某核电厂3/4号机组的核安全二级上充泵自运行以来,驱动端轴承室频繁出现漏油导致油位低需紧急补油的缺陷。分析频繁漏油的根本原因,对现有油封进行改型以满足现场使用要求。

以高速齿轮箱传动轴轴端的迷宫密封为研究对象,建立迷宫密封模型.采用标准的k-ε湍流模型模拟迷宫密封内流场特性,分析其泄漏量、压力及速度分布情况.利用Fluent中的SIMPLE算法计算能量方程和湍流方程.通过研究齿距、齿顶长度对密封性能的影响,从而确定最优参数,同时研究了入口压力和转速对齿轮箱迷宫密封泄漏量的影响.结果表明:泄漏量随齿距的增大而逐渐变大;随齿顶长度的增大,泄漏量先减小之后基本不变;在不考虑温升条件时,转速对泄漏量几乎没有影响,但随转速的增大,密封性能提高.

流体密封技术是燃气轮机设计的重要部分之一,被用于减少泄漏和提高燃气轮机的效率。在传统迷宫密封结构的基础上,设计一系列具有旋向槽的密封叶片,对级间射流进行分流和导向,以降低环流速度,从而获得一种动力学性能更优的旋向槽-迷宫密封结构。通过Fluent求解新结构与传统结构的流场,并对其动力学特性与泄露性能进行对比分析。结果表明:旋向槽的添加可以大幅降低工质的环流速度,在齿顶间隙与腔室内分别可获得约44.47%、71.56%的降幅;相比传统迷宫密封,旋向槽-迷宫密封可获得约4.2%的直接刚度提升与33.4%的交叉耦合刚度降低,但同时会带来3.2%的泄漏量提升;旋向槽周向宽度0.6°、深度6 mm、轴向偏转角60°并在周向均布16个时,能获得较好的动力学特性与尽可能低的泄露量。

为更全面了解超临界二氧化碳(SCO2)压缩机内部流场,针对150 kW级简单布雷顿循环的SCO2离心压缩机,设计了盘腔和迷宫密封。采用数值求解三维RANS方程和k-ε湍流模型的方法,研究了考虑盘腔和密封结构的SCO2离心压缩机的气动性能和轴向推力;采用有限元方法分析了考虑气动力和离心力综合作用下离心叶轮的应力和应变特性,同时计算了设计的迷宫密封的应变。结果表明:具有盘腔和密封结构的SCO2离心压缩机在设计工况下气动效率为72.1%,压比为2.19;SCO2离心压缩机的最大轴向推力为1635 kN;离心叶轮的表面等效应力最大值为109.95 MPa,满足设计材料304钢的强度需求;盘腔的泄漏流动会造成SCO2离心压缩机气动效率的下降,但是在高流量工况下,盘腔泄漏可以缓解扩压器前缘的凝结现象。该研究可为具有盘腔和密封结构的SCO2离心压缩机气动性能和强度特性分析以及密封结...

采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程的方法对典型的燃气轮机交错齿迷宫密封的泄漏特性开展了研究。计算分析了5种轴向齿间距和7种齿腔深度时不同压比下交错齿迷宫密封的泄漏量和流场形态。研究了轴向齿间距、静子面和转子面密封齿腔深度尺寸对交错齿迷宫密封泄漏特性的影响规律。研究结果表明:在齿腔深度保持不变时,轴向齿间距的改变会使得密封有效泄漏间隙发生变化,进而引起泄漏量发生改变。有效泄漏间隙越大,泄漏量越大。轴向齿间距一定时,静子面和转子面齿腔深度对密封泄漏量的影响规律相同。当轴向齿间距为0时,泄漏量随着齿腔深度增加而增大,当轴向齿间距为14mm时,泄漏量随着齿腔深度的增加而减小。研究结果同时验证了交错齿迷宫密封的有效泄漏间隙和齿腔深度是决定其泄漏量的关键几何参数。

面向某型船用燃气轮机动力涡轮转子,建立了悬臂盘-空心转子的动力学模型并求解其临界转速及振型,探讨了影响临界转速的因素,重点揭示了级间与叶顶迷宫密封对转子稳定性的影响规律,结果表明:迷宫密封对悬臂盘-空心转子的临界转速及振型的影响较小,但迷宫密封引起的气流激振会影响转子的稳定性。通过将迷宫密封改为蜂窝密封或减小迷宫密封进口预旋,都可以提高密封的有效阻尼,进而增强转子稳定性。

为提高迷宫密封转子动力特性,开展进口和腔室防旋板与转子面一体化设计的迷宫密封结构转子动力特性研究。基于进口防旋板结构的迷宫密封(结构1),设计了进口和腔室防旋板结构的迷宫密封(结构2),以及基于结构2的带有腔室防旋板与转子面凹槽和凸台结构一体化设计的密封结构3和4。采用转子多频椭圆轨迹涡动模型和动网格技术的非定常Reynolds-averaged Navier-Stokes(RANS)数值求解方法,对比分析了变进口预旋条件下4种迷宫密封的泄漏特性和转子动力特性。研究表明:相比于进口防旋板密封,腔室防旋板和转子面一体化设计的凹槽和凸台转子面密封,特别是凸台转子面密封能明显降低迷宫密封的泄漏量和交叉刚度;进口预旋比为0.84时,相比于进口防旋板密封,凹槽转子面密封和凸台转子面密封的正有效阻尼分别提高了48.7%~144.1%和59.8%~254.0%;进口预旋比增加为1.32时,凹...

为厘清迷宫密封内摩擦损失的影响因素并建立摩擦系数预测模型,基于Vannini等搭建的迷宫密封实验装置,以超临界二氧化碳为工质,采用数值方法,探究了雷诺数、进出口压比以及间隙半径比对摩擦系数和泄漏特性的影响关系。结果表明:摩擦系数随雷诺数的增加而减小,随进出口压比的增加基本不变。泄漏量在雷诺数小于104时基本不变,但在大于104时随雷诺数的增大而减小,且泄漏量随进出口压比增大而增大。在不同工况条件下,摩擦系数和泄漏量随间隙半径比的增加而线性增大,但摩擦系数的斜率基本不变,泄漏量的斜率随进出口压比的增大而增大。当雷诺数较高、压比较低时,在密封的入口区域会存在尺寸较大的涡,这有利于泄漏量降低,但此时泄漏模型的预测精度有少许降低。当间隙半径比较小时,摩擦损失主要源于密封间隙内的流动;当间隙半径比较大时,流...

本文对石油、化工、电力等过程工业中普遍使用的透平机械轴端非接触密封进行了介绍,分别是迷宫密封、蜂窝密封和动压式干气密封。阐述了其基本结构特点、密封原理和使用范围,详细介绍了当前的研究进展,并对比分析三种密封的差异,为相关行业的技术人员提供参考。

燃料电池空压机系统中迷宫密封具有转速高、压差大的特点,本文对其不同结构参数的迷宫密封进行了流场仿真分析,发现随着齿厚和齿数增加,泄漏量降低;增加密封腔宽度和深度也有利于降低泄漏量,但是密封腔的深度超过1mm时影响较小,缩小密封间隙可以降低泄漏量,但是需要从整个轴系进行考虑。同样的长度下,采用更多的密封齿比增加齿腔长度和齿厚更能降低密封结构的泄漏量。