干式气体端面密封的研究现状(3)

　　Pecht等通过实验研究, 设计了氢气压缩机用S-DGS, 从而将气体密封应用领域从高分子量气体扩展到了低分子量气体。经过多次实验研究, Masanobu等设计出了双向旋转对称斜底槽面密封, 解决了S-DGS在停车时因反转可能造成的密封面接触问题。Nosowicz等采用T型槽和组合螺旋燕尾槽设计出了双向旋转DGS。

　　DGS最初应用于压缩机等输送气体介质设备中,随着其技术的不断发展完善, DGS也开始应用于泵中。1993年, 约翰克兰公司首先研制出泵用气体密封, 并投入使用。随后, Wasser对DGS的单端面、双端面和串联型等密封型式进行了应用研究, 提出了选用原则。最近, Morrissey研制开发了低温泵用DGS, 并用于液化气体泵。Nosowicz等对泵用气体机械密封进行了实验室测试和现场应用研究, 设计了用于输送含固体颗粒介质泵的气体机械密封。Pecht等设计了应用于低速设备的S-DGS, 通过螺旋槽的设计实现了低速下密封面的分离和密封面间气膜的稳定。Pleszkun针对现有泵设计了适用于输送含杂质介质泵的DGS。通过在轴套上加装泵送涡形管避免了杂质对密封性能的影响, 现场应用结果表明, 这种设计具有优良性能。但是, 增设泵送涡管将使液体剪切作用增强, 并引起介质轻微温升, 对介质造成不利影响。Vanhie针对现有泵密封腔狭窄的特点, 设计出了紧凑型双端面气体密封。

　　在国内, 王建荣等通过实验研究了转速对圆弧槽气体密封性能的影响。蔡文新等对S-DGS进行了数值分析和实验研究, 两者结果吻合较好。彭建等对S-DGS的性能进行了实验研究。胡丹梅等对气体密封的低速性能进行了实验研究。潘春华介绍了干气密封在合成气压缩机中应用的成功实例。陈建平等[在理论计算的基础上, 对径向圆柱型S-DGS进行了实验研究, 并分析了端面几何参数对密封性能的影响。国内已有部分石化企业将气体密封应用于轻烃泵中, 如茂名石化公司的丁烯泵密封是两级串联结构, 第一级为普通机械密封, 第二级为S-DGS ; 大庆石化公司的乙烯送料泵中也成功地应用了干气密封。

3、结束语

　　目前, FDA和FEA等数值分析方法在气体密封的研究中已得到广泛应用, 其中FEA的应用更普遍。在具体算法上大多运用伽辽金加权余量法, 采用四节点或八节点等参元划分网格, 采用Newton-Raphson算法进行线性化和超松弛迭代法进行迭代计算。

　　气体密封除在压缩机中得到应用外, 目前还在离心泵和搅拌釜等中、低速设备中得到应用, 此时气体密封将面临着一些新的问题, 如: 如何在较低转速下实现密封面开启及稳定运转, 在低速情况下还要考虑滑移流的影响等; 针对不同工况如何优化密封结构参数, 并考虑密封表面粗糙度和变形等因素对密封性能的影响, 还有待进一步深入研究。最后, 对于各种不同型槽DGS在不同操作条件下形成统一设计理论和方法, 也是迫切需要研究的课题。