针对某大型煤化工企业所用汽轮机出现的高温蒸汽泄漏问题,对汽轮机前汽封加以改造,进行了基于蜂窝密封技术的结构设计、仿真分析和应用研究。在原始梳齿密封结构的基础上,进行了蜂窝密封结构设计;利用CFD软件对密封流场进行了仿真分析,研究了梳齿密封和蜂窝密封的密封性能差异;研究了梳齿结构、蜂窝芯格深度和蜂窝芯格直径对蜂窝密封性能的影响;最后,加工了新型蜂窝密封件,对汽轮机前汽封进行了改造,验证了蜂窝密封的密封性能。研究结果表明:结构合理的蜂窝密封能够有效地降低汽轮机高温蒸汽泄漏量;在有齿的转子结构上使用具有梳齿结构的蜂窝密封,密封性能更好;蜂窝芯格深度越深、蜂窝芯格直径越小的蜂窝密封的密封性能越好;进行蜂窝密封改造后,汽轮机径向瓦的温度降低了20℃,振动降低了45%,机组的运行效率和安全稳定性得到了提升。

搭建并优化了密封动力特性系数实验识别装置,应用阻抗法对梳齿密封动力特性系数开展实验识别,研究转速、进口压力和涡动频率对密封动力特性系数的影响。应用基于微元理论的密封动力特性系数识别方法对密封动力学特性进行了数值计算分析,与实验结果进行对比分析。结果表明实验识别梳齿密封动力特性系数整体上略高于数值计算结果,但趋势上吻合良好,特别是表征系统稳定性的密封有效阻尼系数,数值与实验具有良好的一致性。梳齿密封动力特性系数在转子低频(<;100 Hz)涡动时存在一定的频率依赖性,高频(>100 Hz)时阻尼系数的频率依赖性较弱。实验和数值模拟均表明,相较于转速,压比的变化对密封有效阻尼系数的影响更大。

某合成氨尿素装置于2012年安装完成投入生产后,二氧化碳压缩机组高压缸轴承室放空带油,导致润滑油箱液位下降过快影响机组的连续运行;建立三维模型并通过CFD软件Flow simulation对梳齿密封系统工况进行分析提出改进理论依据,帮助工厂解决问题。

针对化工行业中透平机械运行过程中梳齿及蜂窝密封存在的偏心问题,本文搭建了高速旋转密封试验装置,通过试验真实还原化工行业高速旋转机械不同密封径向偏心和角向偏心工况,开展了不同径向与角向偏心状态下的不同结构密封的泄漏特性试验研究,揭示了偏心下梳齿密封、蜂窝密封及蜂窝-梳齿组合密封的封严机理,为化工透平机械的梳齿密封与蜂窝密封的设计与优化提供理论支撑。本文主要对比了梳齿密封、蜂窝密封及蜂窝-梳齿组合密封在径向偏心与角向偏心工况下的泄漏特性。主要结果表明:蜂窝-梳齿结构在所有测试条件下泄漏率最大,但其对偏心的敏感程度最低,受偏心的影响程度最小;蜂窝-光轴结构在所有测试条件下泄漏率最小,可以有效阻碍气体流动;梳齿-光轴结构在所有测试条件下对偏心的敏感程度最高,受偏心的影响程度最大,体现出显著的不

通过对蜂窝密封原理的阐述和迷宫梳齿密封缺点的分析，提出了解决汽轮机轴端密封漏气的一种方法。