气体端面密封试验设备

气体端面密封试验台由传动系统、润滑系统、供气系统以及测量系统组成。考虑到气膜厚度的变化对密封稳定性等密封性能的影响很大,重点对气膜厚度的测量进行了介绍。     

不同槽型气体端面密封的研究

本文根据雷诺方程，编写了计算不同槽型气体端面密封端面压力分布的有限元程序。利用计算程序分别对三种不同槽型的密封面结构进行了优化，理论研究表明，斜底螺旋槽密封的性能最好，平底螺旋槽次之，但二者差别不大，径向槽密封的性能最差。     

气体端面密封试验台的测试系统

介绍一种基于虚拟仪器技术的气体端面密封试验台的测试系统。简要说明实验台的构成和测试系统硬件的组成：重点分析了各个参数的测试方法。同时展示了虚拟仪器开发平台的主要功能和特点。     

螺旋槽气体端面密封动力学研究进展

气体端面密封属于非接触机械密封,密封操作的稳定性和可靠性与其动力学特性密切相关,螺旋槽气体端面密封动力学研究一直是该领域研究的热点和难点。综述了国内外气体端面密封动力学的理论及实验研究的发展历程、现状,指出低速气体端面密封动力学方面的理论研究和实验研究将足密封动力学研究的一个重点和方向。     

端面密封结构的设计探讨

端面密封又称为机械密封.由于端面密封有许多优点,近年来在国内外已经得到了广泛的应用.端面密封的密封质量和使用寿命,是与转速.压力、温度.几何尺寸、环境、仲击振动、材料、加工质量、安装固定等许多因素有关,是一个较为复杂的问题.为了提高密封质量和使用寿命,需正确地设计摩擦副和端面密封的整体结构,同时在生产制造和安装过程中,保证必要的加工质量和安装精度.本文围绕端面密封整体结构的设计,提出一些探讨要点,供设计工作者参考.     

螺旋槽气体端面密封稳定性分析

采用直接数值模拟的方法联立求解螺旋槽气体端面密封的运动方程和动态雷诺方程,结合给定的密封参数条件,得到该螺旋槽气体端面密封的临界转速和临界转动惯量。在干气密封的设计和运行过程中,超过该临界值,系统将因失稳而导致泄漏。     

气体多孔端面机械密封孔径尺寸对密封动态性能影响研究

建立了气体润滑微孔端面机械密封(LST-MS)的气膜压力控制方程及雷诺方程,利用有限差分法和小扰动法计算了气膜稳态和动态压力分布,分析研究了频率数、面积比和布孔方式等参数对密封动态刚度和阻尼等表征气膜特性参数的影响.结果表明,高频扰动易使密封产生气膜振荡而导致密封失稳;孔径尺寸对密封气膜影响明显,随微孔列数的增多,刚度和阻尼均将逐渐趋于某一稳定值,频率数越大,则稳定值对应的微孔列数越多.     

不同型槽端面干气密封的性能对比研究

采用有限单元法求解了层流、等温条件下干气密封端面膜压的控制方程——雷诺方程,对比分析了普通螺旋槽(S-DGS)、带内环槽的螺旋槽(AS-DGS)和雁形螺旋槽(GS-DGS)3种典型型槽干气密封的端面气膜压力分布以及开启力、泄漏量、气膜刚度和刚漏比等密封性能参数的增量比。结果表明,GS-DGS具有高的稳定性和好的密封性能,更适用于低速低压或高速高压场合。研究结果为上述3种典型螺旋槽干气密封的实际使用提供了理论依据。     

非接触式气体端面密封低速性能试验研究

就一种非接触式气体端面密封进行了低速条件下的试验研究。试验表明,在低速下端面几何参数对密封性能有较大的影响。初步设计出了在低速条件下能够实现动、静压相结合的合理的密封结构形式。该密封气膜稳定,泄漏量小,摩擦系数低。同时,总结出了一些实现端面非接触稳定运转的必要条件。此项研究对于实现非接触气体端面密封的国产化及其应用具有一定的实用价值。     

端面机械密封的研究现状

为了提高端面机械密封工作性能的可靠性并延长其使用寿命,以其主要影响因素磨损为切入点,对目前实际使用的端面机械密封从密封机理方面进行了分析。分析结果表明:端面机械密封的密封机理集动压润滑与泵送为一体;利用动压效应和泵送效应是端面机械密封发展的趋势,另外对于螺旋槽式机械密封,借助离心力作用实现了泄漏流体的反泵送,促进了机械密封向零泄漏的发展。在摩擦副接触面形成楔形几何空间是产生动压效应和泵送效应的必要条件,使用微造型技术可获得楔形几何空间。     

泵用零逸出非接触式机械密封

介绍了转子泵用新型零逸出非接触式机械密封的工作原理和技术优势，综合了其最新研究及开发成果，简要给出了其各自的使用条件及范围，旨在推动干气密封和上游泵送机械密封在国内石油石化等工业领域转子泵上的推广使用。     

Thermoelastohydrodynamic Gas Lubrication of Spiral-Groove Face Seals: Modeling and Analysis of Vapor Condensation

Vapor condensation in gas lubrication of high-pressure spiral-groove face seals is analyzed in this article. A mathematical model of vapor condensation elastohydrodynamic lubrication (EHL) is developed taking into account gas humidity and thermoelastic deformation of seal rings. Vapor condensation is numerically predicted at high speed and pressure. It is found that vapor condensation usually occurs in the sealing dam region, where the lubrication state changes from gas lubrication to gas–liquid lubrication. The vapor condensation rate increases with an increase in humidity and seal pressure. Under high-pressure conditions, seal clearance has a significant influence on the vapor condensing rate but the rotational speed does not.     

螺旋槽干式气体端面密封性能的数值分析

建立了螺旋槽气体密封(S-DGS)端面内的等温可压缩二维流气体雷诺方程，用有限元法计算了端面压力分布，将压力分布、密封开启力和气膜刚度的计算值与有关文献值进行了比较。分析了密封端面几何参数对密封性能的影响，各几何参数的推荐值可以确保密封在低泄漏量条件下的高刚度值，并据此提出了S-DGS端面几何参数选择的一般原则，对密封结构优化没计具有一定指导意义。     

锥度对螺旋槽气体端面密封稳态特性的影响

提出一种考虑螺旋槽气体密封端面径向锥度的理论模型。利用有限元法求解密封端面间气膜控制方程——雷诺方程,得到了端面膜压分布。计算了密封稳态性能参数,并与有关文献值进行了比较。分析了端面锥度对密封稳态特性的影响,进一步预测了密封端面出现接触摩擦的临界锥度。结果表明,锥度改变了端面膜压分布,并显著影响开启力、气膜刚度以及泄漏率等参数;过度变形将会导致密封因端面接触或大量泄漏而失效。     

湍流效应对干气密封性能影响的研究进展

在干气密封的理论研究与设计计算过程中,一般都是基于层流流动假设下进行的,但随着密封运行工况渐趋于高参数化、工艺介质多相化,在高参数、极端复杂工况下时流体会处于湍流流动状态,传统的层流流动理论就变得不再适用,因此在干气密封的理论设计与研究中就需要考虑润滑气体的湍流效应。总结现今应用较为广泛的3种湍流润滑模型,即Constantinescu模型、Ng-Pan-Elrod模型和Hirs模型,并介绍各模型的理论基础与适用范围。对湍流润滑方程及其在不同模型下的湍流系数表达式进行说明,综述考虑湍流效应对干气密封稳、动态性能影响的国内外研究进展。     

直线变深T型槽干气密封性能研究

为增强T型槽干气密封的气膜承载能力及其稳定性,提出一种变深T型槽干气密封端面结构。基于气体润滑理论模型,采用有限单元法求解雷诺方程,在不同操作参数下对比分析变深T型槽与等深T型槽干气密封的工作性能。结果表明:与等深结构相比,变深结构有更好的气膜承载能力和稳定性;尤其在低速低压或高速高压条件下,变深T型槽比等深T型槽具有更高气膜承载能力和稳定性。     

干气密封在天然气离心式压缩机上的应用

分析了原密封的失效原因,介绍了新密封的结构、原理和特性。新密封用于某厂10万吨甲醇装置的天然气压缩机上,改造后已运行37个月,没有工艺气泄漏,运行情况良好。     

双端面干气密封在单级悬臂循环气压缩机中的应用

对比了双端面干气密封和串联式干气密封在单级悬臂循环气压缩机中应用的结构特点。介绍了双端面干气密封结构形式所解决的技术问题,从运转结果证明此结构应用有效,为单级悬臂循环气压缩机组提供了一种新的结构方式。     

螺旋槽干气密封稳态特性分析模型的对比研究

干气密封的稳态特性是密封设计中的重要依据和指标。干气密封稳态特性可通过基于轴向力平衡的静态模型和轴向-角向耦合的动态模型两种途径获得。基于上述两种模型间存在的差异点,就动环偏摆角、静环静态偏摆角和副密封阻尼展开参数研究,讨论两种模型计算所得的稳态特性（膜厚与泄漏率）之间存在的差异,进而给出它们在干气密封稳态特性研究中的适用性分析。计算中,动力学方程和流场方程分别采用有限差分法和有限元法进行离散求解,以膜厚与泄漏量为稳态特性的主要指标。结果表明,当副密封阻尼较小时,角向偏摆角对于静环稳态特性的影响极小,可用静态模型来近似动态模型,以简化计算过程和缩短计算时间。而当副密封阻尼较大时,密封动静环的角向相位差较大,显著地影响密封静环的稳态特性,使用静态模型获得的结果与动态模型的结果差别较大,而且此时前者无法反映由于静环角向追随性较差引起两环端面易发生接触的问题,因此大阻尼情况下宜采用动态模型。     

流体动力润滑螺旋槽非接触机械密封的发展及应用

详细地分析了非接触机械密封商业产品中的一些二维及三维流体动力槽形、特别是螺旋槽形的动态性能,包括对径向对称与径向弯曲类槽形的流体动力品质;明确地提出了避免非接触机械密封系统发生“半频自激涡动”及流体膜“共振振荡”的理论概念及螺旋槽非接触干气密封应采取顺流方式以获得高刚度而增加其运行稳定性和液体湿式密封应采取逆流方式以实现密封的无泄漏的设计准则;系统地阐述了非接触机械密封在离心气体压缩机和液体泵类上应用的2类体系及其干运行非接触气体密封的检验规范。