衍生T形槽干气密封稳态性能研究

目的 设计具备双向旋转特点的动压型干气密封端面结构,并展现良好的开启性能,以T形槽为优化对象,衍生出一种新型槽型结构。方法 借助有限元软件,计算并对比经典T形槽与衍生槽型在流场特性和稳态性能方面的差异,探讨不同参数对2种槽型干气密封稳态性能的影响规律,揭示衍生槽型的密封机理。结果 衍生槽型的开启力高于经典T形槽,泄漏率也会增加。随着工况参数的升高,2种槽型的稳态性能参数近似线性增加,且差异逐渐增大,最小差异达到6.6%。随着槽深的增加,泄漏率方面的差距在逐渐减小,为扩大衍生槽型的控漏效果,槽深应>5μm。开设有引流槽型结构的衍生槽型稳态性能顺序为发散型>直口型>收敛型,但在文中的工况下,数值差别较小,最大仅为1.2%。结论 相比于经典T形槽,衍生槽型具有更强的动压效应,开启性能明显提升。另外,通过开设不同形式的引流槽可以改变气膜的流动特性和干气密封性能。

基于Workbench的瑞利台阶干气密封流固耦合分析

为了研究瑞利台阶在干气密封中的性能表现,建立了瑞利台阶干气密封计算模型,采用Workbench流-固耦合分析模块对动、静环在整体气膜作用下的受力与变形进行模拟计算,探究了不同工况参数和密封环材料对动、静环的变形及应力影响规律。结果表明:在槽根处的气膜压力最大,形成的动压效应最强,气膜力也较大,故动、静环的最大应力和形变均位于槽根处。在入口压力和旋转速度增大时,气膜力也会随之增大,从而使动、静环的应力值和形变量增大。动环材料相对于静环材料有更高的弹性模量,所以动环的应力变化相对于静环要更大,而较大应力变化有利于抵消流体力耦合引起的变形应力,进而达到减小密封环变形的目的。

轴向叠层回流泵送槽干气密封泄漏特性及其参数影响研究

为改善干气密封低速动压弱不易成膜以及高速膜厚大易泄漏的问题,在动环内部设置泵出槽并通过导流孔与端面泵入槽相连通,提出了1种轴向叠层回流泵送槽(简称:叠层泵出槽)干气密封新结构.基于ANSYS Fluent商用软件模拟获得了干气密封的流场和稳态性能,对比研究了叠层泵出槽、经典螺旋槽和人字槽干气密封的稳态性能,研究了叠层泵出槽干气密封泄漏率和回流量与转速、外腔压力以及气膜厚度之间的定性影响规律和定量关联模型,探讨了叠层泵出槽结构中的关键结构参数及其优选值.结果表明:相较于经典螺旋槽干气密封,叠层泵出槽干气密封零速时开启力提高5%,高速时泄漏率降低35%,其开启力对转速变化不敏感,泄漏率随转速增大而略有下降,是1种具有低速高承载及高速低泄漏优异特性和适用于高转速且小膜厚条件下的密封结构,叠层泵出槽的回流泵送能力受到转速、外腔压力和气膜厚度三者的综合影响,且主要受到泵出槽深度、螺旋角和导流孔径向位置的影响,当槽深0.1 mm<h_(r)<0.4 mm、螺旋角10°<α<20°和导流孔径向位置0.11<R<0.23时,该型式密封具有良好的回流泵送能力和较低的泄漏率.

催化裂化装置富气压缩机干气密封优化改造

陕西延长石油(集团)延安炼油厂100万t/a催化裂化装置富气压缩机所采用的串联式干气密封系统在运行过程中故障率高,不能适应设备运行要求,通过将串联式改造为双端面式型干气密封,提高干气密封效果,提高了设备运行可靠率。

掺氢天然气干气密封启动特性研究

为评估天然气掺氢对管线压缩机轴端干气密封性能的影响,提出一种考虑阻塞效应的干气密封性能数值预测模型,分析了不同掺氢比下干气密封的静态特性和启动特性。首先,采用空气介质螺旋槽干气密封的气膜压力分布和开启力实验数据,验证了数值模型的可靠性;然后,针对GE PCL800机型天然气管线压缩机螺旋槽干气密封,分析了4种掺氢比(H 2体积分数分别为0、10%、20%、30%)和5种进口压力(4、6、8、10、12 MPa)对干气密封开启力、泄漏量和气膜刚度等静态特性的影响规律;最后,分析了4种掺氢比和5种进口压力下,转速、进口压力、平衡比和弹簧比压对干气密封启动特性的影响规律。研究结果表明:所提出的干气密封性能数值预测模型能够可靠预测高压差下干气密封出口阻塞效应及其对密封性能的影响;掺氢比对干气密封开启力、泄漏量和气膜刚度等密封静态特性影响较小;干气密封开启临界转速随掺氢比的增加而增大(掺氢比增加30%时,开启临界转速增大8.51%~16.90%),因此天然气掺氢增大了干气密封的开启难度,需设计合适的平衡比和弹簧比压以保证干气密封顺利开启。该研究结果可为掺氢条件下天然气管线压缩机轴端干气密封的高效设计和可靠运行提供理论参考。

超高速干气密封微织构气膜润滑特性研究

针对航天航空领域,设备超高速、高压运转,干气密封稳定性问题,依据槽型织构优化设计,提出一种槽底微织构螺旋槽干气密封结构,以解决密封在超高速旋转过程中气膜稳定性问题。基于气体润滑理论,建模、划分网格,再导入FLUENT软件对流场进行仿真模拟;改变工况参数和槽型结构参数后,在超高速、高压工况下,相比于普通螺旋槽,槽底微织构螺旋槽干气密封的动压效果有显著提升。结果表明,槽深h_(g)=6μm,膜厚h_(0)=2μm,微织构槽深δ=2μm、微织构槽宽取3.97 mm,微织构槽位于螺旋槽底中间位置时,槽底微织构螺旋槽相比于普通螺旋槽可产生明显的动压效应。

超临界二氧化碳螺旋槽干气密封热流耦合润滑临界阻塞特性研究

在密封稳定运行的前提下,促成密封端面出口形成阻塞流动以提升气膜开启力、降低端面泄漏不失为干气密封性能优化的有效途径。以超临界二氧化碳(CO_(2))螺旋槽干气密封为研究对象,综合考虑实际气体、离心惯性、湍流和阻塞流效应,采用有限差分法耦合求解压力和温度控制方程,定性研究了热流耦合润滑下的临界阻塞特性(临界阻塞进口压力po_(cir)、临界阻塞转速N_cir、临界阻塞膜厚h0_cir和阻塞临界失稳膜厚hsc)。结果表明:等温流动和绝热流动模型下超临界CO_(2)干气密封端面间隙出口均存在阻塞发生工况区间,进口压力、膜厚、转速对应的阻塞发生区间分别为po>po_(cir)、h0_cir<h0<hsc和N<N_cir;转速升高可以对临界阻塞进口压力和临界阻塞膜厚产生持续增强作用,增大膜厚则会导致临界阻塞压力降低、临界阻塞转速上升,高压进口将使阻塞零刚度对应的膜厚(阻塞临界失稳膜厚hsc)下行;相较于等温流动假设,气膜热效应对超临界CO_(2)干气密封临界阻塞特性参数的影响程度较为显著,且影响规律各有不同。

超临界CO_(2)干气密封热动力学性能研究进展

干气密封技术在超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,S-CO_(2))布雷顿循环涡轮机械中的应用,以其卓越的密封性能和稳定性,为旋转机械的安全运行提供了保障,并显著改善了轴端密封效果。鉴于密封介质的特殊物性以及高参数化工作环境的要求,在S-CO_(2)干气密封热动力学性能研究过程中涉及复杂的流体润滑理论。本文重点阐述了多重流体效应以及相变特性对S-CO_(2)干气密封性能和流动传热特性的作用机理和影响规律,详细列出了理论研究中常采取的分析模型和求解算法,并综合评述了国内外在理论和试验方面对S-CO_(2)干气密封热动力学性能的研究。在此基础上,结合领域需求和现有先进技术,进一步提出了今后的发展方向,以期为深入开展相关研究提供理论参考,促进干气密封技术在未来能源领域中的广泛应用。

高压干气密封运行故障及应对措施浅析

石油化工领域大型工艺气压缩机轴端密封一般选用干气密封,用密封气流量监控其运行状态。从干气密封故障分析中发现,密封气流量监控很难发现密封运行早期的异常现象。这些异常现象发展到后期,往往会引起突发故障,造成机组停机,给生产带来较大损失。文章通过对几起干气密封的故障进行分析,发现一次密封气带液和C形圈断裂是导致故障发生的主要原因,而一次密封气带液又加速了C形圈断裂。通过增设干气密封一次气注入温度、排气温度状态监测,加强密封一次气露点管理,可较早发现干气密封运行异常,以便提前进行调整,保证干气密封在寿命周期内可靠运行。

基于频域子空间字典学习的干气密封声发射信号降噪方法

针对干气密封声发射信号信噪比低、易受背景噪声干扰等问题,提出了一种基于频域子空间字典学习的干气密封声发射信号降噪方法。首先根据声发射信号时频分布相邻相关信息获取各频带之间的相互关系,以此为依据确定频域划分的边界,并构建相应的经验小波族,在各子空间内利用时移不变字典学习算法进行声发射信号的稀疏重构,在此基础上利用重构信号的峭度指标进行各分量的加权。实验结果表明,所提算法将信号峭度指标由48.43提升至185.93,实现了干气密封启动过程声发射信号降噪和碰磨特征增强。

横纵有序微纹理设计的干气密封T型槽微纹理变量分析

为探究有序微纹理设计对干气密封T型槽动压效果的影响,基于气膜润滑原理,采用有限差分法,研究了微纹理排列间距、微纹理长度、T型槽基底长宽增幅、微纹理梯度倾斜角度等有序微纹理变量对密封参数的影响,并对四种微纹理的设计变量进行了对比。结果表明,T型槽的微纹理变量与T型槽的结构参数一样能改变槽的动压效应,但不改变干气密封槽型的动力学规律;微纹理变量对干气密封T型槽开启力的影响按微纹理梯度倾斜角度>微纹理排列间距>微纹理长宽>T型槽基底长宽增幅的顺序减小;对泄漏量的影响按微纹理长宽>微纹理排列间距>T型槽基底长宽增幅>微纹理梯度倾斜角度的顺序减小。研究结果对双向旋转式端面气膜密封的优化和设计具有一定的借鉴作用。

乙烯装置离心压缩机干气密封盘螺柱断裂原因

某乙烯装置离心压缩机干气密封盘螺柱发生断裂,采用宏观观察、化学成分分析、金相检验、硬度测试、扫描电镜和能谱分析等方法对螺柱断裂原因进行分析。结果表明:304不锈钢螺柱的碳元素含量高,在高温服役过程中材料发生敏化,螺柱的耐腐蚀性降低;含水的腐蚀性介质进入对接法兰之间的缝隙,并接触到发生敏化的双头螺柱中部的光杆位置,造成材料表面局部发生微小腐蚀,在螺柱紧固应力的共同作用下,应力腐蚀裂纹自腐蚀位置起裂并沿径向沿晶扩展,最终导致螺柱断裂。

某合成气压缩机干气密封失效分析及改造措施

简述了某合成氨装置合成气压缩机干气密封失效过程,对失效原因进行了全面的分析,并提供了详细的解决方案和可供借鉴的工程经验。

离心式压缩机干气密封频繁损坏的原因分析

介绍了合成气压缩机干气密封的基本情况,介绍了干气密封在运行过程中的损坏情况,就离心式压缩机在运行过程中干气密封频繁损坏的原因从压缩机本身的设计缺陷、密封的技术水平差异、工艺流程的缺陷、盘车方式的设计缺陷等四方面进行了分析,找出了导致干气密封损坏的4个因素,并采取了有针对性的技术改造措施,提升了干气密封的运行寿命,确保了合成气压缩机的安全稳定运行。

D10R9B型离心压缩机干气密封放空气回收与治理

杏九浅冷装置天然气离心压缩机型号为D10R9B,由美国德莱赛兰公司生产,于2006年投产,杏九浅冷天然气压缩机原干气密封为四孔式串联式,由主密封气进入,存在一级放空和二级放空,此干气密封放空的介质存在一定量天然气,存在污染环境和能源浪费问题。需要对干气密封进行改进,改用双端面式干气密封从而实现零放空的目的。

压缩机干气密封泄漏分析与处理经验

某化工装置运行中,压缩机机组运行监控曲线出现异常,引发干气密封系统泄漏量报警和主密封气差压下降情况,需要紧急处理但又不具备大修条件。通过分析干气密封结构和密封流程,结合压缩机运行曲线特征,对故障进行了预判,制定了加装漏气检测设备和增加一路密封气从而保证干气密封主密封气供应量的方案。改进实施后,压缩机得以继续平稳运行超过600 d,最终安全接受装置计划停机检修,避免了压缩机停车,保证装置整体平稳运行。

干气密封微尺度流场动力学密封特性研究

以螺旋槽干气密封微气膜为研究对象,通过Solidworks软件建立三维微气膜流动模型,借助ANSYS-ICEM对三维流动气膜模型进行结构化网格划分,然后导入Fluent进行气膜流场计算,研究不同转速和压力对微气膜密封性能的影响,结果表明:在一定压力下,随着转速的增大,槽根聚集区动压效应凸显气膜开启力增强,此外高转速下产生的离心惯性效应使单位时间内流出微通道的气体量增多,即泄漏率增大。在一定转速下,随着螺旋槽入口压力的不断提升,气膜在微通道内具有的开启力增强,同时在高压差的推动下向外泄漏的气体量也随之增大。

煤层气压缩机干气密封端面特性研究

为了解决煤层气从压缩机组轴端泄漏的问题,在国内外研究现状的基础上,对螺旋槽干气密封原理进行分析,建立干气密封模型,并对干气密封端面气膜性能进行分析,使用数值模拟找出了影响密封性能的内外参数,使用控制变量法寻找相关参数最佳范围,最终通过模拟结果对煤层气压缩机干气密封提出优化理论。

离心式压缩机干气密封控制系统的优化设计及应用

介绍了干气密封的结构,简述了干气密封的特点与工作原理;重点阐述了其控制系统的基本结构、选型,气体预处理与气体的调节控制。收集整理了一些干气密封控制系统仪表数据并进行异常原因的分析,分析了系统故障与密封失效之间的关系及其原因,并提供了实验测试方法,为生产中的干气密封控制系统设计和系统维护提供了依据。为干气密封控制系统的有效运作和设备的稳定运行提供了保障,同时也为现场实际运行提供一些实际的解决办法。

催化气压机干气密封改造后应用分析

早期催化气压机密封多为浮环密封,存在可靠性低、油消耗量大的问题,目前已逐渐被性能更加可靠、清洁的干气密封所取代。机组改造成干气密封后仍存在干气密封失效的可能性。对各种可能失效原因进行分析,提出相应应对措施,提高改造后干气密封运行的可靠性,对其他有改造需求的机组有借鉴意义。