1、一、前言某于 80 年代初由日本日立引進了日立型離心式氧氣壓縮機(以下簡稱氧壓機)的全套設計制造技術,其結構軸封差壓密封系統是諸多保安措施中的一種,它可以有效地防止氧氣由壓縮機內往外泄漏,還可以有效防止外面的介質漏入壓縮機內,保證了氧壓機的安全運行。但這套系統也使氧壓機內部的實際流量增大,影響了整機效率的進一步提高。本文就如何減少密封中的泄漏量從而減小實際流量與名義流量的比值提出了改進方法。二、影響密封泄漏量大小的主要因素在氧壓機中,通常采用非接觸式的迷宮密封。氣流經過一個密封器后其泄漏量用公式可以表示為740)this.width=740border=undefined式中 G泄漏量 泄漏系

2、數,在氧壓機迷宮密封結構能說成長所帶給你的東西讓你變好了或者變壞了，我只能說它讓你長大了。我一中取常數 0.7D密封間隙的平均直徑S密封間隙的大小p1密封器前壓力p2密封器后壓力R氣體常數T氣流溫度由于轉子動力學的要求,在氧壓機中,密封直徑 D 很難減小;出于安全性的要求,密封間隙 S也不能太小,故減少密封泄漏量最有效的方法就是減小密封器前后的壓力差值,即 p1 和 p2 的差值。三、日立型雙缸氧壓機的密封泄漏分析圖 1 為日立型雙缸氧壓機的密封圖,為論述方便,對符號作如下規定:數字不加者表示一處迷宮密封,如 7 表示能說成長所帶給你的東西讓你變好了或者變壞了，我只能說它讓你長大了。我一低壓缸

3、平衡盤處的迷宮密封;數字加者表示一根管道,如lz 表示低壓氧氣平衡管;以 G 表示氣體的質量流量,如 G7 表示經過平衡盤密封器泄漏的氣體流量,Glz 表示低壓氧氣平衡管中氣體的流量。氣封系統由 4 部分組成:吸入氧氣、氧氮混合氣、軸封氧氣、軸封氮氣, 設其壓力為ps,pm,po,pN。正常運行時控制要求:740)this.width=740border=undefined圖中另外兩根重要的管道是和,即低壓氧氣平衡管和高壓氧氣平衡管。其主要作用是平衡軸向力。因為平衡盤前后壓差很大,所以由于平衡盤密封器的泄漏而回流到每個缸進氣管的氣量很大,即G和 G很大。740)this.width=740bo

4、rder=undefined能說成長所帶給你的東西讓你變好了或者變壞了，我只能說它讓你長大了。我一740)this.width=740border=undefined即低壓缸內實際流量除了名義流量 G外,還增加了低壓氧氣平衡管的流量 G,通過迷宮密封 6 的位置往內漏的流量 G6 和機組氧氣平衡管回流的流量 G(26)。由于迷宮密封 19 和 17 的位置前后壓力約等于 7 級進氣壓力和1 級進氣壓力,而迷宮密封 16、20、5、9 的位置前后差壓為 4kPa,迷宮密封 6、8位置前后差壓為6.5kPa,故Glw、 Glv流量很大,而 G和 G流量很小,使得機組氧氣平衡管內流量 G(26)也很

5、大,G6 相對很小。總體效果使得低壓缸內實際流量 G 低與名義流量 G(16)之比值較大。高壓缸內實際流量740)this.width=740border=undefined由(4),(5),(6)式可得出740)this.width=740border=undefined即高壓缸內實際流量除了名義流量 G(16)外,能說成長所帶給你的東西讓你變好了或者變壞了，我只能說它讓你長大了。我一增加了高壓氧氣平衡管回流量 G(20)和機組氧氣平衡管的回流量 G(26),再減去通過迷宮密封 17位置漏去的量 G17。以一個排壓為 310MPa 表壓的常規氧壓機為例,實測結果,低壓缸實際流量比名義流量增加

6、約 10%,高壓缸實際流量比名義流量增加約 5%。四、新型雙缸氧壓機減少內部實際流量的有效方法從上面的分析可知,若減少氧壓機內實際流量,最有效的方法是減少每個缸自身高壓向低壓的回流量以及機組平衡氧氣向一級進氣的回流量,基于以上思路,重新設計了壓縮機內部結構和密封管路,開發出新型雙缸氧壓機,其密封圖 2所示。首先,將氧壓機內葉輪排列方向重新布置,原來低壓缸內 6 級葉輪是同一方向布置,現設計成 4 級葉輪兩個方向布置,即 1、2 級葉輪一個方向,3、 4 級葉輪一個方向,且最右側布置非低壓缸壓力最高的第 3 級,右側泄漏源的壓力有效降低。能說成長所帶給你的東西讓你變好了或者變壞了，我只能說它讓你

7、長大了。我一這樣,葉輪自身就可以平衡很大一部分軸向力,平衡盤需平衡的軸向力大大減少,平衡盤前后的差壓也會大大減少。在具體結構上將平衡盤設置在 2、4 級葉輪之間,原低壓氧氣平衡管就可以取消。740)this.width=740border=undefined高壓缸內部結構與低壓缸類似,將壓力非最高的第 7 級排在最右側。在具體結構上,高壓缸左邊設置 4 個密封腔,右邊設置 5 個密封腔。高壓缸兩邊最外面各 3 個密封腔和低壓缸兩邊各 3個密封腔與原機型功能相同,起差壓保護作用,可有效防止氧氣往外泄漏和外面的介質漏入壓縮機內。右側第一個密封腔接 5 級進氣管,顯然其壓力等于 5 級進氣壓力,而向

8、其漏入氣體的迷宮密封前的壓力為 7 級進氣壓力,兩者壓差較小。右側第二個密封腔與左側第一個密封腔一起接到 3 級進氣管,顯然其壓力等于 3 級進氣壓力。1、2 級葉輪內實際流量740)this.width=740border=undefined能說成長所帶給你的東西讓你變好了或者變壞了，我只能說它讓你長大了。我一式中 Gl為名義流量,G6 為通過迷宮密封 6的位置往內漏的量,由于其前后差壓為 6.5kPa,數值很小。機組氧氣平衡管內流量740)this.width=740border=undefined由前面分析可知,迷宮密封 22、17 和 8 的位置前后壓差約等于 3 級進氣壓力和 1 級

9、進氣壓力的差壓,比原日立機型小,故 G(28)也相應減小。3、4 級葉輪內實際流量740)this.width=740border=undefined即 3、4 級葉輪內實際流量與 1、2 級比,增加了高壓缸的回流量 G(24)和低壓缸平衡盤迷宮密封泄漏量 G7,減少了 3 級進氣處往外的泄漏量G8。同樣可得出:5、6 級葉輪內實際流量740)this.width=740border=undefined能說成長所帶給你的東西讓你變好了或者變壞了，我只能說它讓你長大了。我一7、8 級葉輪內實際流量740)this.width=740border=undefined現以一個氣量為 20000Nm3/h,排壓為 310MPa的氧壓機為例,經過計算,1、 2 級葉輪內實際流量為 20400,3、4 級為 20700,5、6 級為 2