一種降低離心壓縮機氣體激振的密封結構的製作方法

2023-06-17 14:44:36

專利名稱：一種降低離心壓縮機氣體激振的密封結構的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於離心壓縮機領域，具體地說是ー種降低離心壓縮機氣體激振的密封結構。
背景技術：
迷宮密封在壓縮機中有著廣泛應用。隨著轉速和介質壓カ的提高，轉子柔性的增加和密封間隙的減小，密封腔流體激振已成為許多轉子引發強烈振動的根源。密封腔內由氣流激振引起轉子的自激振動，已引起國內外學者的關注，成為高速、高壓、大功率轉子運行穩定性問題的ー個研究熱點。由於密封裝置引起轉子的自激激振，嚴重影響機組的運行，甚至產生重大事故，造成巨大的經濟損失以及人員傷害。透平壓縮機中的密封在防止流體洩漏的同吋，還會產生重要的流體激振力，從而使轉子的振動過大，影響轉子的穩定性。氣流激振屬於自激振動範圍，自激振動是系統受到其自身運動誘發出來的激勵作用而產生的維持的振動。此時，系統包含有補充能量的能源；這種振動不能由動平衡的方法消除，密封間隙動カ失穩對設備工作介質的壓力和負荷變化極為敏感。由于振動會隨著負荷的增加而加劇，因此，氣流激振易在較高負荷情況下發生。密封氣體激振失穩振動有ー個門檻負荷,超過此負荷,立即激發氣體振動；相反,氣流激振在小於某ー負荷下會消失。氣流激振在負荷增加過程中，易重複發生；另外，氣流激振的振動頻率等於或者略高於ー階臨界轉速。由此，可以得出氣體密封力的特點:1、隨著介質壓カ的増加，振動越大；2、密封前後的壓差越大振動越大；3、密封的間隙越小，越易發生振動。根據現場的描述:機械運轉試車時，運行平穩；現場有介質輸入時，進出口的壓カ達到一定值時，突然振動過大。機械運轉試驗，是指在機組沒有介質情況下進行的，密封內的氣體激振力也就不存在。當現場有介質的輸入時，密封的間隙內就會有密封氣體激振力的產生；而且隨著壓差的増加突然振動變大，當減小壓差時，機組的振動消失。所以，可以得出結論該機組的振動過大，是由於密封氣體激振弓I起的。

實用新型內容為了解決現有離心壓縮機組存在的上述氣體激振問題，本實用新型的目的在於提供一種降低離心壓縮機氣體激振的密封結構。本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的:離心壓縮機轉子上套有各段的多級葉輪以及位於相鄰段之間的平衡盤，各段的級間隔板與相應級的葉輪之間以及位於相鄰段之間的中間隔板與平衡盤之間分別設有密封；所述中間隔板與套在轉子上的平衡盤之間的密封為蜂窩密封，各段的級間隔板與相應級的葉輪之間的密封為ロ圈密封；所述蜂窩密封與中間隔板上分別開有向蜂窩密封與平衡盤之間的間隙充氣的反充氣孔，進入所述間隙的充氣方向與壓縮機轉子的轉向相反；所述ロ圈密封上設有導流槽。[0009]其中:所述中間隔板與蜂窩密封之間沿圓周方向設有緩衝槽；所述中間隔板朝向高壓側的一面沿圓周方向均布有多個第一反充氣孔，每個第一反充氣孔的一端為進氣端，另一端分別通過第二反充氣孔與所述緩衝槽相連通；所述第一反充氣孔沿轉子的徑向設置，第二反充氣孔沿轉子的軸向設置，第一反充氣孔的另一端與第二反充氣孔的一端相連通，第二反充氣孔的另一端連通至所述緩衝槽；所述蜂窩密封沿周向均布有多個第三反充氣孔，由高壓側引入的高壓氣體通過各第三反充氣孔充入蜂窩密封與平衡盤之間的間隙，充氣方向與壓縮機轉子的轉向相反；所述第三反充氣孔的一端與緩衝槽連通，另一端與所述間隙連通。本實用新型的優點與積極效果為:1.本實用新型將中間隔板與套在轉子上的平衡盤之間的密封用蜂窩密封代替，擁有比迷宮密封大的阻尼係數，同時還能消弱密封內的周向速度，進而減小了密封的交叉剛度，從而提高轉子的穩定性，解決了密封氣體激振問題。2.本實用新型在壓差較大的壓縮機平衡盤位置，從高壓側引入了反向旋轉的氣流，旋轉方向與轉子的轉動方向相反，這樣就可以抵消一部分的氣體周向速度，可使周向速度降低43%，使其氣流紊亂，減緩了密封內轉子四周的壓カ脈動，消除了氣流渦旋對轉子產生的激振，増加了轉子的穩定性。3.本實用新型在ロ圈密封周向上加工了導流槽，可以改變ロ圈密封進ロ的周向速度，從而減小ロ圈密封的交叉耦合剛度，減小ロ圈密封激振カ的作用，達到增加整個轉子穩定性的目的。

圖1為離心壓縮機的內部結構示意圖；圖2為本實用新型蜂窩密封的結構示意圖；圖3為本實用新型中間隔板與蜂窩密封反充氣孔布置的結構示意圖；圖4為本實用新型平衡盤蜂窩密封的反預旋結構示意圖；圖5為圖4的左視圖；圖6為本實用新型級間隔板與相應級葉輪之間ロ圈密封位置的結構示意圖；圖7為圖6中ロ圈密封的部件圖； 圖8為圖7的A— A剖視圖；其中:1為轉子，2為中間隔板，3為蜂窩密封，4為平衡盤，5為緩衝槽，6為級間隔板，7為葉輪，8為ロ圈密封，9為導流槽，10為第一反充氣孔，11為第二反充氣孔，12為第三反充氣孔。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進ー步詳述。本實用新型應用於產生氣體激振的離心壓縮機，如圖1所示，離心壓縮機分為多段，一個進氣ロ與一個出氣ロ即為一段；離心壓縮機的轉子I上套有各段的多級葉輪7以及位於相鄰段之間的平衡盤4，各段的級間隔板6與相應級的葉輪7之間以及位於相鄰段之間的中間隔板2與平衡盤4之間分別設有密封。[0025]本實用新型解決轉子I激振從兩個方面考慮:増加結構的阻尼和減小密封腔內的周向平均速度。具體結構為:現有離心壓縮機中間隔板2與平衡盤4之間的密封採用的是迷宮密封，本實用新型為了增加密封的穩定性，將中間隔板2與套在轉子I上的平衡盤4之間的密封用蜂窩密封3代替；如圖2所示，蜂窩密封是ー種阻尼密封，由於和平衡盤4相接觸的部分採用蜂窩結構，使得這種蜂窩密封3擁有比迷宮密封大的阻尼係數，同時還能消弱蜂窩密封3內的周向速度，進而減小了蜂窩密封3的交叉剛度，從而提高轉子I的穩定性，解決了密封氣體激振問題。如圖3 5所示，蜂窩密封3與中間隔板2上分別開有向蜂窩密封3與平衡盤4之間的間隙充氣的反充氣孔，進入所述間隙的充氣方向與壓縮機轉子I的轉向相反。中間隔板2與蜂窩密封3之間沿圓周方向設有緩衝槽5，可以保證氣體的均勻平穩；中間隔板2朝向高壓側的一面沿圓周方向均布有多個第一反充氣孔10 (本實施例為8個)，第一反充氣孔10沿轉子I的徑向設置，每個第一反充氣孔10的一端為進氣端，另一端分別通過第二反充氣孔11與所述緩衝槽5相連通；第二反充氣孔11沿轉子I的軸向設置，第一反充氣孔10的另一端與第二反充氣孔11的一端相連通，第二反充氣孔11的另一端連通至所述緩衝槽5 ;第一、ニ反充氣孔均米用直孔加工。蜂窩密封3沿周向均布有多個第三反充氣孔12 (本實施例為12個)，第三反充氣孔12的一端與緩衝槽5連通，另一端與所述間隙連通；由高壓側引入的高壓氣體通過各第三反充氣孔12充入蜂窩密封3與平衡盤4之間的間隙，充氣方向與壓縮機轉子I的轉向相反。在葉輪機械中，由於各部件的旋轉作用或設計時就帶有預旋，密封進氣ロ的氣流都會帶有不同程度的周向速度。密封內較大的周向速度會對轉子的穩定性產生顯著的影響，這是因為進ロ預旋對密封內周向速度的發展起著重要的作用，而周向速度的増大，會加大密封系統的交叉耦合剛度，交叉剛度的増加，有效阻尼就會相應的減小。本實用新型在壓差較大的壓縮機平衡盤位置，從高壓側引入的反向旋轉的氣流，即氣體依次通過第一反充氣孔10、第二反充氣孔11、緩衝槽5、第三反充氣孔12充入蜂窩密封3與平衡盤4之間的間隙，充氣的旋轉方向與轉子I的轉動方向相反，這樣就可以抵消一部分的氣體周向速度，使其氣流紊亂，減緩了密封內轉子四周的壓カ脈動，消除了氣流渦旋對轉子產生的激振，増加了轉子的穩定性。如圖6 8所示，在各段的級間隔板6與相應級的葉輪7之間的密封為ロ圈密封8，該ロ圈密封8上設有導流槽9。通過在ロ圈密封8的周向上加工導流槽9的形式，可以改變ロ圈密封8進ロ的周向速度，從而減小ロ圈密封8的交叉耦合剛度，減小ロ圈密封8激振力的作用，達到增加整個轉子穩定性的目的。
權利要求1.一種降低離心壓縮機氣體激振的密封結構，離心壓縮機轉子上套有各段的多級葉輪以及位於相鄰段之間的平衡盤，各段的級間隔板與相應級的葉輪之間以及位於相鄰段之間的中間隔板與平衡盤之間分別設有密封；其特徵在於:所述中間隔板(2)與套在轉子(I)上的平衡盤(4 )之間的密封為蜂窩密封(3 )，各段的級間隔板(6 )與相應級的葉輪(7 )之間的密封為ロ圈密封(8);所述蜂窩密封(3)與中間隔板(2)上分別開有向蜂窩密封(3)與平衡盤(4)之間的間隙充氣的反充氣孔，進入所述間隙的充氣方向與壓縮機轉子(I)的轉向相反；所述ロ圈密封(8)上設有導流槽(9)。
2.按權利要求1所述降低離心壓縮機氣體激振的密封結構，其特徵在於:所述中間隔板(2)與蜂窩密封(3)之間沿圓周方向設有緩衝槽(5)。
3.按權利要求2所述降低離心壓縮機氣體激振的密封結構，其特徵在於:所述中間隔板(2)朝向高壓側的一面沿圓周方向均布有多個第一反充氣孔(10)，每個第一反充氣孔(10)的一端為進氣端，另一端分別通過第二反充氣孔(11)與所述緩衝槽(5)相連通。
4.按權利要求3所述降低離心壓縮機氣體激振的密封結構，其特徵在於:所述第一反充氣孔(10)沿轉子(I)的徑向設置，第二反充氣孔(11)沿轉子(I)的軸向設置，第一反充氣孔(10)的另一端與第二反充氣孔(11)的一端相連通，第二反充氣孔(11)的另一端連通至所述緩衝槽(5)。
5.按權利要求2所述降低離心壓縮機氣體激振的密封結構，其特徵在於:所述蜂窩密封(3)沿周向均布有多個第三反充氣孔(12)，由高壓側引入的高壓氣體通過各第三反充氣孔(12)充入蜂窩密封(3)與平衡盤(4)之間的間隙，充氣方向與壓縮機轉子(I)的轉向相漢。
6.按權利要求5所述降低離心壓縮機氣體激振的密封結構，其特徵在於:所述第三反充氣孔(12)的一端與緩衝槽(5)連通，另一端與所述間隙連通。
專利摘要本實用新型屬於離心壓縮機領域，具體地說是一種降低離心壓縮機氣體激振的密封結構，離心壓縮機轉子上套有各段的多級葉輪以及位於相鄰段之間的平衡盤，各段的級間隔板與相應級的葉輪之間以及位於相鄰段之間的中間隔板與平衡盤之間分別設有密封；中間隔板與套在轉子上的平衡盤之間的密封為蜂窩密封，各段的級間隔板與相應級的葉輪之間的密封為口圈密封；蜂窩密封與中間隔板上分別開有向蜂窩密封與平衡盤之間的間隙充氣的反充氣孔，進入間隙的充氣方向與壓縮機轉子的轉向相反；口圈密封上設有導流槽。本實用新型有效解決了氣體激振的問題，提高轉子穩定性，減緩了密封內轉子四周的壓力脈動，消除了氣流渦旋對轉子產生的激振，增加了轉子的穩定性。
文檔編號F04D29/08GK202946434SQ20122059126
公開日2013年5月22日 申請日期2012年11月9日 優先權日2012年11月9日
發明者蔣佔麗, 齊智勇, 左成柱, 於小丹, 李志卓, 郭飛虎 申請人:瀋陽透平機械股份有限公司