百万kW水轮发电机组主轴密封浮动环浮动量计算及分析

白鹤滩水电站共有16台百万kW立轴混流式水轮发电机组,其主轴密封为静压自平衡式轴向密封结构,结合其水文条件,由流体力学不可压缩粘性流体层流运动的诺维一斯托克斯方程,对浮动环的工作原理建立数学模型,求出给水压力与浮动量、流量等参数的表达式。然后结合水轮发电机组尾水位和主轴密封结构尺寸等,可得到在任一尾水位时的主轴密封给水压力与浮动量的函数变化关系,即可求出给水压力的调整范围,为机组主轴密封运行参数的选取、相关缺陷的分析诊断和优化主轴密封运行工况提供重要的数据参考。

浅槽环瓣型浮动环密封的性能分析

为探讨浅槽环瓣型浮动环密封的性能特点,首先分析了密封的结构和工作机理,采用FDM(F in ite D ifferenceMethod)、牛顿超松弛迭代求解Reynolds方程,获得密封间隙的流场压力分布及各种工况条件对泄漏量、静态刚度的影响。结果表明:轴向浅槽的存在,产生了多楔形动压效应,使压力扰动不可能周向连续传播,提高了密封的稳态特性;轴颈线速度、密封腔压强、端面摩擦因数对于泄漏量、静态刚度具有很大影响,为特殊工况下径向密封件的设计和选用提供了参考。

浅槽环瓣型浮动环密封的参数优化

介绍了浅槽环瓣型浮动环密封的基本结构和工作原理,并对其结构参数和工况参数进行了优化,优化采用非线性、单目标、单参数的方法。优化结果表明:结构参数和工况参数对浅槽环瓣型浮动环密封的性能影响很大,随着槽深的增加,泄漏量减小而刚度增加;而随着槽数、密封压差、轴颈线速度的增加,泄漏量增大而刚度下降。因此在实际工作中,应该根据实际的工况条件综合考虑、设计结构参数,最大限度地减小密封泄漏,提高密封的综合性能。

浅槽环瓣型浮动环密封的动态特性分析

在浅槽环瓣型浮动环密封静态性能分析的基础上,对其动态特性进行了研究分析。利用Reynolds方程,通过计算微小位移或速度扰动对液膜动压力的影响获得液膜的刚度和阻尼,然后结合系统结构分析其稳定性。结果表明:浅槽环瓣型浮动环密封具有相当优越的稳定性,具有相当大的刚度和非常迅速的反应速度;密封腔压强、转速对于刚度系数、阻尼系数及系统的稳定性具有较大影响,其中刚度和阻尼随压强的增大而增大,随转速的增大而减小,超调量和调整时间随压强的增大而减小,随转速的增大而增大。

深度变推发动机浮动环工作适应性研究

按照我国载人航天登月需求,正在开展多次起动、10%~100%深度变推力80 k N液氧/甲烷发动机关键技术研究。氧涡轮泵作为发动机的核心组件,采用的浮动环密封变工况工作适应性将直接影响到涡轮泵工作的安全性和可靠性。依据发动机系统变推力要求,采用数值计算方法对浮动环密封进行不同推力工况、不同偏心率条件下的浮起力计算,并与一维方法计算的浮起阻力结果进行对比分析,确定全工况范围内一、二级浮动环工作时偏心率介于0.4~0.6之间,浮动环泄漏量约为2.58~39.4 g/s。浮动环在此偏心率范围内工作可靠性高,可以有效地避免浮动环碰磨、崩边,具备大范围变工况工作能力,满足涡轮泵安全性工作和发动机深度变推力工作要求,可以为涡轮泵方案论证及设计提供理论依据。

浮动环密封自锁位置的试验研究

浮动环密封被应用于液体火箭涡轮泵中,阻隔高压工质的泄漏。为了研究浮动环密封的运动特性和自锁位置的分布规律,开展试验研究,详细地展示了试验装置的原理和试验步骤。试验结果表明,间隙流体激励推动浮动环密封向转子靠近,转子的涡动运动使浮动环密封更加靠近转子涡动中心。压差恒定时,转子振动幅度决定浮动环密封能否自锁,自锁位置依赖于压差、转子振动的变化过程。试验中,自锁位置距离转子涡动中心的最小距离小于10μm。

深孔加工中浮动环的液力纠偏研究

针对深孔钻削加工过程中钻杆易偏心、切削液对钻杆作用力的研究现状,利用流体力学理论和液体动压润滑原理,分析了深孔加工过程中浮动环对于钻杆纠偏的作用机理。对带有浮动环的BTA深孔加工钻削系统建立数学模型,对油膜厚度的表达式进行推导,并进一步推导了浮动环产生的油膜压力的表达式。利用数值算法对油膜压力进行近似求解,利用Fluent软件对带有浮动环的BTA钻杆系统进行流体仿真分析。研究结果表明:浮动环以一定的转速旋转,形成楔形油膜对钻杆具有纠偏作用。

浮动环式主轴密封在灯泡贯流式水轮机上的应用

灯泡贯流式水轮机的主轴密封设计在灯泡贯流式水轮机的设计中占有极其重要的地位,本文简要介绍了一种新开发的浮动环式主轴密封的设计原理、典型结构及安装方式。

燃烧器浮动环渗氮变形控制方案

基于浮动环薄壁零件的渗氮变形难题进行工艺性分析,通过“分位数”原理对前期变形量的统计进行数据分析,掌握了该产品的变形规律并设计一套渗氮变形的补偿控制方案,有效提高了加工合格率。

大型贯流转桨式机组浮动环安装技术浅析

介绍了大型灯泡贯流转桨式机组受油器体采用浮动环结构特点和浮动环安装工艺以及浮动环烧损后的处理思路和方法,并对安装过程中应重点注意的事项进行了总结,仅供参考。

浮动环式密封在灯泡贯流式水轮机上的应用

灯泡贯流式水轮机的主轴密封设计在灯泡贯流式水轮机的设计中占有极其重要的地位,简要地介绍了一种新开发的浮动环式主轴密封的设计原理、典型结构和安装方式。

伞形膜结构浮动环处的褶皱影响因素分析

伞形膜结构浮动环处的褶皱问题是困扰工程界的一个难题.褶皱不仅影响膜结构的美观,而且会对体系的受力性能产生影响.由褶皱的判别准则可知,褶皱产生的主要原因是第二主应力小于零.本文利用膜结构专用软件FT分析了影响浮动环处膜单元第二主应力的各种因素,探讨了如何增加浮动环处膜单元的第二主应力.分析结果表明浮动环的形状、脊索预张力的大小和矢跨比均对浮动环处膜单元的第二主应力有不同程度的影响.此外,对工程实例的分析也验证了本文的结论.

浮动环加工夹具的改进设计

浮动轴承中的浮动环是一种薄壁轴套类零件.通过浮动环加工夹具的改进设计,保证了该零件的加工精度要求,不仅提高了该零件的使用性能,而且也相应地提高了浮动轴承的使用寿命.

空化对低温浮动环密封流场和密封特性的影响

为探究典型工况下单相和两相空化流动的流场及密封特性,对考虑过渡段的低温浮动环密封进行数值仿真,对比分析转子面、密封间隙轴向及周向的压力分布特点,并探究单相和两相流动条件下进口压力、进口温度、转子偏心率以及转子转速对泄漏量、进口损失系数、密封力和偏位角的影响。研究结果表明:同心状态下,单相流和两相流的流场均具有对称性;偏心状态下,单相流在大间隙内的介质压力要低于小间隙,而两相流在密封段出口附近呈现出相反规律,致使大间隙附近的空化程度更低;随进口压力和偏心率的增加以及转速的降低,泄漏量和密封力均增加,且两相流特性值均低于单相流对应值;两相流泄漏量和密封力均随进口温度的降低而增加,而单相流对应值受温度变化的影响不大;单相流偏位角受各个参数变化的影响均很小,密封力方向始终在最小间隙附近位置,而两相流偏位角的波动性则相对较大,且随进口温度的升高而加剧;单相流进口损失系数随进口压力升高、偏心率减小以及转速升高而略有增加,而两相流进口损失系数随各个参数的变化更为敏感。

盾构机主轴承浮动环加工方法

介绍了某国产盾构机主轴承浮动环结构及加工工艺要求,选取对浮动环上下端面同时淬火的热加工方案,并通过检测浮动环在淬火前后的变形情况,确定淬火前后加工留量。

日本正在研发海上浮动环保发电站

据报道,曰本科学家正在研发一种能漂浮在海面上的环保发电站,这种发电站仅通过太阳能电池和风车发电,成本较低。这种海上浮动环保发电站其整体建筑长约2000米,宽约800米。

浮环涡动对浮动环轴承油膜压力分布影响的研究

研究了考虑浮动环涡动时,内、外层挤压油膜力的分布情况.从广义不可压Reynolds方程出发,推导了浮环轴承内、外层油膜的瞬态控制方程,结合Hirs整体流动理论和Moody壁面摩擦系数方程,获取浮动环的运动方程.通过算例,较为深入地研究了浮动环涡动情况以及对油膜压力分布的影响:进动半径随轴颈偏心率增大而略呈减小趋势,内层油膜其正压力区将沿周向平移.

液体火箭发动机超高转速泵浮动密封环研究

浮动密封环作为非接触式液体间隙密封,具有密封压差大、泄漏量较小、能自动调心和对中、理论上无磨损、对转子有辅助支撑作用等优点。但它在工作时受力状态很复杂,液膜形成和最小液膜厚度的大小受到许多因素的影响,泄漏量的计算与普通工作状态有较大的差别。本文通过对一些重点因素的分析研究,结合产品在不同工作转速和介质中的试验情况,提出了浮动环的工作模式,确定了最小液膜厚度和泄漏量的计算方法和在结构设计和产品生产过程中应重点考虑的问题。

基于FLUENT的浮动环密封数值模拟分析

利用FLUENT软件对浮动环密封进行模拟分析的结果表明,由于楔形效应,浮动环所受液体作用力不均匀且不对称,断面最大压力不在最小间隙处,而在液体流向最小间隙处的楔形区域。压力大的地方阻漏效果好,压力小的地方阻漏效果差;随着转速增加泄漏量减小,间隙内液体阻力增加;随密封环两侧压差增加,泄漏量增大;随偏心距增大,泄漏量增大,密封间隙内压力分布越不均匀。

600 MW汽轮机主机轴承浮动油封环优化改造

某电厂600MW机组运行中,多次出现轴承沿轴甩油或轴振突变等异常现象。检查发现为轴承浮动油封环中分面螺钉松脱或断裂,浮动油档套顶部止动销断裂或变形卡涩油封环的现象。为了解决这种被动局面,决定对原有浮动油封环中分面固定螺钉和浮动油档套顶部止动销进行优化改进,从而消除沿轴甩油或轴振出现突变等异常现象的发生。