螺旋槽干气密封因设备故障检修、停车等处于静止状态时,其密封性能相比旋转状态下具有明显的差异性和关联性。研究螺旋槽干气密封在静止时的密封性能。根据螺旋槽窄槽理论,得到螺旋槽干气密封静止时密封端面间气膜压力控制方程,并运用解析法求解,获得端面间气膜压力分布、开启力和泄漏率等密封性能参数。结果表明:随着边界压力或膜厚增大,静态泄漏率逐渐增大,当静态泄漏率达到JB/T11289-2012标准规定的最大静态泄漏率时,端面仍处于接触状态;静止状态下的开启力、槽根处的气膜压力和泄漏率随槽深的增加先增大,在槽深大于一定值后趋于稳定;密封端面间的开启力、泄漏率总体上随台槽宽比的增加而减小,但在台槽比为0~10范围内,开启力和泄漏率的变化不大。

基于螺旋槽的结构,考虑低速下动压不足和静压较弱的现象,提出一种在普通螺旋槽的槽根部增设台阶周向贯通环槽新结构,简称阶梯形螺旋内环槽。基于密封系统和动静环的结构特点,建立了润滑气膜计算域模型,使用Gambit划分网格,随后采用Fluent软件数值模拟获得气膜压力分布和速度分布,提取开启力和泄漏量随转速和压力变化的数据进行分析,研究结果表明阶梯形螺旋内环槽性能好于普通螺旋槽,说明在低速低压的开启阶段,利用新型的阶梯形螺旋内环槽能保证动静环端面更快速打开,降低磨损,提高使用寿命。

以含杂质二氧化碳实际气体为润滑介质,研究干气密封的启动过程,对密封的顺利开启具有重要意义。保持闭合力恒定,调节转速,使密封开启力与闭合力相平衡,研究含杂质二氧化碳干气密封启动过程中接触力、转速、泄漏率与平衡膜厚之间的关系;讨论进口压力和进口温度对干气密封开启临界转速、泄漏率的影响,以及平衡比对闭合力的影响。结果表明:干气密封接触力随平衡膜厚的增大迅速减小,运行转速、泄漏率随平衡膜厚的增大而增大;在同一平衡膜厚下,二氧化碳中杂质含量越高干气密封所需的运行转速越大,泄漏率越小;以较低压力为进口压力时,干气密封更易开启,且二氧化碳中杂质含量越高时干气密封越易开启;适当降低润滑介质的进口温度,有利于干气密封的开启,而在同一进口温度下,二氧化碳气体中杂质含量越高干气密封越难开启;适当调节平衡比,...