结构参数与进口预旋对蜂窝密封静力与动力特性有较大影响。建立了蜂窝密封动力特性求解模型,在验证数值求解模型准确性的基础上,研究蜂窝芯格尺寸、轴向长度和进口预旋对密封性能的影响。结果表明,当蜂窝芯格尺寸相同时,密封有效刚度系数和有效阻尼系数随着轴向长度增加而增大;随着预旋比的增大,气流周向分量增大,轴向分量减小,故泄漏量逐渐减少;随着进口预旋的增大,蜂窝密封有效阻尼系数减小,主要是密封周向旋流增强,导致气流周向压力分布不均匀,从而降低了蜂窝密封的稳定性。

新一代蜂窝阻尼密封在提升透平机械转子稳定性方面有优越的表现,其动力特性是评价转子稳定性的重要参数。应用非定常动网格技术和多频涡动模型,研究蜂窝密封动特性系数随转子涡动频率的变化规律,并与迷宫密封进行对比。结果表明:蜂窝密封动特性受转子涡动频率影响较大,直接刚度系数和交叉阻尼系数随涡动频率增大而增大,交叉刚度和直接阻尼系数随涡动频率增大而减小;迷宫密封动特性系数随涡动频率变化特征不明显;在低频率区蜂窝密封的有效阻尼远高于迷宫密封。在实际压缩机转子上的应用结果表明,蜂窝密封能显著提升转子稳定性。

随着齿轮组装式压缩机的高参数化发展方向,转子系统的稳定性问题越来越明显,甚至成为制约离心压缩机设计的关键。常规提高转子稳定性的手段:增加转子的刚性,随之而来可能由于转子的临界转速过高,与工作转速之间的隔离裕度不能满足相关标准的要求;密封采用反旋流技术,但效果有限。与传统的迷宫密封相比,叶轮端面密封可以大大降低气流失稳力的大小。叶轮端面密封通过改变密封的布置形式,由轴向变为径向,消除了气流对于转子的失稳作用力,提高了转子的稳定性。本文中提到了某二氧化碳机组,分别采用迷宫密封和端面密封,经计算,端面密封的交叉耦合刚度仅为迷宫密封的10%左右(交叉耦合刚度可表征气流失稳力的大小),转子也由失稳转子变为稳定转子。

一体式压缩机是将电机和压缩机封装在一起,采用电磁轴承支撑的新型电驱压缩机组,其运行范围更宽、免维护、无油润滑、更加环保,在当今天然气市场具有极强的竞争力。本文从结构特点、技术参数、应用领域等方面阐述一体式压缩机的研发应用成果,希望对从事一体式压缩机研发的工程技术人员有借鉴作用。