CN107178519B - 一种抑制离心压缩机气流激振的可倾密封方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抑制离心压缩机气流激振的可倾密封方法及装置，其中，方法包括如下步骤：对离心压缩机的转子在密封腔内的气流激振进行实时监测；根据监测的所述气流激振的振动响应，确定所述转子在所述密封腔内的径向气体压力的最大位置和最小位置；在所述密封腔内的气体压力的最小位置减小所述转子与密封环之间的间隙，和/或在所述密封腔内的气体压力的最大位置增大所述转子与密封环之间的间隙。本发明通过对离心压缩机的转子在密封腔内的气流激振进行实时监测，调节转子在密封腔内的间隙，进而有效消除气体激振和抑制转子的振动，大大降低了离心压缩机停机带来的损失，有较高的使用效率，弥补了目前密封气流激振抑制领域的不足。

Description

一种抑制离心压缩机气流激振的可倾密封方法及装置
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域，具体涉及一种抑制离心压缩机气流激振的可倾密封方法及装置。
背景技术
大型离心压缩机广泛应用在石油、化工、空分、电力、冶金、环保等众多领域。由于加工制造的原因，压缩机的定子和转子之间的间隙不可能完全一致，导致气体在压缩机的密封腔中压力分布不均匀，产生气流激振，其气流激振不仅影响压缩机的稳定运行，而且有时还能造成灾难性后果。
目前，常用的抑制压缩机气流激振的方法主要有改变密封间隙、反旋流技术、阻尼轴承、可倾密封等，而这些方法均存在一定的缺点，如：改变密封间隙对机组稳定性的影响规律不确定，能够影响到泄漏量乃至机组效率；反旋流技术增加了密封结构的复杂性和额外的空间需求，而且反吹孔将导致密封变窄或减少密封齿，导致泄漏量的增加并影响性能；阻尼轴承的增加会导致消耗增加；可倾密封的泄漏量虽然较少，但在实际应用中经遇到常弹簧卡住而无法伸缩导致密封无法“可倾”的问题。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种抑制离心压缩机气流激振的可倾密封方法及装置。
根据本发明的一个方面，提供一种抑制离心压缩机气流激振的可倾密封方法，包括如下步骤：
对离心压缩机的转子在密封腔内的气流激振进行实时监测；
根据监测的所述气流激振的振动响应，确定所述转子在所述密封腔内的径向气体压力的最大位置和最小位置；
在所述密封腔内的气体压力的最小位置减小所述转子与密封环之间的间隙，和/或在所述密封腔内的气体压力的最大位置增大所述转子与密封环之间的间隙。
进一步的，对所述转子在所述密封腔内的气流激振进行实时监测的步骤包括：
实时监测所述转子在工作状况下在所述密封腔内的振动响应；
根据监测所述转子在所述密封腔内的振动响应做功与所述转子的阻尼做功进行对比，判断其频域信号是否出现一阶临界频率，进而实时监测其是否发生了气流激振。
进一步的，通过振动传感器对所述转子在所述密封腔内的气流激振进行监测。
进一步的，确定所述转子在所述密封腔内的径向气体压力的最大位置和最小位置的步骤包括：根据监测到的振动响应数据来绘制出所述转子的轴心轨迹图，通过所述轴心轨迹图判断所述转子在所述密封腔内的径向气体压力的最大和最小位置，其中，所述轴心轨迹图与所述转子几何中心距离最近的位置即为压力最大位置，与所述转子几何中心距离最远的位置为压力最小位置。
进一步的，在调整所述密封环与所述转子之间的间隙大小时，通过推动可倾密封瓦块来调整所述密封环与所述转子之间的间隙大小，并实时监测所述转子的振动响应，直至监测到的频域信号中一阶临界频率减弱或消失时，停止所述密封环与所述转子之间的间隙调整。
本发明要解决的一个技术问题是提供一种抑制离心压缩机气流激振的可倾密封装置，通过此可倾密封装置来解决由于气流激振的问题而产生故障的问题，提高其运行稳定性，弥补目前流体自激振动抑制技术的不足。
一种抑制离心压缩机气流激振的可倾密封装置，包括密封腔、可倾密封瓦块、密封环和液压缸，所述密封腔外壁设置在离心压缩机的内腔中，所述密封腔内壁通过球形支承与所述可倾密封瓦块的外壁相连接，所述密封腔上设置有液压缸，所述液压缸与所述可倾密封瓦块的外壁相连接,所述可倾密封瓦块的内壁设置有密封环，所述密封环在所述离心压缩机的转子外侧，所述转子与所述密封环之间设置有实时监测装置，所述实时监测装置对所述转子在密封腔内的气流激振进行实时监测；所述实时监测装置与径向气压监测装置相连接，所述径向气压监测装置用于根据监测的所述气流激振的振动响应，确定所述转子在所述密封腔内的径向气体压力的最大位置和最小位置；所述径向气压监测装置与间隙调整装置相连接，所述间隙调整装置用于控制所述液压缸，使所述液压缸调节所述可倾密封瓦块的外壁和所述密封腔之间的距离，进而调整所述转子与所述密封环之间的缝隙的大小，使在所述密封腔内的气体压力的最小位置的所述转子与密封环之间的间隙减小，和/或在所述密封腔内的气体压力的最大位置的所述转子与密封环之间的间隙增大
进一步的，还包括：
实时监测模块，设置在所述实时监测装置内，用于对所述转子在密封腔内的气流激振进行实时监测；
径向气压监测模块，设置在所述径向气压监测装置内，用于根据所述实时监测模块监测的所述气流激振的振动响应，确定所述转子在所述密封腔内的径向气体压力的最大位置和最小位置；
间隙调整模块，设置在所述间隙调整装置内，用于控制所述液压缸在所述密封腔内的气体压力的最小位置处减小所述转子与所述密封环之间的间隙，和/或在所述密封腔内的气体压力的最大位置处增大所述转子与所述密封环之间的间隙。
进一步的，所述实时监测模块包括：
振动响应监测模块，用于实时监测所述转子在工作状况下在密封腔内的振动响应；
判断模块，用于根据所述振动响应监测模块监测到的所述转子在所述密封腔内的振动响应做功与所述转子的阻尼做功进行对比，判断其频域信号是否出现一阶临界频率，进而实时监测其是否发生了气流激振。
进一步的，所述径向气压监测模块包括：
轨迹绘制模块，用于根据所述实时监测模块监测到的振动响应数据来绘制出所述转子的轴心轨迹图；
位置分析模块，用于根据所述轨迹绘制模块所绘制的轴心轨迹图判断所述转子在所述密封腔内的径向气体压力的最大和最小位置。
进一步的，所述间隙调整模块包括：
间隙控制模块，用于接收所述位置分析模块在所述密封腔内的径向气体压力的最大位置和/或最小位置的信息，来控制液压缸推动所述可倾密封瓦块来调整所述密封环与所述转子之间的间隙大小；
监控模块，用于接收所述实时监测模块监测的实时监测所述转子的振动响应信号，并在所述实时监测模块监测到的频域信号中一阶临界频率减弱或消失时，向所述间隙控制模块发出停止所述液压缸的推动的信号指令。
本发明涉及的一种抑制离心压缩机气流激振的可倾密封方法及装置，其中，通过对离心压缩机的转子在密封腔内的气流激振进行实时监测，调节转子在密封腔内的间隙，进而有效消除气体激振和抑制转子的振动，大大降低了离心压缩机停机带来的损失，有较高的使用效率，弥补了目前密封气流激振抑制领域的不足。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明示例性实施例的一种抑制离心压缩机气流激振的可倾密封方法的流程图；
图2为本发明实施性实施例的一种抑制离心压缩机气流激振的可倾密封装置的结构示意图；
图3为本发明实施性实施例的一种抑制离心压缩机气流激振的可倾密封装置的结构示意图；
图4为本发明实施性实施例的一种抑制离心压缩机气流激振的可倾密封装置的模块结构示意图；
图5为本发明实施性实施例的实时监测模块的模块结构示意图；
图6为本发明实施性实施例的径向气压监测模块的模块结构示意图；
图7为本发明实施性实施例的间隙调整模块的模块结构示意图。
图中：1-密封腔，2-可倾密封瓦块，3-转子，4-密封环，5-密封腔外壁，6-密封腔内壁，7-液压缸，8-球形支承。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，为一种抑制离心压缩机气流激振的可倾密封方法流程图，包括如下步骤：
步骤S101：对离心压缩机的转子在密封腔内的气流激振进行实时监测；
步骤S102：根据监测的气流激振的振动响应，确定转子在密封腔内的径向气体压力的最大位置和最小位置；
步骤S103：通过液压缸调整转子和密封环之间的间隙大小，即通过在密封腔内的气体压力的最小位置减小转子与密封环之间的间隙，和/或在密封腔内的气体压力的最大位置增大转子与密封环之间的间隙。
在一个实施例中，在步骤S101中，对转子在密封腔内的气流激振进行实时监测的步骤包括：
步骤S101-1：实时监测转子在工作状况下在密封腔内的振动响应；
步骤S101-2：根据监测转子在密封腔内的振动响应做功与转子的阻尼做功进行对比，判断其频域信号是否出现一阶临界频率，进而实时监测其是否发生了气流激振。
其中，通过振动传感器对转子在密封腔内的气流激振进行监测。
在一个实施例中，在步骤S102中，确定转子在密封腔内的径向气体压力的最大位置和最小位置的步骤包括：
步骤S102-1：根据监测到的振动响应数据来绘制出转子的轴心轨迹图；
步骤S102-2：通过轴心轨迹图判断转子在密封腔内的径向气体压力的最大和最小位置；其中，轴心轨迹图与转子几何中心距离最近的位置即为压力最大位置，与转子几何中心距离最远的位置为压力最小位置。
在一个实施例中，在步骤S103中，在调整密封环与转子之间的间隙大小时，包括如下步骤：
步骤S103-1：通过液压缸来推动可倾密封瓦块来调整密封环与转子之间的间隙大小，并实时监测转子的振动响应，直至监测到的频域信号中一阶临界频率减弱或消失时，停止液压缸对密封环与转子之间的间隙调整。
如图2和图3所示，为一种抑制离心压缩机气流激振的可倾密封装置的结构示意图，包括密封腔1、可倾密封瓦块2、密封环4和液压缸7，密封腔外壁5设置在离心压缩机的内腔中，密封腔内壁6通过球形支承8与可倾密封瓦块2的外壁相连接，密封腔1上设置有液压缸7，液压缸7与可倾密封瓦块2的外壁相连接,可倾密封瓦块2的内壁设置有密封环4，密封环4内在离心压缩机的转子3外侧，转子3与密封环4之间设置有实时监测装置，实时监测装置对转子3在密封腔1内的气流激振进行实时监测；实时监测装置与径向气压监测装置相连接，径向气压监测装置用于根据监测的气流激振的振动响应，确定转子3在密封腔1内的径向气体压力的最大位置和最小位置；径向气压监测装置与间隙调整装置相连接，间隙调整装置用于控制液压缸7，使液压缸调节可倾密封瓦块2的外壁和密封腔1之间的距离，进而调整转子3与密封环4之间的缝隙的大小，使在密封腔1内的气体压力的最小位置的转子3与密封环4之间的间隙减小，和/或在密封腔1的气体压力的最大位置的转子3与密封环4之间的间隙增大；其中，可倾密封瓦块2的个数为4个，4个可倾密封瓦块2的形状相同，每个可倾密封瓦块2的外壁的中间位置与球形支承8相连接。通过球形支承连接，通过液压缸7调整密封环4的摆动，无需限位及锁紧等装置的设置，因此与自适应摆动的被动控制相比，通过液压缸7调整密封环4摆动的精度高，便于其主动控制。
其中，如图2所示，液压缸7为4个，并均匀的分布在密封腔1上，每个液压缸7的顶端均靠近可倾密封瓦块2的外壁的一端。
或，如图3所示，液压缸7为8个，每两个液压缸7的顶端均靠近可倾密封瓦块7的外壁的两端。
在一个实施例中，如图4所示，一种抑制离心压缩机气流激振的可倾密封装置还包括：
实时监测模块101，设置在实时监测装置内，用于对转子3在密封腔1内的气流激振进行实时监测；
径向气压监测模块102，设置在径向气压监测装置内，用于根据实时监测模块101监测的气流激振的振动响应，确定转子3在密封腔1内的径向气体压力的最大位置和最小位置；
间隙调整模块103，设置在间隙调整装置内，用于控制液压缸7在密封腔1内的气体压力的最小位置处减小转子3与密封环4之间的间隙，和/或在密封腔1内的气体压力的最大位置处增大转子3与密封环4之间的间隙。
在一个实施例中，如图5所示，实时监测模块101包括：
振动响应监测模块1011，用于实时监测转子3在工作状况下在密封腔1内的振动响应；
判断模块1012，用于根据振动响应监测模块1011监测到的转子3在密封腔1内的振动响应做功与转子3的阻尼做功进行对比，判断其频域信号是否出现一阶临界频率，进而实时监测其是否发生了气流激振。
在一个实施例中，如图6所示，径向气压监测模块102包括：
轨迹绘制模块1021，用于根据实时监测模块101监测到的振动响应数据来绘制出转子3的轴心轨迹图；
位置分析模块1022，用于根据轨迹绘制模块1021所绘制的轴心轨迹图判断转子3在密封腔1内的径向气体压力的最大和最小位置。其中，轴心轨迹图与转子3几何中心距离最近的位置即为压力最大位置，与转子3几何中心距离最远的位置为压力最小位置。
在一个实施例中，如图7所示，间隙调整模块103包括：
间隙控制模块1031，用于接收位置分析模块1022在密封腔1内的径向气体压力的最大位置和/或最小位置的信息，来控制液压缸7推动可倾密封瓦块2来调整密封环4与转子3之间的间隙大小；
监控模块1032，用于接收实时监测模块101监测的实时监测转子3的振动响应信号，并在实时监测模块101监测到的频域信号中一阶临界频率减弱或消失时，向间隙控制模块1031发出停止液压缸7的推动的信号指令。
本发明涉及的一种抑制离心压缩机气流激振的可倾密封方法及装置，可以在线解决因密封引起的转子气流激振问题，大大降低了离心压缩机停机带来的损失；并同时能够抑制转子的振动，有较高的使用效率；并且结合液压缸的使用，使其快速可控性，进而对气流激振的抑制精度较高、抑制振动效果显著，同时还能防止可倾密封块卡死的现象，液压缸调节能使可倾密封瓦块快速回到初始位置避免可倾密封瓦块往复振动的现象，弥补了目前密封气流激振抑制领域的不足。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种抑制离心压缩机气流激振的可倾密封方法，其特征在于，包括如下步骤：
对离心压缩机的转子在密封腔内的气流激振进行实时监测；
根据监测的所述气流激振的振动响应，确定所述转子在所述密封腔内的径向气体压力的最大位置和最小位置；
在所述密封腔内的气体压力的最小位置减小所述转子与密封环之间的间隙，和/或在所述密封腔内的气体压力的最大位置增大所述转子与密封环之间的间隙；
其中，确定所述转子在所述密封腔内的径向气体压力的最大位置和最小位置的步骤包括：根据监测到的振动响应数据来绘制出所述转子的轴心轨迹图，通过所述轴心轨迹图判断所述转子在所述密封腔内的径向气体压力的最大和最小位置，其中，所述轴心轨迹图与所述转子几何中心距离最近的位置即为压力最大位置，与所述转子几何中心距离最远的位置为压力最小位置。
2.根据权利要求1所述的一种抑制离心压缩机气流激振的可倾密封方法，其特征在于，对所述转子在所述密封腔内的气流激振进行实时监测的步骤包括：
实时监测所述转子在工作状况下在所述密封腔内的振动响应；
根据监测所述转子在所述密封腔内的振动响应做功与所述转子的阻尼做功进行对比，判断其频域信号是否出现一阶临界频率，进而实时监测其是否发生了气流激振。
3.根据权利要求2所述的一种抑制离心压缩机气流激振的可倾密封方法，其特征在于，通过振动传感器对所述转子在所述密封腔内的气流激振进行监测。
4.根据权利要求1至2任一项所述的一种抑制离心压缩机气流激振的可倾密封方法，其特征在于，还包括在调整所述密封环与所述转子之间的间隙大小时，通过推动可倾密封瓦块来调整所述密封环与所述转子之间的间隙大小，并实时监测所述转子的振动响应，直至监测到的频域信号中一阶临界频率减弱或消失时，停止所述密封环与所述转子之间的间隙调整。
5.一种抑制离心压缩机气流激振的可倾密封装置，其特征在于，包括密封腔(1)、可倾密封瓦块(2)、密封环(4)和液压缸(7)，所述密封腔(1)外壁设置在离心压缩机的内腔中，所述密封腔(1)内壁通过球形支承(8)与所述可倾密封瓦块(2)的外壁相连接，所述密封腔(1)上设置有液压缸(7)，所述液压缸(7)与所述可倾密封瓦块(2)的外壁相连接,所述可倾密封瓦块(2)的内壁设置有密封环(4)，所述密封环(4)在所述离心压缩机的转子(3)外侧，所述转子(3)与所述密封环(4)之间设置有实时监测装置，所述实时监测装置对所述转子(3)在密封腔(1)内的气流激振进行实时监测；所述实时监测装置与径向气压监测装置相连接，所述径向气压监测装置用于根据监测的所述气流激振的振动响应，确定所述转子(3)在所述密封腔(1)内的径向气体压力的最大位置和最小位置；所述径向气压监测装置与间隙调整装置相连接，所述间隙调整装置用于控制所述液压缸(7)，使所述液压缸(7)调节所述可倾密封瓦块(2)的外壁和所述密封腔(1)之间的距离，进而调整所述转子(3)与所述密封环(4)之间的缝隙的大小，使在所述密封腔(1)内的气体压力的最小位置的所述转子(3)与密封环(4)之间的间隙减小，和/或在所述密封腔(1)内的气体压力的最大位置的所述转子(3)与密封环(4)之间的间隙增大。
6.根据权利要求5所述的一种抑制离心压缩机气流激振的可倾密封装置，其特征在于，还包括：
实时监测模块，设置在所述实时监测装置内，用于对所述转子(3)在密封腔(1)内的气流激振进行实时监测；
径向气压监测模块，设置在所述径向气压监测装置内，用于根据所述实时监测模块监测的所述气流激振的振动响应，确定所述转子(3)在所述密封腔(1)内的径向气体压力的最大位置和最小位置；
间隙调整模块，设置在所述间隙调整装置内，用于控制所述液压缸(7)在所述密封腔内的气体压力的最小位置处减小所述转子与所述密封环(4)之间的间隙，和/或在所述密封腔(1)内的气体压力的最大位置处增大所述转子(3)与所述密封环(4)之间的间隙。
7.根据权利要求6所述的一种抑制离心压缩机气流激振的可倾密封装置，其特征在于，所述实时监测模块包括：
振动响应监测模块，用于实时监测所述转子(3)在工作状况下在密封腔(1)内的振动响应；
判断模块，用于根据所述振动响应监测模块监测到的所述转子(3)在所述密封腔(1)内的振动响应做功与所述转子(3)的阻尼做功进行对比，判断其频域信号是否出现一阶临界频率，进而实时监测其是否发生了气流激振。
8.根据权利要求6或7所述的一种抑制离心压缩机气流激振的可倾密封装置，其特征在于，所述径向气压监测模块包括：
轨迹绘制模块，用于根据所述实时监测模块监测到的振动响应数据来绘制出所述转子(3)的轴心轨迹图；
位置分析模块，用于根据所述轨迹绘制模块所绘制的轴心轨迹图判断所述转子(3)在所述密封腔(1)内的径向气体压力的最大和最小位置。
9.根据权利要求8所述的一种抑制离心压缩机气流激振的可倾密封装置，其特征在于，所述间隙调整模块包括：
间隙控制模块，用于接收所述位置分析模块在所述密封腔(1)内的径向气体压力的最大位置和/或最小位置的信息，来控制液压缸(7)推动所述可倾密封瓦块(2)来调整所述密封环(4)与所述转子(3)之间的间隙大小；
监控模块，用于接收所述实时监测模块监测的实时监测所述转子(3)的振动响应信号，并在所述实时监测模块监测到的频域信号中一阶临界频率减弱或消失时，向所述间隙控制模块发出停止所述液压缸(7)的推动的信号指令。
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