干气密封气膜-密封环系统角向摆动的失稳分析.pdf

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1、第38卷第11期北京工业大学学报Vo1．38NO．1l2012年11月JOURNALOFBEIJINGUNIVERSITYOFTECHN0L0GYNOV．20l2干气密封气膜一密封环系统角向摆动的失稳分析韩明君，李有堂，朱丽，丁雪兴。，俞树荣(1．兰州理工大学理学院，兰州730050；2．兰州理工大学机电工程学院，兰州7300503．兰州理工大学石油化工学院，兰州730050)摘要：建立了角向振动下气膜一密封环系统的动力学模型，应用微扰法和龙格一库塔法求解气膜角向刚度、临界转动惯量和角向摆动的二维振动方程，获得了密封系统失稳时的密

2、封结构参数，分析了临界转动惯量与螺旋角之间的定量关系及失稳点振动的非线性动力学行为，并对模拟结果进行了试验验证．研究结果表明：在静态优化出的螺旋角范围(60。～80。)内，存在着失稳点域，特例中发现有16处，并且在变工况(不同的介质压力、转速)下，虽其振幅发生了变化，但其失稳点的螺旋角数值不变，这与试验结果相吻合．关键词：干气密封；角向摆动；非线性；龙格一库塔法；混沌运动中图分类号：S277．9；TQ051．1文献标志码：A文章编号：0254—0037(2012)11—1648—06InstabilityAnalysisofAng

3、ularWobblyforGasFilmandSealRingintheSystemofDryGasSealHANMing．jun，LIYou—tang，ZHULi，DINGXue—xing，YUShurong(1．SchoolofScience，LanzhouUniversityofTechnology，Lanzhou730050，China；2．SchoolofMechanicalElectronicEngineering。LanzhouUniversityofTechnoLogy，Lanzhon730050，China3．S

4、choolofPetrochemicalEngineering，LanzhouUniversityofTechnology，Lanzhou730050，China)Abstract：Thedynamicmodeloftheangularwobblyofthegasfilmandsealringswasestablished，andthegasfilmangularrigidity，criticalmomentofinertiaandtheangularwobblytWO—dimensionalvibrationequationsw

5、assolvedbyusingtheperturbationmethodandtheRunge—Kuttamethod，thenthesealstructureinstabilityparameterswereobtained，quantitativerelationofcriticalmomentofinertiaandtheangleandthenonlineardynamicbehaviorofthevibrationwasanalyzed．Thesimulationresultswasverifiedbytesting．T

6、heresultsshowthatthereareinstabilitypoint-fieldsinthespiralanglerange(usually60。一80。)ofthestaticoptimization，and16pointsinthespecialcasearefoundandtheamplitudewillbechangedbutthespiralangleontheinstabilitypoint—fieldswillnotbechangedunderthevariableconditions(mediumpr

7、essureandspeedischanged)，andtheresultscoincidewellwithexperimentalresults．Keywords：drygasseal；angularwobbly；nonlinear；methodoftheRunge—Kutta；chaoticmotion干气密封内部气膜平衡间隙尺度为微米级(典键¨．在进行干气密封振动响应分析时，可将3自型值为3～5m)，显然间隙微小变化极有可能导致由度(1个轴向，2个角向)的微扰运动简化为2个动静密封环间的干摩擦或泄漏量增大，因而保证气互相独立

8、的微扰运动，一个只作轴向的微扰移动，另膜一密封环动态稳定性是干气密封可靠运行的关一个只沿2个正交轴作角向微扰摆动．在轴向微收稿日期：2011—03—17．基金项目：国家自然科学基金资助项目(50965010)．作者简介：韩明君(1975一)，男，副