[發明專利]一種閉式旋轉機械氣體密封件的實驗系統及方法

有效

• 申請號: 202010097837.8
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN111272353B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 胡東旭;李文;張雪輝;朱陽歷;王欣然;鄒易平;陳海生
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: G01M3/26
• 分類號: G01M3/26;G01H17/00
• 代理公司: 北京鍾維聯合知識產權代理有限公司 11579
• 代理人: 原春香

本發明公開了一種閉式旋轉機械氣體密封件的實驗系統及方法，可用于壓縮空氣儲能、電力、化工等行業中旋轉機械密封部件性能的測試。在工作時，高壓儲氣罐內的氣體經調節閥、流量計等進入高壓穩壓腔后，通過密封實驗件進入低壓穩壓腔，之后再通過調節閥進入低壓儲氣罐，氣體壓縮裝置將低壓儲氣罐內的氣體壓縮到高壓儲氣罐。待氣流參數穩定后，啟動動力單元，測量不同轉速情況下流量的變化情況；通過調節密封實驗件兩端的壓力調節閥，可探究密封段入口氣壓和背壓對密封性能的影響。本系統還可究不同密封工況對轉子振動特性的影響。由于本實驗系統采用閉式循環，可以更加安全、環保地測試密封實驗件對易燃、易爆、有毒工質等危險氣體的密封性能。

技術領域

本發明涉及壓縮空氣儲能、發電、化工等行業旋轉機械氣體密封領域，涉及一種氣體密封件實驗系統，特別地提供了一種可調寬工況的閉式旋轉機械氣體密封件的實驗系統及方法，用于測試不同工況條件下密封實驗的密封性能，并能夠用于研究不同密封工況對轉子振動特性的影響。

背景技術

密封部件作為膨脹機、壓縮機等旋轉機械的關鍵設備之一，其密封性能的優劣直徑影響到整體系統的效率，因此準確預測不同工況下的泄漏量對整機設計非常重要。但是由于氣體密封工況多變，氣流形態復雜，單純依靠理論或者數值計算已經不能夠滿足實際需求，因此通過實驗手段探究不同工況下密封件的密封性能顯得十分必要。傳統的密封實驗系統中，通常為開式系統，對于易燃、易爆、有毒等危險氣體工質的實驗受到較大限制，此外密封段出口的背壓一般難以主動調節，主要通過改變密封段進口氣壓的方式來改變工況條件，針對以上兩點需求，設計了本實驗系統。

發明內容

針對現有技術的上述缺陷和不足，本發明的目的在于提供一種閉式旋轉機械氣體密封件的實驗系統及方法，用于測試不同工況條件下密封實驗件的密封性能，不僅可以根據實驗需求來改變密封實驗件的入口壓力，還能夠根據實驗需求主動調節出口壓力。此外由于實驗系統為閉式結構，可以更加安全和環保地開展易燃、易爆、有毒等危險氣體的密封實驗。此外，在開展密封特性實驗的同時，本系統還能夠用于研究不同密封工況對轉子振動特性的影響。

本發明為解決其技術問題所采取的技術方案為：

一種閉式旋轉機械氣體密封件的實驗系統，所述實驗系統至少包括一轉軸、一氣體密封實驗件、一高壓穩壓腔、一低壓穩壓腔、一高壓儲氣罐、一低壓儲氣罐，其特征在于，

所述轉軸基本呈水平布置，且至少在所述轉軸的一端傳動連接一動力單元，所述動力單元用于為所述轉軸提供旋轉所需的動力；所述轉軸上還至少設有一轉速傳感器，所述轉速傳感器用以測量所述轉軸的轉速；

所述高壓穩壓腔、低壓穩壓腔中均為固定設置的空腔結構，二者相鄰且有間距地布置，所述轉軸的主體段分別穿過所述高壓穩壓腔、低壓穩壓腔的左右兩側壁面，其中，

所述高壓穩壓腔與低壓穩壓腔相鄰的兩個側壁之間固定設置所述氣體密封實驗件，且所述轉軸穿過所述氣體密封實驗件，所述氣體密封實驗件用以實現所述高壓穩壓腔與低壓穩壓腔相鄰的兩個側壁與所述轉軸之間的密封，

所述高壓穩壓腔及低壓穩壓腔的另一個側壁與所述轉軸之間分別設有密封結構，所述密封結構用以實現所述高壓穩壓腔與低壓穩壓腔的另一個側壁與所述轉軸之間的密封；

所述高壓儲氣罐通過一排氣管路與所述高壓穩壓腔連通，所述排氣管路上至少設有一第一截止閥、一第一壓力調節閥和一流量計，其中，所述第一截止閥用以控制所述排氣管路的通斷；所述第一壓力調節閥用以調節所述排氣管路的排氣壓力，繼而調節所述高壓穩壓腔中氣體工作介質的壓力；所述流量計用以測量所述排氣管路中的氣體流量；

所述高壓穩壓腔中設置一第一壓力傳感器，所述低壓穩壓腔中設置一第二壓力傳感器，所述第一壓力傳感器、第二壓力傳感器分別用以監測所述高壓穩壓腔、低壓穩壓腔中氣體工作介質的壓力，所述高壓穩壓腔、低壓穩壓腔中氣體工作介質的壓力分別形成為所述氣體密封實驗件的入口壓力及出口壓力；