迷宫密封特性CFD计算分析及试验研究

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为实现火电厂高效、经济、环保运行,汽轮发电机组正朝着大容量、高参数的方向发展,密封内气流激振诱发的转子失稳问题日益突出,密封特性成为汽轮发电机组等旋转机械重要的研究内容。   建立了迷宫密封CFD计算分析模型。使用数值模拟方法对密封泄漏量、气流力与动力特性系数进行了计算。泄漏量计算结果表明:进气压力和密封间隙的增大将导致密封泄漏量变大,转速对泄漏量的影响不大。气流力的计算结果表明:随着进气压力、转子偏心率、密封间隙、转速的增大,气流力变大。密封动力特性系数计算结果表明:转子稳定性随着进气压力、偏心率、转速的增大而下降。   搭建了转子-密封试验台,对密封泄漏及其影响因素进行了试验研究。采用气缸两端面等效法对气流力、动力特性系数识别方法进行了改进,总结了偏心、密封间隙、转速、压力等参数对气流力和密封动力特性系数的影响规律。   为分析气流激振力对转子,轴承-密封系统特性的影响,试验研究了充气前后转子在临界转速下的振动变化。临界转速下,转子振动对激振力比较敏感,密封内气流激振力的影响可以被放大。试验研究表明,充气前后,转子振动幅值、相位以及运动轨迹均发生了明显的变化。   试验研究了气流力对转子-轴承-密封系统稳定性的影响。试验在低频振动故障发生之前的某一转速下进行。试验研究表明:充气会诱发低频振动故障提前发生。一定转速范围内,转子振动信号中1/2倍频幅值增大较多,其它倍频下的振动影响较小或没有影响。试验还表明,由于支撑刚度的不同,充气对水平和垂直方向上振动的影响情况不同,水平方向更容易受到外界扰动的影响。
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