解决背对背压缩机的亚异步振动问题

来源:网络  作者:网络转载   2019-10-06 阅读:184

  高压涡轮泵和高压压缩机利用蜂窝密封解决了亚异步振动问题汽轮机应用蜂窝密封,可使级效率提高飞机舰船发动机使用蜂窝密封后,降低了油耗,提高了转子的稳定性。建立蜂窝密封真实物理模型,结合实验研究,求解平均一方程,揭示蜂窝密封的作用机制,形成蜂窝密封的设计方法。叶轮机械蜂窝密封振动效率,随着现代叶轮机械向着高参数方向的发展,梳齿密封中流体诱发的振动可以导致转子失稳。与梳齿密封相比,蜂窝密封不但具有较好的封严特性,而且还有较好的转子动力学特性。

  美国航天飞机中的液氧涡轮泵,利用蜂窝密封消除了亚异步振动用于核电动机组的汽轮机在末级和次级中应用蜂窝密封,提高了效率排气压力为的高压离心压缩机利用蜂窝密封解决了亚异步振动问题应用蜂窝密封对我国的军用民用飞机发动机进行技术改造后,不但增加了推力,降低了燃油消耗,还减轻了振动。

  目前,蜂窝密封已广泛应用于航天飞机大功率火箭军用及民用飞机和多种舰船的发动机,以及电力石化行业的汽轮机压缩机之中,在减小泄漏量,提高效率以及消除转子低频振动等方面,发挥了重要的作用。蜂窝密封环一般用作静子,转子通常带有梳齿,也有的为光滑圆柱面,见图蜂窝密封的臀黔妙蜂窝密封在离心压缩机中的应用当密封两端压差很高时,梳齿密封的强度无法承受。出于这个目的,一些高压压缩机应用了蜂窝密封。

  世纪年代大量应用蜂窝密封,主要是利用其较好的阻尼特性,以抑制高压离心压缩机的亚异步振动。试验和现场运行已经证明,带有喷射流的蜂窝密封可以较好地解决高压压缩机的亚异步振动问题。离心压缩机,在段间梳齿密封中增加了径向喷射流,解决了这台背对背压缩机的亚异步振动问题。同年,三台排气压力为的背对背式离心压缩机,段间密封为带有喷射流的蜂窝密封,并应用了阻尼轴承。

  在全负荷实验中,没有发现明显的亚异步振动,而且一阶固有频率的振动也得到了很好的阻尼。蜂窝密封也可以用作直通式离心压缩机压差最大的平衡盘密封。某天然气压缩机平衡盘的蜂窝密封,转动件(平衡盘)上带有梳齿,为三级台阶式结构,静子为蜂窝密封。蜂窝密封在汽轮机中的应用提高汽轮机的效率是世界各大汽轮机公司投资追求的热点之一。

  汽轮机叶顶常没有任何阻汽片,漏汽损失很大。应用蜂窝汽封,可以大大减小叶顶间隙,减小泄漏,还可防止动叶叶片的磨损,使级效率提高以上,并改善转子运行的稳定性。用于核电站的某的汽轮机,在低压缸末级和次末级应用了蜂窝密封。蜂窝汽封基体上开有周向贯通的梳水槽。

  原来末级和次末级顶部没有阻汽片,叶顶半径间隙约为应用蜂窝汽封后,叶顶半径间隙减小到约漏汽量大大减少,特别是次末级,转子上带有梳齿,可以嵌人到蜂窝静子中,封严效果更好。蜂窝密封在航空发动机中的应用美国从一到一16战机以及许多民用客机的发动机中都大量使用了蜂窝密封。

  世纪年代初,国产飞机发动机进行了技术改造,措施之一是用蜂窝密封替代梳齿密封,减小密封间隙,降低泄漏,提高效率。改造后在发动机功率不变的情况下,燃油消耗下降蜂窝密封在舰用燃气轮机中的应用某型驱逐舰上的燃气轮机,蜂窝密封用作动力涡轮轴承等处封严装置。

  某燃气轮机在高压压缩机高压涡轮低压涡轮和动力涡轮等处都大量应用了蜂窝密封,以提高机组效率,保证运行稳定性。蜂窝密封在高压涡轮泵中的应用美国航天飞机主发动机是一个以液态氧和液态氢为燃料的大功率火箭发动机。向燃料室提供液态氧氢的高压涡轮泵,增压幅度为高压涡轮泵在研制过程中发生了由级间梳齿密封引起的亚异步振动,降低了涡轮泵滚动轴承的寿命。这种级间梳齿密封有个齿,齿在转子上,没有旋流闸板。改造初期,仅将光滑壳体内壁面改成了蜂窝密封,结果振动幅值明显下降,但亚异步振动并没有完全消失。为此,又给蜂窝密封配置了旋流闸板,彻底消除了亚异步振动。

  蜂窝密封的试验研究蜂窝密封在许多领域的叶轮机械中都得到了应用。然而到自前为止,并不清楚几蜂窝密封的结构尺寸对其性能的影响规律,尚未认清蜂窝密封的封严特性及减振机理。在工程实际中,缺乏系统的设计准则,一般依靠使用经验。试验研究的目的就是探求蜂窝密封的结构尺寸对其泄漏特性及动力特性的影响规律。

  蜂窝密封的交叉刚度均为正值对应于不同的蜂窝尺寸,交叉刚度没有明显的变化规律。交叉刚度较小或为负值,有利于转子的稳定运行。七种蜂窝密封的主刚度有正有负,与蜂窝尺寸没有明显的对应关系。气体密封的主刚度并不直接影响转子的稳定性如果主刚度较大,可以提高转子的临界转速。涡动频率比该值是综合评价密封动力特性的一个指标,该值越小,对转子稳定性越有利。

  当流体人口预旋与转子旋转方向一致时,蜂窝密封的涡动频率比最小,其次为梳齿密封和光滑密封。从能量耗散的角度,实验研究了蜂窝密封的减振机理。这表明密封中的气体脉动由一种大涡运动构成,气体脉动能量高。静子为蜂窝密封转子上带有梳齿的密封腔中,气体脉动的功率谱图为多峰谱图,且峰值都很小。这表明,蜂窝密封中气体脉动由许多大小不同的涡旋运动组成,能量得到了充分的耗散,粘性阻尼很大,有助于抑制转子的振动。蜂窝密封的理论分析对蜂窝密封进行理论分析时,普遍采用传统的容积流方法(如单控制体法等),将描述密封中流体运动的连续方程动量方程及能量方程简化成容积式控制方程。

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