迷宫密封气流激振的试验研究和稳定性分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com迷宫密封气流激振的试验研究和稳定性分析浙江大学沈庆根郑水荚一、刚舀随着现代高速、高压透平机和离心式压缩机的出现，气体动力激振成为威胁机组安垒运行的主要因素。在一定条件下，迷宫密封中的气流激励转子，会使机器发生强烈的自激振动。这类问题在航空发动帆上以及电力、化工、石化行业中使用的大型机组上均有发生，引起很多学者的注意他们提出了多种理论模型，并进行了实验研究u。我们在此基础上也曾提出过理论分析。但是由于迷宫密封中气流激振的机理较为复杂，理论研究还不尽完善，有些实验研究由于试验条

2、件不同，所得的结论图1迷宫密封气流激振试验装置也并不一致。我们针对南京楱霞山化肥厂一台1．电机；2．涮速齿；3．联轴节；4．转子；5．支承法国型合成气离心压缩机出现类似的气流激振絮；6．密封内套；7．密封外套；8．阻尼器；9．下轴承；10．刚度调节装置；n．底座；12．信心调问题进行了模拟试验研究，并对转子系统进行节螺钉；13．孔板流量计；l4．稳压罐；15．压缩了稳定性分析，研究和分析结果证实了密封激空气-励对转子系统稳定性具有明显的影响，从而提转子上热套有两只反向圆盘，压缩空气l从剖分出了影响气流激振力和转子稳定性的

3、一些主要式密封体(包括铝制内套和钢制外套两部分)因素。的径向进入圆盘中间，缓冲后从上下两俐的密封齿泄漏出去，这样作用在转子上的气体轴向二、试验装置力可以得到完垒平衡。铝制内套上车出密封齿，齿高4．2ram，齿距3．175mm，平均间隙试验装置是在分析了国外备种试验台结构O．2ram。密封中转子偏心量的调节是通过移动基础上加以改进设计，并仔细进行加工安装而密封体外套实现的，每一密封腔沿周向开有8成的。试验装置的主体部分结构见图1。图中个测压孔，用以测量气流的压力分布。转轴长转子4由上下两只滚子轴承支承，下轴承置于5DOmm

4、，轴径20ram，转盘直径2OOmm，上一挠性轴承座内，轴承座与下面的挠性杆为一端经过一挠性联轴节由高速直流电动机带动体，由刚度调节装置调节转子下支承的刚度。转子经过动平衡。为了使转子能顺利通过临界一l一维普资讯http://www.cqvip.com转速并研究阻尼对转子稳定性影响，在下支幅值与偏心距成线性关系，根据这一关系，在承处还装有町调节的三点式阻尼器。测量各种变化参数对气流周向压力分布的影响压缩空气经稳压罐稳压后，由输气管引至时r减去初始压力分布值，经过这样处理，试密封体，密封体内套上沿周向开有12个进气孔，验结

5、果具有很好的重复性。使气流在密封体四周均句进气。为考察密封人观察转子稳定性的方法是对转子的振动信口进气预旋度对气流激振力的影响，分别采用号进行频谱分析，从转子通频振幅的大小和自三种预旋方式：振频率成分的高低中判断系统是否失稳图2预艟1：l2孔进气，径向成1s。角；中装在转子边缘【二的是测振涡流传感器，装在预旋2：12孔进气，与径向成75角}密封体外壳边缘上的是测肇密封偏心量的位移预旋34孔进气，与径向成7j角。传感器。三、测试法、试验结果迷宫密封中产生的气流澈振．主要原因是1．气流在密封腔中的压力分布密封腔内周向上的压力

6、分布不均匀，因此精确转子与密封单元绝对同心时(即齿隙在周测量各密封腔的压力分布是极为重要的。按照向上处处相等)，腔中压力在周向上分布是均实验室条件下的压缩空气供气量以及转子偏心匀的，但是实际上机器因为安装误差、转子的调节所需要的密封齿隙，整个密封单元的进出挠曲变形以及在工作时的r孑状回旋(UP涡动运口压差能在35~200kPa之间变化，密封腔内动)等因素，转子在密封中总是存在一定量的压力分布不均匀幅度则在3kPa以下，这种微静态和动态偏心，则腔中沿周向的压力分布就小的压力差是利用水柱差压管来测量的，测试不均匀。根据实验测

7、量结果，当转子不转动，布置方案如图2所示。密封人口进气无预旋情况下，压力分布为一条余弦蓝线，压力最高点是在齿隙最小处，压力最低点是在齿隙最大处。转子侮量盘大，分布曲线的波动幅度也愈大(如图3中的实线所示)，此时气体作用于转子上的合力仅为F，方向上的台力F=0。但是当存在进气预旋时，最高压力点将滞后于最小间隙点位置一个角(如图3中的虚线所示)，预旋速度愈大，滞后角也愈大(0<日<90。)。由于滞后角的存在，气流压力作用于转子上的台力在y方向上分力就不等于零。阿2系统0试布置1．撼压孔：2，涡试持盛器：3．木柱差压管；4．木

8、x和Y方向上的分力可按下式计算·柱面；A酣簧变换器；n-ZZI,6—1胡f报仪；C·SR~20型磁带记录仪；D，额谱舟析仪。F=一rl＼c0sd■密封齑在f工中存在一定量的乖圃度，密——订2，s封体与转子在初始对中时存在一定量的不同心，：度，因此周向上的由隙就不均匀，而腔内压力F，一r3Fsi卸分布对齿隙大小很敏感，