Динамика функционирования газозатворного импульсного торцового уплотнения

• Автор: Кузнецов, Эдуард Геннадьевич
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Курск
• Количество страниц: 142 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
РАЗДЕЛ 1 ВЫБОР ОБЪЕКТА И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Обзор современного состояния герметизации роторов
1.2. Уплотнения контактного типа
1.3 Бесконтактные торцовые уплотнения
1.4. Уплотнительные системы с затворной жидкостью
1.5. Бесконтактные торцовые газовые уплотнения
1.6. Импульсные торцовые уплотнения
1.7. Постановка задачи и выбор направления исследований
1.8. Выводы
РАЗДЕЛ 2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА В ГАЗОЗАТВОРНОМ ИМПУЛЬСНОМ ТОРЦОВОМ УПЛОТНЕНИИ
2.1. Постановка задачи
2.2. Течение газа в торцовой щели
2.3. Расчет характеристик импульсного газозатворного торцового уплотнения
2.4. Численное исследование влияния геометрических и эксплуатационных параметров на характеристики ГзИТУ
2.4.1. Влияние частоты вращения на характеристики ГзИТУ
2.4.2. Влияние инициированных внешним воздействием колебаний зазора на характеристики ГзИТУ
2.4.3. Влияние колебаний давления затворного газа на характеристики ГзИТУ
2.4.4. Реакция кольца на гармонические изменения эксплуатационных параметров.
2.5. Выводы
РАЗДЕЛ 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Объект, цели и задачи экспериментальных исследований
3.2. Экспериментальный стенд
3.3. Конструкции экспериментальных узлов ГзИТУ
3.4. Система измерения
3.5. Исследование расходных характеристик ГзИТУ
3.5.1. Методика проведения исследований
3.5.2. Анализ экспериментальных данных
3.6. Исследования поля давлений в торцовом зазоре
3.6.1. Методика проведения исследований
3.6.2. Анализ экспериментальных данных
3.7. Выводы
РАЗДЕЛ 4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ГЗИТУ С УЧЕТОМ ПАДЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ НА МЕЖК А МЕРНОМ УЧАСТКЕ ЗАЗОРА
4.1. Вводные замечания
4.2. Численный метод определения давления в торцовом зазоре
4,З.Определение расхода затворного газа из камеры с учётом падения давления
4.4. Реализация численного метода и моделирование поля давления в зазоре
4.5. Выводы
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ
Интенсивное развитие науки и техники постоянно стимулирует создание всё более мощных и производительных насосных и компрессорных агрегатов, что подразумевает увеличение их рабочих параметров (частот вращения, подач и давлений). В связи с этим к узлам этих агрегатов предъявляются высокие требования надёжности и долговечности. К наиболее ответственным узлам насосов и компрессоров относятся концевые уплотнения и опоры валов. На сегодняшний день традиционные уплотнительные системы не всегда отвечают темпам роста современной промышленности и концевые уплотнения являются одними из самых ненадёжных узлов агрегатов. По оценкам отечественных и зарубежных специалистов до 50 % всех ремонтных остановок агрегатов происходит из-за выхода из строя уплотнений. Отказ уплотнения, как правило, сопровождается не только загрязнением окружающей среды, но и большими материальными затратами из - за простоя машины. Поэтому на производстве вместо одного насосного (или компрессорного) агрегата дополнительно используют ещё один, а то и два резервных. Такое положение вещей неизменно стимулирует разработчиков на создание более эффективных и, главное, надёжных уплотнительных систем.
Традиционно для предотвращения утечки перекачиваемого продукта используются уплотнительные системы, состоящие из двух уплотнений, между которыми под давлением подаётся специальная затворная жидкость. Эта жидкость течёт через уплотнение в уплотняемую полость и область за уплотнениями, тем самым обеспечивая отсечение утечки уплотняемой среды, промывку и охлаждение уплотнений. Такие системы в комплексе с преимуществами перед одинарными имеют и ряд существенных недостатков: перекачиваемый продукт загрязняется затворной жидкостью, для работы системы требуется дополнительная установка подготовки и подачи затворной жидкости, узкий температурный диапазон работы.

- использование затворного газа при отрицательных температурах окружающей среды исключает обмерзание уплотнения, отпадает необходимость использования дорогостоящих затворных жидкостей, не замерзающих при отрицательных температурах.
1.6. Импульсные торцовые уплотнения
Торцовые уплотнения с импульсным уравновешиванием подвижного в осевом направлении элемента (ИТУ) имеют сравнительно недавнюю историю (авторское свидетельство на изобретение получено в 1974 г.) [69 -75]. Они задумывалось как альтернатива бесконтактным торцовым уплотнениям, содержащим потенциально ненадежные или технологически трудновыполнимые элементы [1, 8, 76, 77]. Конструктивная схема импульсного торцового уплотнения показана на рисунке 1.14.
На рабочей поверхности подвижного кольца расположены замкнутые пазы - камеры, а на поверхности опорного диска несколько подводящих каналов, которые при вращении диска последовательно соединяют камеры с уплотняемой полостью насоса. Во время этих соединений в камеры впрыскивается уплотняемая среда. В течение времени, когда подводящие (питающие) каналы не соединены с камерами накопленная в них (камерах)