转子密封系统流体激振及其减振技术研究简评

密封流体激振已成为许多转子强烈振动的根源。本文回顾了转子密封系统流体激振研究的历史和现状，重点讨论了密封动力特性系数计算、阻尼密封的研究和应用。密封流体激振减振技术的关键是降低密封腔中流体的平均周向速度，提高转子的固有频率。高参数叶轮机械的发展，使转子密封系统流体激振问题的研究面临新的挑战，需要对现行的理论和方法进行改进和发展。

转子密封系统反旋流抑振的数值分析及实验研究

应用CFD软件FLUENT对带有反旋流的转子密封系统进行数值分析,运用Muszynska理论分析反旋流喷嘴数量与反旋流喷嘴流体入口速度对流体激振的影响,并进行实验验证。数值分析与实验研究的结果均表明,反旋流抑制流体激振是通过控制密封腔内流体的周向速度而实现的。在反旋流装置中,反旋的喷嘴数量越多,密封腔内流场越稳定,越有利于抑制流体激振的发生;反旋流的反旋速度存在一个最优值,在该反旋速度下能有效地抑制周向速度,且能避免流体反向的周向旋转而造成的更大振动。

转子密封系统流体激振问题的流固耦合数值研究

随着叶轮机械的工作转速越来越高,工程中发生了大量的密封流体激振问题。实验证明,高转速下的流体激振属于自激振动,但采用传统的刚度阻尼线形假设无法模拟出这一物理现象。本文发展了一种高精度的流固耦合计算方法,用这种算法成功地模拟出转子密封系统在高转速下的自激振动,且捕捉到频率锁定的现象,而且发现随着转速的提高,固有频率也增大。另外,本文还得到了压比、预旋度对密封转子自激振动的影响规律。

转子密封系统反旋流抑振的数值模拟

把研究物体在流场中振动时的受力和运动特性的非线性振子模型，推广到转子密封系统非线性动力学问题的研究中，突出了小间隙中非定常流对转子运动的影响，分析了反旋流抑制转子不平衡响应和密封流体激振的机理。对某转子密封系统的计算及其与实验数据的对比，证实了本文方法的有效性，为在工程实际中推广反旋流技术提供了一些理论依据。

F型密炼机转子密封性能的改进

分析F型密炼机使用过程中影响密炼机转子密封性能的因素。为节约维护费用,选取耐高温高压无油润滑的合金材质,成功研制出国产合金密封环。使用国产合金密封环后,注油消耗量减小,磨损量降低,生产成本降低,既能保证优良的密封性能,同时可以减少资源消耗。

超超临界汽轮机转子密封激振特性研究

考虑非线性密封激振力、可倾瓦轴承的弹性支承力、转子阻尼力、转子不平衡力与重力,建立超超临界600MW汽轮机高中压转子-密封系统的非线性动力学模型。该非线性转子-密封系统动力学方程组具有超大规模的维数,采用Newmark数值积分方法对其进行求解,模拟出运行在正常工况下与最大工况下转子不平衡响应与汽流激振的特性;对转子不平衡量和密封流体的周向平均流速对汽流激振现象的影响规律进行分析。结果表明:在一定的范围内,不平衡量大小对发生汽流激振的失稳转速影响很小;密封内流体周向平均速比是影响汽流激振的失稳转速的主要因素,适当减小密封内流体周向平均速比可提高汽流激振的失稳转速;超超临界机组运行在最大工况下高中压转子发生汽流激振的失稳转速明显低于正常工况下的失稳转速。

脉动流诱发振动转子密封系统特性分析

脉动流对转子密封系统有着重要的影响。该文从脉动流诱发振动的角度,研究了转子密封系统的动态特性。首先分别建立了零平均脉动流和非零平均脉动流流体诱发振动的转子密封系统的振动模型;然后,采用数值分析的方法,对建立的模型进行定量仿真分析;再次,讨论了系统参数对流体激振的影响;最后讨论了模型稳定性问题。研究表明:流速频率接近系统固有频率时,发生流体激振;流体激振幅值与系统阻尼比成反比关系,与流体密度成正比关系。

非线性转子-密封系统的稳定性和 Hopf 分叉

采用Ｍｕｓｚｙｎｓｋａ密封力模型分析单圆盘平衡转子－密封系统的线性化稳定性与系统参数的关系。理论分析表明，平衡点失稳导致系数产生Ｈｏｐｆ分叉，利用Ｐｏｏｒｅ的代数判据确定了转子Ｈｏｐｆ分叉解的分叉方向和周期轨道的稳定性，数值模拟验证了理论分析结果。

环形密封对离心泵转子系统稳定性影响的数值研究

环形密封中流体产生的激振力是导致离心泵转子-密封系统失稳的重要因素。文章采用非线性密封Muszynska模型建立了离心泵转子-密封系统动力学模型,利用四阶Runge-Kutta法将二阶微分方程转化成了一阶微分方程,同时将打靶法和Floquet理论相结合,对离心泵转子-环形密封系统不同密封参数情况下的非线性稳定性及其分岔问题进行了研究。结果表明,在转速较低时,系统是稳定的周期涡动,随着转速的提高,系统将产生Hopf分岔进入准周期运动而不再稳定,进一步研究发现系统稳定性与密封参数有着重要关系,适当增大密封压差,减小密封间隙和减小密封长度可以提高离心泵转子-密封系统稳定性,计算结果为离心泵转子-密封系统的设计以及定性控制系统的稳定性提供了理论依据。

大型非线性转子-密封-轴承系统的不平衡响应与稳定性

对实际大型汽轮机转子-密封-轴承系统建立了具有超大规模维数的非线性动力学模型,该模型考虑了密封的非线性激振力、可倾瓦轴承的弹性支承力、转子的阻尼力、不平衡质量力和重力。采用Newmark方法对其进行数值求解,模拟出转子升速过程中汽流激振现象的典型特征和发生汽流激振的失稳转速,并且得到系统参数对转子不平衡响应和稳定性的影响规律。结果表明:适当的增大转子的阻尼、密封的半径间隙和密封流体轴向流速可提高转子发生汽流激振的失稳转速,这为在设计和运行中提高实际大型汽轮机转子-密封-轴承系统的稳定性提供了参考依据。

非线性转子-密封系统的亚谐共振失稳机理研究

研究单圆盘转子－密封系统的亚谐共振失稳机理，密封力采用Ｍｕｓｚｙｎｓｋａ模型。文［１］曾研究了平衡系统的Ｈｏｐｆ分岔，表明转子平衡态失稳后进入周期涡动状态，本文研究不平衡质量对失稳运动的影响，即周期扰动的Ｈｏｐｆ分岔问题。研究得到了转子在分岔点附近的１／２亚谐共振情况下的振动性态，为转子亚谐共振故障的识别和预防提供了一些新的理论依据。

非线性转子-密封系统稳定性与分岔

对单盘转子密封系统的分岔特性进行了研究,利用快速Galerkin方法和Floquet理论得到了转子密封系统的分岔转迁集,并分析了转子不平衡量、密封间隙以及密封两侧压差对系统分岔特性的影响,结果表明转子系统在密封流体作用下存在倍周期和Hopf分岔.最后通过数值仿真验证了所求得的分岔转迁集的正确性.研究结果为控制转子系统的稳定性提供了理论依据.

转子-轴承-密封系统非线性动力学理论和试验研究

采用理论分析和试验研究相结合的方法,研究油膜力和密封力联合作用下转子轴承密封系统的非线性动力学特性和稳定性。将转子轴承密封试验台系统等效为Jeffcott系统,采用短轴承理论建立油膜力的非线性模型,采用Muszynska模型建立非线性的密封力。通过数值仿真研究在不同转子转速下密封力对系统非线性特性和稳定性的影响。将试验结果与理论计算进行比较,两者基本一致。

非线性转子-密封系统1∶2亚谐共振分岔研究

研究了转子-密封系统在气流激振力作用下的低频振动———1∶2亚谐共振现象.利用流体计算动力学(CFD)方法对转子-密封系统进行了流场模拟计算,辨识出适用于气流流场的Muszyns-ka模型参数,并建立了转子-密封系统动力学方程.采用多尺度方法将系统进行3次截断,并得到系统响应.采用奇异性理论研究了系统的1∶2亚谐共振,进一步得到系统亚谐共振的分岔方程和转迁集,根据转迁集给出了在不同奇异性参数空间内的分岔图.同时,由分岔方程得到了亚谐共振非零解存在的条件.其分析结果对抑制转子-密封系统的亚谐振动有重要的工程意义.

非线性转子-密封系统动力学行为演变机理研究

旋转机械广泛应用于民用、航空、航天和航海等各个领域,其稳定的动力学行为是保证工程机械安全运行的前提。本文主要针对转子-密封系统丰富的非线性动力学行为,利用非线性动力学等理论分析了转子-密封系统发生Hopf分岔和1:2亚谐共振等动力学行为的产生条件和机理,进一步给出了非线性转子-密封系统由自激振动引发亚谐共振的动力学行为演变机理,并通过理论分析,阐明了转子-密封系统的气流阻尼和刚度等动力学参数对系统动力学稳定性的影响规律,同时也利用数值计算验证了分析结果。其理论分析结果对实际工程振动分析和结构设计具有一定的理论指导意义。

偏心量对转子-轴承-密封耦合系统非线性振动特性影响的分析

转子偏心量是直接关系转子系统运行稳定性的一个重要因素,将迷宫密封力模型和capone圆轴承非线性油膜力模型相结合,建立了具有非线性转子-轴承-密封耦合系统的动力学模型,研究了转子-轴承-密封耦合系统在不同的偏心量下的非线性动力学行为。针对转速对耦合系统动态响应进行了仿真计算,给出了四个不同转子偏心量下系统轴颈和圆盘随转速变化的响应分叉图,以及典型转速下的Poincare截面图。研究发现随着不平衡量增加,系统出现了混沌运动,但在较大不平衡量时,随着转速的增加,系统在混沌运动后最终呈现同频周期运动,这表明较大的不平衡量反而有助于增加系统稳定的作用。还给出了系统在特定转速下偏心量变化影响下的分岔图,并分析了变化的平衡量下系统对应着复杂的非线性运动。数值计算表明,转子转速、偏心量都是影响系统动力学行为的重要因素,随着转速和偏心量的变化,系统呈现单周期运动、拟周期运动、混沌运动等复杂的动力学行为,具有很强的非线性特征。并且这些结果为实验中偏心量的选择提供了有利的依据。

非线性非稳态油膜支撑的密封-转子系统流体激励行为

将非线性非稳态油膜力模型与密封流体Muszynska模型结合,对非线性非稳态油膜力支承下的密封-转子系统流体激励行为进行了研究,发现其响应随转速比的变化具有复杂的动力学行为,产生了包括周期、拟周期等丰富的振动现象,具有很强的非线性特征.

密炼机转子外压式密封装置常见故障分析及对策

密炼机是被橡塑制品企业广泛采用的关键设备,转子密封装置的性能好坏直接决定了最终制品的品质和整个企业清洁生产的水平。本文从密炼机转子密封装置的工作原理及结构角度出发,对常见的故障、问题进行分析,并提出了相应的对策,以期对密炼机制造商和使用厂家产生一定的借鉴意义。

转子—轴承—密封系统非线性动力学特性研究

采用数值方法研究转速对转子-轴承-密封系统非线性动力学特性的影响,采用Muszynska非线性密封力模型和Capone圆轴承油膜力模型,建立超超临界汽轮发电机组高压端转子—轴承—密封系统的非线性动力模型。通过数值方法,研究转速对转子—轴承—密封动力学特性的影响,计算不同转速下的转子时间历程图、轴心轨迹图、Poincare图和频谱图,揭示了转速变化对转子非线性振动的影响规律。

非线性转子——密封系统低频失稳机理研究：不平衡系统的亚谐共振

本文采用Ｍｕｓｚｙｎｓｋａ密封力模型分析单圆盘转子－－密封系统的低频自激振动。文（１）研究了平衡转子的稳定性和分岔，本文研究不平衡转子在临界平衡点附近自激振动（周期扰动Ｈｏｐｆ分岔）的亚谐共振，给出了不同参数条件下的振动性态，为识别转子的亚谐共振故障及预防提供了一些新理论依据。