离心压缩机迷宫密封中的气流激振

结合国内两家化工厂同一型号的离心压缩机在扩容改造中出现的振动问题，分析了离心压缩机迷宫密封中气流激振的机理和特点，介绍了几种减小密封气流激振的措施。     

梳齿式蜂窝密封的封严特性研究

蜂窝密封技术是航天工业针对高温及高压差工况下开发出的高级密封技术,已广泛应用于各个行业.但由于蜂窝密封结构的复杂性,其封严机理的理论研究远远落后于实际应用.基于CFD软件平台,选择RNG k-ε湍流模型,对蜂窝、梳齿和梳齿式蜂窝的流动性能进行了数值研究.模拟结果表明,随着进气压比的增大,梳齿、蜂窝和梳齿式蜂窝密封的泄漏量增大.对于同一进气压比,梳齿式蜂窝密封的泄漏量明显小于蜂窝和梳齿的密封泄漏量,梳齿密封的泄漏量最大;蜂窝与梳齿组合成梳齿式蜂窝密封后,改变了蜂窝与梳齿腔内的流场结构,更有效地降低了泄漏.     

倾斜转子对密封流体激振特性的影响

建立了具有倾斜转子的普通梳齿密封全三维数值计算模型,利用计算流体力学方法对转子倾斜情况下密封流体激振力进行了数值研究,得出偏转角度、偏心距、入口压力和转速对泄漏量和流体激振力的影响.结果表明:偏转角度和偏心距对泄漏量影响较小;入口压力与泄漏量呈线性关系;偏转角度、偏心距、入口压力和转速对径向力和切向力的影响基本呈线性关系,偏转角度、偏心距、入口压力以及转速对径向力的影响较对切向力的影响大;由于转子倾斜,径向力随转速和偏心距的增大逐渐减小.     

蒸汽激振及其对大机组轴系振动和稳定性影响的计算分析研究

建立大机组轴系动力特性计算分析用的叶顶间隙激振及密封间隙激振刚度阻尼系数计算模型，编制了相应的计算分析软件，并应用该软件计算分析了不同结构及汽流参数对密封动特性系数的影响，对国产600MW机组在考虑蒸汽激振影响下的轴系振动稳定性进行了计算分析，并对汽轮机设计阶段如何降低或消除蒸汽激振带来的不利影响提出建议。     

Muszynska模型经验系数对转子系统稳定性的影响

基于Muszynska模型,推导建立密封流体激振力作用下的转子一密封系统非线性动力学方程.对运动微分方程进行数值分析,研究了该系统的分岔特性以及Muszynska模型中经验系数对系统稳定性的影响规律.分析结果表明,密封流体激振力导致的转子非线性动力学行为具有非常复杂的演化过程,其中平均周向速比常数及描述平均周向速比与转子涡动之间关系的经验系数是影响转子系统稳定性的关键因素,而其它经验系数影响均在5%以内,该结果为降低相关的实验费用提供了理论依据.     

进口预旋对迷宫齿磨损形态下密封非定常气流激振转子动力特性系数的影响

为研究进口预旋对迷宫齿磨损形态下密封非定常气流激振转子动力特性系数的影响,采用基于转子多频椭圆涡动模型的URANS方程求解方法,计算分析了2种进口预旋比下未磨损结构、未弯曲磨损结构和部分弯曲磨损结构下密封泄漏质量流量、气流平均周向速度和转子动力特性系数的变化。结果表明：在2种进口预旋比下,增加磨损间隙和迷宫齿弯曲均会使密封泄漏质量流量增大;当进口预旋比为0时,密封泄漏质量流量增大使得转子周向拖动作用降低,腔室内气流平均周向速度减小,进而导致与转子涡动方向相反的负切向气流激振力减小,密封转子稳定性降低;当进口预旋比为0.45时,气流平均周向速度不受迷宫齿磨损结构的影响,因此迷宫齿磨损后腔室内周向动量增大,进而与转子涡动方向相同的正切向气流激振力增大,密封转子稳定性降低。     

迷宫密封转子动特性三维CFD数值的研究

1引言旋转机械转子系统中的非接触密封在阻止流体泄漏的同时,还会产生重要的流体激振力,影响转子振动稳定性。与动压滑动轴承的油膜类似,密封中流体膜(汽膜、水膜或油膜)动力特性中的交叉刚度k是促使转子做非同步低频涡动的激振力来源,直接阻尼C可以生成对这种低频涡动的抑制力     

密封间隙内气体流动对气缸动力特性影响的试验研究

在密封试验台上进行了密封泄漏率与密封间隙内气体流动对气缸动力特性影响的试验,并开发了气缸频响函数测试系统.通过测试气缸脉冲激励下的振动响应,求出了不同转速、不同进气压力下的气缸传递函数,分析了充气前后气缸共振频率的变化,并应用对数衰减率法评估了系统阻尼特性.结果表明:充气前后气缸的共振频率变化很小,但会对系统阻尼造成较大影响;随着进气压力的提高,系统阻尼系数增大;随着转速的加快,系统阻尼系数减小.     

扇贝阻尼密封阻塞流动特性研究

为探明扇贝阻尼密封在不同阻塞状态下的静态稳定性,应用计算流体力学方法研究阻塞、非阻塞工况对扇贝阻尼密封静态刚度与气流力的影响规律。研究表明：阻塞工况下,不同错开角及中高长径比下密封气流力、静态刚度均随偏心率增加而降低,低长径比密封气流力在高偏心下较大;非阻塞工况下,不同错开角、长径比的密封气流力随偏心率增加而增大,高偏心率下静态刚度较小,非阻塞工况密封静态稳定性高于阻塞工况;由于进出口压差存在,使得扇贝阻尼密封马赫数在进出口两端增长较大,非阻塞状态进出口段马赫数变化幅度小于阻塞状态。     

基于CFX的实验台迷宫密封动特性数值计算

为了配合汽流激振实验数据的验证,根据所建立的汽流激振实验台的结构参数,建立迷宫密封的二维几何模型。采用k-ε湍流模型进行数值模拟,通过数值仿真研究了实验密封件的密封特性。获得了齿顶间隙分别为0.2mm、0.3mm、0.4mm和0.8mm的迷宫密封的动特性系数及泄漏量,对密封腔室内的流场进行了深入观察和分析。针对齿顶间隙为0.2mm的迷宫密封,分别计算了-60°、-45°、0°、45°、60°预旋下系统的动特性系数和泄漏量。研究结果可与后续实验数据进行比对,并为后续的汽流激振机理研究做准备。     

部分进汽对密封间隙流体激振力影响的研究

针对喷嘴调节汽轮机在调节级出现的部分进汽对密封间隙内流场的影响,参考某型300MW汽轮机高压前轴封结构,建立了数值计算模型,研究了不同的进汽条件下的密封间隙内流场的分布和流体对转子的作用力。结果表明:部分进汽改变了密封间隙内压力和速度分布,在不进汽区域内出现低压区;间隙内的流体会向低压区填充,出现较大的切向速度;流体对转子的作用力会随进汽方式的不同而改变。与调节级动叶间隙激振力共同作用,可对转子运动和轴系的载荷分配产生影响。     

迷宫轴封气流周向剪切力对转子动态特性系数的影响

采用扰动法计算分析了透平机械直齿型轴封中非定常高压气流流动对涡动转子的气流激振问题,针对进口速度、进口压力、转子转速、涡动频率以及间隙大小对转子动特性系数的影响进行了详尽计算.结果表明,表面周向剪切力对转子动特性系数的影响不可忽略.     

超超临界汽轮机转子涡动对密封动力特性的影响

超超临界机组密封动力特性受转子运动影响显著,极易诱发转子失稳。以某1000MW汽轮机超高压缸迷宫密封为例建立密封转子三维模型,采用改进的涡动方程和动网格技术实现微间隙转子多频涡动,分析了不同涡动半径对密封动力特性的影响。结果表明：随着涡动半径增加,直接刚度增大,有效阻尼增大。直接阻尼随频率增加先减小至不变。低频范围内,较大涡动半径下的有效阻尼较显著低,转子容易发生失稳。     

单位气缸阻尼系数问题的研究（二）：阻尼系数变化的实验分析

作为前文的继续，作者利用带有十字头结构的单缸模型机，通过回转与“非回转”实验，对发动机动力轴系扭转振动中的单位气缸阻尼系数问题进行了系统的研究，揭示了单位气缸扭振阻尼系数随曲柄转角变化的规律，并指出了形成这种变化的主要原因。     

自动车钩的弹簧刚度和阻尼系数对列车纵向动力学的影响

主要分析自动车钩的弹簧刚度和阻尼系数对列车纵向动力学的影响。采用了非线性模型,此模型由1台机车和3辆货车组成,它们之间有3个自动车钩。通过分析研究表明,车钩的最大拉钩力和压钩力都会随着弹簧刚度的增大而增大,而车钩力的均方根值则会随着弹簧刚度的增大而减小。阻尼系数对列车纵向动力学的影响则是：最大压钩力会随着阻尼系数的增大而增大,而最大拉钩力和车钩力均方根值会随着阻尼系数的增大而减小。     

基于变厚度挡板的新型渐扩/渐缩袋型阻尼密封动力特性研究

对传统贯穿式袋型阻尼密封进行改进,通过改变其挡板沿轴向厚度,实现腔室体积沿轴向渐扩/渐缩。建立渐扩式、渐缩式及传统贯穿式袋型阻尼密封结构数值计算模型,应用基于微元理论的密封动力特性系数理论识别方法研究了渐扩(缩)角、进出口压力、转速对新型密封动力特性的影响。结果表明:新型渐扩/渐缩袋型阻尼密封的有效阻尼系数均大于传统贯穿式袋型阻尼密封,其中渐扩式袋型阻尼密封稳定性最好,且3种密封穿越频率变化较小;渐扩(缩)角越大,密封有效阻尼越大;在高频下,有效阻尼系数随进出口压差增大而逐渐增大;转速的升高会降低密封有效阻尼系数,增大穿越频率,进而降低系统稳定性。     

静态重量差二次称重法直接测试电梯平衡系数

本文指出了动态电流（电压／功率／转速）法测试电梯平衡系．故的方法存在的缺陷。根据平衡系数定义公式提出了静态重量差二次称重法直接测试电梯平衡系数原理：论述了如何消除摩擦阻力对重量差测试结果的影响和利用测得的重量差求解传动系统机械效率，从而掌握电梯耗能情况。     

转子轴向偏移对交错齿迷宫密封动力特性的影响

为了分析汽轮机转子轴向偏移对交错齿迷宫密封动力特性的影响,建立了交错齿迷宫的三维CFD模型,并利用Fluent软件计算了在不同轴向偏移下的转子表面汽流力,得到了不同的动力特性系数.结果表明:交错齿迷宫密封的转子从中间位置逆着汽流方向发生轴向偏移后,系统的稳定性提高;反之,如其从中间位置沿着汽流方向发生轴向偏移后,则系统的稳定性降低.为此提出:在汽轮机安装时,使转子逆汽流方向有一定的热膨胀预留量,可提高系统的稳定性.