干气密封摩擦振动瞬态分析及抑振研究
随着密封设备的更新换代，干气密封的普及率越来越高，在石化领域被广泛应用。干气密封实现了传统机械密封所不能的非接触运行，具有泄漏少、磨损小、运行成本低等优点，但在干气密封启停阶段，由于动环产生的气膜压力不足，密封环会不可避免的发生干摩擦，引起摩擦磨损、振动噪声甚至材料剥落等问题，严重缩短密封使用寿命。 本文对工业生产中广泛应用的双端面干气密封结构建立三维模型，应用Hypermesh对其进行结构网格划分，基于Abaqus对密封环干摩擦进行瞬时动态分析，探讨槽、槽深、槽型、材料、摩擦系数等因素对摩擦振动量级等特性的影响。研究中发现，在模拟的实际密封腔压力下，动环带有槽的摩擦副振动幅度要明显小于无槽情况，这是由于接触压力分布差异性造成的；槽深对摩擦振动的影响不大；双碳化硅密封环配对优于石墨—碳化硅配对；当摩擦系数减小时，系统产生的摩擦振动会有明显的降低；相同工况下，T型槽动环的摩擦副较经典螺旋槽摩擦副表现出更好的摩擦性能。 为实现抑振目的设计瓦状、竖条纹、菱形沟槽型仿生织构，在平板—滑块模型上对不同织构表面振动特性进行模拟计算，其中菱形织构振动情况最为稳定。针对菱形织构大小进行二次优化，发现菱形区域越大所表现的摩擦振动均方根值越小，有利于系统运行。再次对菱形角度进行优化，发现70°沟槽减振效果最佳，将其连续设置在静环不同位置进行计算，其中设置在静环内环（对应动环坝区）的摩擦副得到了良好的减振效果。 本论文首次对干气密封启停阶段干摩擦运动进行了有限元瞬态分析，探讨了不同结构、参数影响下密封系统摩擦振动特性。所设计的穿山甲仿生织构达到抑振目的，仿真结果为今后试验及工程应用奠定了坚实基础。
干气密封装置;摩擦振动;瞬态分析;减振效果
兰州理工大学
硕士
化工过程机械
张伟政
2019
中文
TH136
2019-09-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）