回转式空气预热器接触式密封及金属摩擦阻尼减振器性能的研究
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摘要
回转式空气预热器密封技术经历了由非接触式向接触式发展,对降低空气预热器漏风率,提高锅炉机组热效率意义重大。以实际运行中的空气预热器密封安装空间为依据,设计、制作回转式空气预热器波纹接触式密封工程样件；采用实验和有限元数值分析软件计算两种方法获得波纹接触式密封工程样件的刚度特性；提出氟碳涂料和工程陶瓷强化波纹接触式密封抗腐蚀和抗磨损的强化方案,对涂料喷涂工艺和金属-陶瓷粘接工艺进行理论和试验研究,分析解决了方案实施中遇到的问题和难点。
针对目前回转式空气预热器中应用的合页-弹簧接触式密封存在的问题和缺陷,改进设计了一种回转式空气预热器弹性接触式密封结构,通过密封模拟实验,获得弹性接触式密封核心组件圆柱螺旋拉伸弹簧作用力与烟风压力差的数值关系；根据密封模拟实验结论,基于机械设计基本理论对圆柱螺旋拉伸弹簧的结构参数进行设计计算；借助有限元分析软件分析计算了圆柱螺旋拉伸弹簧在静态和瞬态载荷作用下的结构强度。
管道振动问题在石化企业普遍存在,因管道输送高温流体介质,粘滞型阻尼器的使用受到限制。基于摩擦耗能的思想,设计了一种新型管道金属摩擦阻尼减振装置,建立简化干摩擦阻尼模型获得等效摩擦阻尼的计算公式；利用有限元数值分析软件对金属摩擦阻尼减振装置的结构强度进行分析和优化设计；通过管道减振实验,研究金属摩擦阻尼减振装置的减振机理和特性,在工程实际管道减振项目中,实施了金属摩擦阻尼减振系统的工程化应用,取得显著的减振效果。
The development of rotary air preheater seal technology from gapped seal to contact seal makes a major contribution to reducing air leakage rate of rotary air preheater as well as improving the thermal efficiency of boiler. According to the dimensions of space installed seal in preheater, engineering samples of rotary air preheater contact seal are designed and created. Both experimental test and numerical calculation of finite element methods are carried out to measure the stiffness of engineering samples. And fluorocarbon coatings and engineering ceramics are used to enhance corrosion and wear resistance performance of contact seal respectively. Experiments and theoretic-cal studies on process of spraying and metal-ceramic bonding were executed to solve the practical problems encountered in implementation of the program.
Due to the shortcomings of hinge-spring seals applied on rotary air preheater currently, a optimized elastic contact seal structure of rotary air preheater is designed. A series of simulative experiments are designed and executed to confirm the numerical relationship between air-smoke pressure and acting force of cylindrical helical tension spring that is the core component of elastic contact seal. With the help of mechanic design theory, the dimensions of cylindrical helical tension spring are calculated on the basis of simulative experimental conclusions. The software of finite element analysi-s is used to calculate the structural strength of cylindrical helical tension spring applied static and transient loads.
Vibration of piping is prevalent in the petrochemical enterprises, but using of viscous damper is limited because of high temperature fluids transpo-rted by piping. A novel type of damper for petrochemical high temperature piping -- metal frictional damper is designed and created on the basis of frictional energy consumption. Simplified dry friction damping model is created to calculate the equivalent friction damping coefficient. The structural strength of metal frictional damper is analysed and optimized by using of the software of finite element analysis. The damping characteristic and mechanis-m of the metal frictional damper is identified by damping vibration experime-nt of piping. Finally, the practical application of the metal frictional damper on industrial piping has achieved notable results.
针对目前回转式空气预热器中应用的合页-弹簧接触式密封存在的问题和缺陷,改进设计了一种回转式空气预热器弹性接触式密封结构,通过密封模拟实验,获得弹性接触式密封核心组件圆柱螺旋拉伸弹簧作用力与烟风压力差的数值关系；根据密封模拟实验结论,基于机械设计基本理论对圆柱螺旋拉伸弹簧的结构参数进行设计计算；借助有限元分析软件分析计算了圆柱螺旋拉伸弹簧在静态和瞬态载荷作用下的结构强度。
管道振动问题在石化企业普遍存在,因管道输送高温流体介质,粘滞型阻尼器的使用受到限制。基于摩擦耗能的思想,设计了一种新型管道金属摩擦阻尼减振装置,建立简化干摩擦阻尼模型获得等效摩擦阻尼的计算公式；利用有限元数值分析软件对金属摩擦阻尼减振装置的结构强度进行分析和优化设计；通过管道减振实验,研究金属摩擦阻尼减振装置的减振机理和特性,在工程实际管道减振项目中,实施了金属摩擦阻尼减振系统的工程化应用,取得显著的减振效果。
The development of rotary air preheater seal technology from gapped seal to contact seal makes a major contribution to reducing air leakage rate of rotary air preheater as well as improving the thermal efficiency of boiler. According to the dimensions of space installed seal in preheater, engineering samples of rotary air preheater contact seal are designed and created. Both experimental test and numerical calculation of finite element methods are carried out to measure the stiffness of engineering samples. And fluorocarbon coatings and engineering ceramics are used to enhance corrosion and wear resistance performance of contact seal respectively. Experiments and theoretic-cal studies on process of spraying and metal-ceramic bonding were executed to solve the practical problems encountered in implementation of the program.
Due to the shortcomings of hinge-spring seals applied on rotary air preheater currently, a optimized elastic contact seal structure of rotary air preheater is designed. A series of simulative experiments are designed and executed to confirm the numerical relationship between air-smoke pressure and acting force of cylindrical helical tension spring that is the core component of elastic contact seal. With the help of mechanic design theory, the dimensions of cylindrical helical tension spring are calculated on the basis of simulative experimental conclusions. The software of finite element analysi-s is used to calculate the structural strength of cylindrical helical tension spring applied static and transient loads.
Vibration of piping is prevalent in the petrochemical enterprises, but using of viscous damper is limited because of high temperature fluids transpo-rted by piping. A novel type of damper for petrochemical high temperature piping -- metal frictional damper is designed and created on the basis of frictional energy consumption. Simplified dry friction damping model is created to calculate the equivalent friction damping coefficient. The structural strength of metal frictional damper is analysed and optimized by using of the software of finite element analysis. The damping characteristic and mechanis-m of the metal frictional damper is identified by damping vibration experime-nt of piping. Finally, the practical application of the metal frictional damper on industrial piping has achieved notable results.
引文
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