《表2 美国SANDIA国家实验室125kW SO2动力装置轴封研发历程[13-14]》

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《超临界二氧化碳旋转机械动密封技术研究进展》

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SANDIA国家实验室针对125kW SCO2透平及压气机的动力部件性能开展了大量实验研究[5]，并对不同动密封结构（至少16种迷宫密封结构）的封严性能、运行寿命进了测量。表2给出了SANDIA国家实验室125kW SCO2动力装置轴端密封方案的设计历程。研究结果表明[13-14]:采用普通迷宫密封时，SCO2动力装置透平和压气机轴端泄漏量偏大，发电机腔室压力大，鼓风损失严重，无有效功输出，且密封件磨损严重；将密封件更换为可磨损迷宫密封（静止可磨损密封静子件+高低齿转子件），解决了泄漏量大的问题，但密封件磨损失效问题依然严重；进一步将密封件更换为浮动静环可磨损迷宫密封（浮动可磨损密封静子件+高低齿转子件）后，泄漏量和发电机腔室压力均进一步减小，运行转速进一步提高，但由于气流激振诱发转子振动失稳，转速和功率均未达到设计值。SANDIA研究团队指出:小功率SCO2动力装置（透平、压气机）动静间隙存在着严重的工质泄漏、鼓风损失、动静碰磨、气流激振等问题，这对动密封的性能提出了更严苛的要求，常规旋转机械密封的设计方案（迷宫、蜂窝或孔型、刷式、袋型）已不能满足SCO2透平及压气机的封严和转子动力学稳定需要。此外，SCO2压气机轴端密封还存在SCO2多相凝结和干冰问题，SCO2透平轴端密封存在高温腐蚀问题。