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高压工况下分瓣式碳环密封摩擦热分析

针对多级分瓣式碳环密封的工作原理及摩擦特性，建立了分瓣式碳环密封有限元分析模型，分别分析了跑和阶段及工作阶段压差、转速、箍紧弹簧力对分瓣式碳环密封摩擦温升的影响。试验测量了密封跑道的温升。研究结果表明：建立的有限元模型能精准预测密封不同阶段的摩擦温升，将模拟值与实验值对比误差小于10%。峰值温度随着转速、压差以及箍紧弹簧力增加而增加。跑和阶段峰值温度受转速及箍紧弹簧力影响更大，温升更快；工作阶段峰值温度受转速影响更大。密封散热主要途径是通过泄露带走摩擦热，在碳环主密封面适当增加沟槽或适当减小箍紧弹簧力，可以有效降低主密封面接触面积及载荷遏制摩擦温升。该研究结果为优化分瓣式碳环密封提供了性能优化基础。