螺旋槽干气密封气膜刚度测试与稳定性分析

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Gas membrane stifness measuring and stability analysis for a spiral grooved dry gas sealDING Xue-xing ，ZHANG Hai-zhou ，SU Hong ，ZHAO Fang ，LI Chi(1.Colege of Petrochemical Engineering，Lanzhou Univ.of Tech.，Lanzhou 730050，China；2.Hubei Day Force-Sensitive Technology Co.，Ltd.，Xiangyang 441057，China)Abstract： The key technology of dry gas seal is dynamic pressure efect and stability ，and gas film stiffness is oneof the main parameters influencing vibration stability.Employing a high precision improved type of eddy current miniaturesensor and Labview software，the measuring system of a spiral grooved dry gas seal was established with a series of anti。

jamming measures.Through measuring axial displacement amplitudes of gas film and stationary seal ring，the gas filmstiffness was obtained，and then the stability of gas film vibration was analyzed.Test results showed that when rotatingspeed and pressure increase，the gas film stiffness increases and the stability of gas film vibration is better；in an example，the gas film stiffness value range is 0.01-0.03 kN/Ixm when the pressure range is 0.2-0.5MPa and the range of rotatingspeed is 500-3000 r/min；gas film stiffness versus pressure is a linear relationship，gas fihn stiffness versus rotating speedis similar；three different spiral angle samples are tested，the gas film stiffness value is biggest and the gas film stability isthe best when the spiral angle is 74 degrees；moreover，selecting a suitable spiral angle can increase the stability of gasfilm，SO a guidance was provided for structural parametric optimization。

Key words：dry gas seal；measuring technology；gas film stiffness；stability analysis；structural optimization近年来 ，由于干气密封在稳定性方面要求越来越，而气膜刚度的稳定性是保证干气密封在稳定性的键因素，因此关于气膜刚度的研究显得尤为重要。

Green等用有限体积法同步的解润滑方程和动力学方程，得出了-些密封参数诸如转动惯量、转速、锥度、压力等对动力学稳定性的影响，给出了密封稳定运行临界转速。Miler等 对螺旋槽端面密封环在轴向和基金项目：国家 自然科学基金(5096501o，51165020)；高等学校博士学科点专项科研基金(20096201 1 10001)收稿日期：2012-05-31 修改稿收到日期：2012-07-13第-作者 丁雪兴 男，博士，教授，博士生导师，1964年1月生通讯作者 张海舟 男，硕士生，1986年生2个角向自由度上的运动加以分析，用直接数值频率响应法计算气膜的刚度和阻尼特性。Zhang等 建立了单自由度三维微扰运动方程，并用正交分解法求得密封环三维运动规律。刘雨川等 应用微扰方法和有限元法，对端面气膜密封三自由度微扰下，密封气膜的刚度和阻尼系数进行了数值求解。徐万孚等 设计制造了w A n def 28型”螺旋槽干运行非接触气体密封并进行了动态与稳定性分析。冯向忠等 针对螺旋槽气体端面密封结构，用有限元法计算了密封端面的气膜压力分布及密封的气膜刚度和泄漏量等特性参数。王之栎等 用有限元方法计算了两个端面的气膜刚度和阻尼。宫燃等 应用动态参数计算模型，对密高 关190 振 动 与 冲 击 2013年第 32卷[8][9]168- 1 72。

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