离心压缩机磁流体密封设计及优化分析

作     者：朱维兵 吴朝军 颜招强 王和顺 ZHU Weibing;WU Chaojun;YAN Zhaoqiang;WANG Heshun

作者机构：西华大学机械工程学院四川成都610039 自贡兆强密封制品实业有限公司四川自贡643000 

出 版 物：《润滑与密封》 (Lubrication Engineering)

年 卷 期：2023年第48卷第7期

页      面：136-145页

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：四川省科技计划项目(2017HH0049) 

主　　题：离心压缩机 离心力 磁流体密封 正交试验 响应曲面 

摘      要：针对现有密封方式难以解决离心压缩机旋转主轴线速度高所引发的密封困难问题,设计一种带有降温和降压功能的新型磁流体密封装置,基于磁流体运动方程建立考虑离心力影响的磁流体旋转动密封耐压计算公式,利用有限元数值分析方法研究该密封装置密封间隙内磁感应强度分布规律,分析各结构参数对密封性能的影响,运用正交试验和响应曲面优化方法对关键结构参数进行优化设计。结果表明:当转轴线速度较高时,离心力对密封性能有显著影响;密封压力值随着永磁铁厚度和永磁铁宽度的增加,先增加后趋于平稳,随着密封间隙的增加而降低,随着齿宽、齿高和槽宽增加,先增加后减小,各参数对密封性能的影响程度由大到小依次为密封间隙、齿宽、槽宽、永磁铁宽度、齿高、永磁铁厚度;优化后磁流体密封的结构参数为密封间隙0.1 mm、极齿宽度1.274 mm、齿高1.8 mm、槽宽2.236 mm、永磁铁厚度7 mm、永磁铁宽度20 mm;优化后密封压力值为0.721 MPa,远高于工况要求密封压力值。