特性的影响显着。基于压缩数压力比这一特征参数提出一种快速判断典型仿生型槽适用工况范围的型槽选型新方法,给出了典型仿生型槽性能参数增量比与压缩数压力比的拟合表达式。借鉴离心泵选型型谱图,提出不同工况条件下典型仿生型槽关键几何结构参数的优选型谱图,以解决型槽结构参数优选值随工况条件而变化导致无法正确选型和定型的问题,为仿鸟翼形端面型槽干气密封的工程选型与优化设计提供指导。论文的研究成果较系统地提出了高速干气密封端面型槽仿生设计的理论与方法,可为大型高速旋转机械用高性能干气密封的工程选型与优化设计提供理论依据。
丁雪兴[9]2008年在《干气密封螺旋槽润滑气膜的稳、动态特性研究》文中研究指明干气密封技术源于国外,我国的干气密封产品长期以来主要依赖进口,干气密封技术的研究以及产品的开发尚处于起步阶段,还未建立起一套完整的干气密封产品设计、开发以及制造体系.因此,开展气体润密封技术的研究对于提高我国密封技术的整体水平,具有重要的现实意义。本文以螺旋槽干气密封为研究对象,对螺旋槽干气密封气体润滑膜的流动特性进行研究,从理论计算和实验验证两个方面来研究干气密封槽内气体的动力学特性,分析槽形几何参数对密封性能的影响及影响程度,目的是寻求密封性能最佳的端面结构参数,实现槽形参数的最佳组合。从N-S方程出发,基于微尺度流动中的滑移边界条件,推导了螺旋槽内稳态微尺度流动场的非线性雷诺方程。应用PH线性化方法,将非线性偏微分方程转化为线性偏微分方程,再引入复函数将复常数偏微分方程又变为两个线性实常数微分方程组,并采用小参数迭代法进行求解,近似求得了螺旋槽内气体动压分布的解析解。继而可求出气体流速分布及泄漏量的大小,与相应的实验数据对比,计算结果和实验结果基本符合,为干气密封的优化设计提供了参考。利用多目标优化方法构建了气膜刚度与泄漏量之比的协调函数,并对该目标函数通过软件maple进行实例近似求解,获得了最佳的螺旋槽几何参数值。本文求出的刚漏比协调函数是一无量纲式,具有普遍适用性。利用该式可获得在不同工艺操作条件下的最佳螺旋槽几何参数值,为干气密封工程优化设计提供了可靠的理论依据。应用PH线性化方法及变分运算干气密封螺旋槽内瞬态微尺度流动场的非线性雷诺方程,得到了气膜轴向刚度和角向涡动刚度的解析式。继而利用复数转换和迭代法对稳态下气膜边值问题进行求解,求得了气膜刚度的近似解析解。通过动态稳定性分析,获得了不同介质粘度、压力和转速下稳定性最佳的螺旋角数值。研究结果表明:随介质压力和转速增大,气膜刚度越大,稳定性越好。在成都一通密封有限公司的18000转/分高速离心压缩机密封试验台上对串联式离心压缩机YTG-CTII型螺旋槽干气密封系统进行了试验研究。完成了气体端面密封试验台的测试系统的总体方案设计、测试系统的硬件配置。测试了泄漏量、功耗和气膜轴向刚度,给出了气体端面密封试验的测试结果,并与理论计算近似值比较,进行误差分析。试验测出数值与计算结果较为吻合,表明本文所建立的螺旋槽干气密封端面间气体流动过程力学和数学模型是正确的,所编制的近似计算程序是可行的。
王刚[10]2013年在《螺旋槽干气密封性能的研究与应用》文中进行了进一步梳理压缩机轴端密封的可靠性对于实现生产装置的安全、稳定、长周期运行以及经济效益最大化至关重要。传统的轴端密封有迷宫密封、浮环密封和接触式机械密封等。近年来,随着密封技术的不断发展和完善,出现了一种新的密封型式-螺旋槽干气密封。其密封机理是：当密封副间有相对运动时,槽的泵送效应和台阶效应使气体产生流体动压力,在两密封端面间建立起一刚性气膜,从而保证密封端面非接触,同时被密封介质的泄漏量控制在一个可以接受的水平。与传统的轴端密封相比,螺旋槽干气密封具有介质泄漏量少、端面磨损小、能耗低、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、膨胀机、气体透平机以及其它高速高压机器中。根据干气密封的特点及典型结构,对螺旋槽干气密封的结构和基本理论进行研究。利用现有数学模型、有限元方法对螺旋槽干气密封的结构形式进行了计算,对密封形式和材质等特点进行分析,通过具体计算,对比研究得出一些好的经验和结论,为今后螺旋槽干气密封技术得以推广作出工作。在天津某密封有限公司的进口试验台上进行上对螺旋槽干气密封系统进行了试验研究。完成了气体端面密封试验台的测试系统的总体方案设计、测试系统的硬件配置。测试了泄漏量、功耗和气膜轴向刚度,给出了气体端面密封试验的测试结果,并与理论计算近似值比较,进行误差分析。试验测出数值与计算结果较为吻合。
参考文献：
[1]. 28AT型干气密封装置的应用研究及其改进[D]. 谭清德. 四川大学. 2004
[2]. 干气密封技术及其在炼油厂压缩机组中的应用[D]. 付伟. 北京化工大学. 2014
[3]. 干气密封在甲醇合成压缩机中的应用及改进[D]. 刘薇. 河北科技大学. 2012
[4]. 螺旋槽干气密封数值模拟及其槽形参数优化[D]. 蒋小文. 南京工业大学. 2004
[5]. 干气密封在乙烯压缩机上的应用及改进[J]. 章颖颀. 乙烯工业. 2002
[6]. 双向旋转式T型槽干气密封稳定性研究[D]. 王衍. 南京林业大学. 2014
[7]. 螺旋槽干气密封端面流场的数值模拟及参数研究[D]. 李凤芹. 西华大学. 2008
[8]. 高速干气密封端面型槽仿生设计理论与实验研究[D]. 江锦波. 浙江工业大学. 2016
[9]. 干气密封螺旋槽润滑气膜的稳、动态特性研究[D]. 丁雪兴. 兰州理工大学. 2008
[10]. 螺旋槽干气密封性能的研究与应用[D]. 王刚. 西安石油大学. 2013
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