离心压缩机平衡盘密封反吹气防旋结构气动数值分析

王 姗 吴 博 王娟丽 王 松 靳亚峰 赵海峰 覃小文

(东方电气集团东方汽轮机有限公司，四川618000)

1 防旋结构的作用机理

防旋结构的具体作用机理为：反充气孔气流由排气室高压流体流入多个反充气孔1，反充气孔1中的气流流入整圈的掺混室1，掺混室1气流流入多个反充气孔2，反充气孔2的充气方向与旋转方向相反。反充气孔2中的气流流入掺混室2中与平衡盘密封漏气气体掺混，使平衡盘密封间隙内气流周向速度降低，降低气流激振。反充气孔气流流动见图1。

图1 反充气孔气流流动示意图

研究表明，转子带动旋转气流的一部分在密封齿内会改变流向，密封内的气流紊乱，降低密封内的压力脉动，减弱激振力[1]，减小密封齿内气流的周向速度是降低气流激振的一种常用手段，将与转子旋转方向相反的气流引入平衡盘密封内，将会打断气流对主轴的交叉耦合影响，减小气流激振力[2-3]。

目前有很多相关文献研究了反吹气孔对降低气流激振的情况，但是没有具体的设计方法，本文将给出数值计算方法和反吹气孔2的设计方法。

图2 计算模型示意图

2 数值计算方法

选取某管线离心压缩机的末级进行计算，图2为计算模型示意图。无防旋结构计算模型由单只离心叶轮、无叶扩压器、排气蜗壳、平衡盘密封组成，见图2(a)。带防旋结构计算模型由单只离心叶轮、无叶扩压器、排气蜗壳、平衡盘密封、防旋结构组成，见图2(b)。

叶片部分使用Autogrid5进行结构化网格划分，排气蜗壳、密封和防旋结构使用Workbench进行非结构网格划分。……