復(fù)合調(diào)控混合型氣體密封調(diào)控方法研究.pdf

1、近年來，大型壓縮機(jī)工況趨近于高參數(shù)（高壓、高速、高溫或低溫）方向發(fā)展。密封能否長期穩(wěn)定運(yùn)行，是直接制約壓縮機(jī)發(fā)展的重要因素。與傳統(tǒng)的氣膜密封相比，復(fù)合調(diào)控混合型氣體密封（Composite Regulating-Mixing Gas Seal，簡稱CR-MGS）具有低泄漏、長壽命的優(yōu)點(diǎn)，而且其抗干擾、可調(diào)控的能力也更加契合“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、綠色發(fā)展”的“中國制造2025”戰(zhàn)略。本文采用數(shù)值計(jì)算與試驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法，系統(tǒng)深入地對(duì)CR-MGS的

2、穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)調(diào)控性能和方法展開研究。
　　建立了CR-MGS穩(wěn)態(tài)分析模型，求解了穩(wěn)態(tài)方程，完成穩(wěn)態(tài)性能參數(shù)有限元計(jì)算。分別研究了供氣調(diào)控(Supplying Regulation，簡稱SR)、閉合調(diào)控(Closing Regulation，簡稱CR)和雙路調(diào)控(Supplying and Closing Regulation，簡稱SR&CR)時(shí)，氣膜厚度、氣膜剛度、內(nèi)泄漏率、摩擦功耗和軸向補(bǔ)償力等穩(wěn)態(tài)性能參數(shù)的變化規(guī)律。分析各穩(wěn)態(tài)性

3、能參數(shù)變化趨勢，初步得出了確定工況條件下，適宜的調(diào)控區(qū)間。
　　建立了CR-MGS動(dòng)態(tài)分析模型，求解了氣膜擾動(dòng)方程，得到端面氣膜動(dòng)態(tài)剛度和動(dòng)態(tài)阻尼等動(dòng)態(tài)性能參數(shù)。分析了密封受到不同擾動(dòng)時(shí)，動(dòng)態(tài)性能參數(shù)的響應(yīng)規(guī)律，得出動(dòng)態(tài)剛度和動(dòng)態(tài)阻尼具有對(duì)稱性和解耦性。分析了供氣調(diào)控(SR)和閉合調(diào)控(CR)單作用和聯(lián)合作用(SR&CR)時(shí)，端面氣膜動(dòng)態(tài)參數(shù)變化規(guī)律，優(yōu)化了動(dòng)態(tài)可調(diào)控區(qū)間。分析得出增加閉合調(diào)控(CR)，有利于提升補(bǔ)償環(huán)追隨性。

4、r>　　基于對(duì)CR-MGS穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)調(diào)控性能的分析，提出了調(diào)控能力等級(jí)和調(diào)控精度等級(jí)。基于響應(yīng)曲面計(jì)思想，得出了CR-MGS分別以氣膜厚度、內(nèi)泄漏率、軸向補(bǔ)償力為調(diào)控目標(biāo)時(shí)，不同擾動(dòng)條件下，供氣調(diào)控(SR)和閉合調(diào)控(CR)權(quán)重分配方案。建立了基于思維進(jìn)化算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和基于模糊控制的PID調(diào)節(jié)方案。在供氣調(diào)控(SR)和閉合調(diào)控(CR)合理分配的雙路調(diào)控基礎(chǔ)上，結(jié)合基于進(jìn)化思維算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和基于模糊控制的PID控制技術(shù)共同作用的復(fù)合調(diào)

5、控，設(shè)計(jì)了雙路復(fù)合調(diào)控方法(Double composite regulating&controlling method，簡稱DCRCM)。
　　研制了CR-MGS組件，搭建了輔助供氣系統(tǒng)。分別進(jìn)行了供氣調(diào)控(SR)和閉合調(diào)控(CR)單作用試驗(yàn)，驗(yàn)證了前文調(diào)控性能理論研究的正確性。以氣膜厚度為目標(biāo)參數(shù)，進(jìn)行了雙路復(fù)合調(diào)控試驗(yàn)，驗(yàn)證了調(diào)控方法的可行性、準(zhǔn)確性和快捷性。
　　本文對(duì)復(fù)合調(diào)控混合型氣體密封穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)性能的探討，是對(duì)