透平压缩机轴向力调控与密封改进增效技术研究

大型透平压缩机是石化等流程工业的心脏设备，其功率消耗是决定产品能耗主要因素。压缩机气体通过平衡盘的泄漏量为入口流量的5－10%，降低内泄漏是提高机组容积效率的关键。干气密封泄漏量仅为迷宫密封的1/50到1/100,，是用于离心压缩机轴端密封的成熟技术，新机组已80％采用，但至今国内外机组所有平衡盘密封仍采用迷宫或蜂窝密封。主要原因是平衡盘密封压差和直径远比轴端密封大，运行中易损坏，更换须拆整机。为此，首次提出平衡盘密封采用干气密封为主的复合密封结构，和适应工况变化调节平衡盘压差的轴向力调控原理。应用监测诊断、智能决策、容错控制、主动控制和嵌入式技术,研制转子轴向力调控系统；进行增大转子轴向阻尼和改进密封结构，提高其可靠度的实验研究，以确保新型复合密封及止推轴承安全可靠，大幅度减少故障停机和气体内漏及轴承功率损耗，机组效率可望提高4％。为研制高效率高可靠度的透平压缩机提供科学依据和关键技术。 2100433B

（1）数值模拟可以较为准确地预测深井离心泵的性能及轴向力，在工作流量区间可以提供较为可靠的参考数据，但数值模拟预测值在偏离泵的工作流量区间时误差相对较大。

（2）在进行轴向力测量时，应在试运行一段时间后再将数值归零，从而使所有转子的重量都落在电动机轴上，保证所测数值为叶轮旋转时所受轴向力的大小。

（3）前、后盖板上的轴向力分量是叶轮轴向力的主要组成部分，减小后盖板直径可以有效地平衡部分轴向力。

（4）深井离心泵的轴向力随流量的增加逐渐减小，在实际应用中应尽量避免泵长时间在小流量下运行 。2100433B

所说的轴向力是惯性力，物体在转动时由于存在角速度则会产生一个向心加速度，一般的物体在做转动时都存在一个瞬时轴，可以把这个物体看作是在绕瞬时轴作定轴转动，从而向心加速度指向瞬时轴。而惯性力的方向正好与向心加速度方向相反，这就是所说的轴向力。

一般惯性力的大小与物体的角速度，质量，形状，以及质心等等都有关系，并不是简单的就可以用一个公式解答的。一般质点在绕定轴旋转时，向心力F=m*w^2*r，m是质点的质量，w是旋转角速度，r是旋转半径。如果是刚体的定轴转动，产生惯性力，这属于静平衡和动平衡。