新型径向环形组合密封增效减振理论与关键技术研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51275088
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:80.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0505.机械摩擦学与表面技术
- 结题年份:2016
- 批准年份:2012
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2013-01-01 至2016-12-31
- 项目参与者:田新启; 谷建功; 刘振祥; 张万福; 吴晞; 陈阳; 刘书旺; 张世东; 马运翔;
- 关键词:
项目摘要
The project presents a new kind of radial annular seal theory with higher efficiency and lower vibration. It includes four major ideas, which are resistance improvement with large turbulence, reduction of seal gap, reduction of circular velocity and improvement of cylinder cavity. The honeycomb disk combined with the circular annular seal is installed on shaft end or blade tip to change the leakage flow from the axial direction to the radial direction. Spiral flow is disappeared due to the resistance of honetcomb disk. Flow near the two sides of the disk is opposite and seal force is counteracted partially. Flow induced force in seal will be reduced using the above mentioned two methods. The compressed air is imported into the adjustment cavity to control seal gap automatically based on the measured expansion difference value. Four turns in the seal and the combination of honeycomb disk and radial annular seal will enhance votex and flow resistance in the seal.Seal efficiency is improved. The improved test method for seal dynamic coefficients identification will be set up considering disadvantages of the traditional identification method in the frequency domain. We will use cylinder resonance to enlarge the influence of seal force on vibration. Multiple point exciting and multiple point influence coefficients method of rotor dynamics is used here to improve test accuracy and to consider the tilting motion of cylinder ,the coupling between the vertical vibration and the horizontal vibration. Synchronous excition method using unbalance force is used to identify seal dynamic coefficients. Seal fluid field, expansion coefficient, temperature rise and dynamic coefficients are calculated and analyzed using CFD software. The project will also set up seal leakage calculation equation using thermal dynamics theory considering the influence of the changed flow area along seal leakage path and the influence of centrifugal force effect. We will evaluated seal characteristics and compared with other kinds of seals based on the above mentioned theoretical and experimental research results. The special solvement method considering the disadvantages of the radial annular seal will be put forward. The project will use this new kind of seal to control leakage of shaft end and blade tip.
提出径向环形密封增效减振理论,包含湍流增阻、减小间隙、减小周向流速、改进环形腔室理念。借鉴推力轴承思想,在轴上或叶尖处设置蜂窝盘并安装环形密封,将泄漏由轴向改为径向。流体被蜂窝盘阻挡后消除了螺旋流动,蜂窝盘两侧气流方向相反,这两条措施可以减小气流力。调节腔内引入压缩空气,实现间隙自适应调整。密封内增加4个直角转弯,采取蜂窝盘和环形齿组合模式,预计能增大涡旋和流动阻力,提高密封效果。研究密封动力特性改进试验方法。利用气缸共振放大气流力影响,引入转子动力学多测点影响系数法考虑气缸偏摆、垂直/水平振动耦合等问题,提高识别精度,采用不平衡激励法辨识动力特性系数。利用CFD计算密封流场、扩散系数、温升和动力系数,应用热力学理论,考虑变截面和离心力影响,建立径向环形密封泄漏计算公式。在上述基础上,客观评价径向环型组合密封增效减振性能。针对其缺点提出有效解决措施。将径向环形密封应用于叶尖和轴端泄漏控制。
结项摘要
本项目建立了密封内流场三维CFD计算模型,分析了进出口压比、偏心率、转速等对密封性能的影响,指出流体的螺旋形流动会使最高压力点偏离最小间隙,形成与转子偏心方向垂直的切向气流力,诱发转子失稳。在此基础上,提出径向环形密封增效减振理论,通过隔断螺旋形流动减小气流力。应用热力学理论,考虑变截面和离心力影响,建立了径向环形密封泄漏计算模型。分析了径向环形密封内部两种不同形式的流动特性,并对其结构进行了优化。将径向环形密封应用于透平机械叶顶及轴端处,建立了包含动叶片通流部分和叶顶间隙密封部分的三维偏心计算模型,分析了密封泄漏、激振力及对其下游主流的影响。研究表明,径向环形叶顶间隙密封能够有效减少叶顶间隙处的流体泄漏和激振力,减小泄漏流体与主流的混流作用,降低混合流动带来的损失,也可以减小轴端密封泄漏。在转子-轴承-密封系统试验台上研究了密封特性改进试验方法,并开展了梳齿密封和径向环形密封性能试验研究。设计了以气缸为研究对象的气流力及刚度系数测试方法,试验验证了切向气流力的存在,研究了压比、转速、密封间隙等对泄漏量和气流力的影响,并观察到了气流力导致系统提前失稳现象。试验发现轴承对系统稳定性影响较大,选择合适的轴承型式可以补偿气流力对系统稳定性的不利影响。理论和试验研究表明,径向环形密封泄漏低,气流力小,耐磨性强,具有较强的增效减振性能。
项目成果
期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
轴承/密封耦合作用下流体激振特性研究
- DOI:--
- 发表时间:2015
- 期刊:噪声与振动控制
- 影响因子:--
- 作者:张万福;杨建刚;李春
- 通讯作者:李春
径向混合齿密封泄漏和转子动力特性研究及与交错齿的比较
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:Journal of Mechanical Science and Technology
- 影响因子:1.6
- 作者:Zhang MInjie
- 通讯作者:Zhang MInjie
Research on the leakage and rotordynamic performance of a kind of mixed
一种混合转子泄漏及转子动力性能研究
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:Journal of Mechanical Science and Technology
- 影响因子:1.6
- 作者:Zhang Mingjie;Yang Jiangang;Xu Wanjun;Xia Yalei
- 通讯作者:Xia Yalei
Research and comparison on the leakage and fluid force between the axial and the radial labyrinth seal
轴向与径向迷宫密封泄漏及流体力的研究与比较
- DOI:10.1007/s12206-015-1006-0
- 发表时间:2015-12
- 期刊:Journal of Mechanical Science and Technology
- 影响因子:1.6
- 作者:Li, Xinyang;Yang, Jiangang;Xu, Wanjun
- 通讯作者:Xu, Wanjun
Reducing the influence of partial admission on unstable synchronous vibration of turbines by bearing elevation optimization
通过轴承高程优化减少部分接纳对水轮机不稳定同步振动的影响
- DOI:10.1177/0954406213481715
- 发表时间:2014-01
- 期刊:Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers - Part C: Journal of Mechanical Engineering Science
- 影响因子:--
- 作者:Zhang, WanFu;Yang, JianGang;Gao, QingShui;Li, Jie
- 通讯作者:Li, Jie
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- 发表时间:--
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- 通讯作者:杨建刚
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- 发表时间:--
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- 影响因子:--
- 作者:顾乾磊;张万福;潘渤;杨建刚
- 通讯作者:杨建刚
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