天然气掺氢对管线压缩机轴端干气密封动力学特性的影响

摘要

为探究天然气掺氢对管线压缩机轴端干气密封动力学特性的影响，提出了干气密封动力学特性的三自由度多频扰动非定常计算流体力学摄动数值预测方法，通过实验和数值结果验证了方法的可靠性。采用该方法研究了10种扰动频率、4种掺氢比和3种进口压力对干气密封动力学特性系数的影响规律，结果表明：所提方法能准确预测干气密封受轴向和角向多频率扰动时的动力学特性系数；随着扰动频率的增大，气膜轴向阻尼和角向直接阻尼呈抛物线趋势减小，表明气膜在高频扰动下易失稳；随着掺氢比的增加，气膜轴向刚度和角向直接刚度分别减小了7.81%～12.19%、6.66%～14.05%,轴向阻尼和角向直接阻尼变化较小(<5%),表明天然气掺氢降低了气膜抵抗外界轴向和角向扰动的能力，但对气膜恢复平衡稳定的能力影响较小；增加进口压力会提高各动力学特性系数，有利于干气密封形成稳定气膜。研究可为掺氢条件下天然气管线压缩机轴端干气密封的可靠设计和安全稳定运行提供参考。

关键词

干气密封 / 天然气掺氢 / 多频扰动 / 动力学特性

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52176042)