T型槽機械密封的結構特點及性能

機械密封 王衍 南京林業大學

  T型槽雙向旋轉式機械密封又稱T型槽干氣密封,如圖1所示,其槽型結構是對稱的。本文主要講解了T型槽機械密封的結構特點及性能,揭示其密封機理與動壓形成機制。

T型槽干氣密封幾何模型

(a) 整體結構 (b) 槽區結構

圖1 T型槽干氣密封幾何模型

  目前,國外針對T 型槽機械密封的相關研究不多,但美國Flowserve公司對此類槽型機械密封的研究卻較為專注,并開發了串聯結構的T型槽干氣密封產品(GF-200) 。

  在國內,針對該類密封的研究主要為理論分析,也有少量的設計應用。

  在理論分析方面,主要基于CFD進行計算機模擬試驗,研究問題集中在T型槽干氣密封端面壓力場分布規律、工作參數、幾何參數對密封性能影響等方面。最終結果皆表明T 型槽能產生較好的流體動壓效果。2009年,Zhu等就工作參數和幾何參數進行了詳細的討論,得到了選擇工作參數和幾何參數的一般原則:槽數應在12~16之間,槽深應在4 ~ 6μm之間,平衡間隙應在0.8 ~ 14 μm 之間。

  在應用方面,黃紹碩等對應用在某石油企業的加氫裂化循環氫壓縮機組上的T 型槽串聯干氣密封進行了優化改進,獲得了成功使用。王鵬針對BCL-406/A 型離心式壓縮機采用T 型槽干氣密封,具有良好的密封效果,有效降低了整個壓縮機密封系統的維護強度,延長了維護周期。2011 年,張岳林等提出一種變深T 型槽干氣密封端面結構,數值分析表明:與等深T 型槽相比,變深結構有更好的氣膜承載能力和穩定性。2012 年,彭旭東等就不同轉速和壓力對T 型槽干氣密封槽型幾何結構參數優選值的影響進行了深入研究,進一步為T 型槽在不同操作條件下的實際設計與應用提供了理論依據。

  至今,針對T 型槽機械密封研究的理論模型相對較簡化,真空技術網(http://www.qbjic.club/)在以往的文章中均有相關報道,理論研究多為單一變量參數研究,優化分析沒有把整個密封系統結合起來。T 型槽機械密封的工作膜厚為微米級,略高于表面粗糙度,可見表面粗糙度對T 型槽機械密封性能的影響不容忽略; 此外,通過有限元分析軟件ANSYS求解可得,T型槽機械密封動靜環穩態運行溫度不高(67℃左右) ,如何實現其在高溫下穩定運行,仍有待于進一步探索。

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