引言：目前，行业已认识到密封结构在汽轮机运行中的重要性，但关于该结构对转子的影响研究依旧不深入，不利于维持汽轮机稳定运行状态。相关人员需总结以往研究成果，探析密封结构与转子动力特性之间的关系，采取措施消除结构对动力特性的不良影响。
一、计算模型构建
（一）物理模型
为探析密封结构对转子动力特性的影响，工作人员需根据汽轮机的结构特征，构建能够真实反映汽轮机结构的物理模型，作为参考模型，保证分析工作的顺利开展，以便工作人员准确判断密封结构对转子动力特性的影响。按照汽轮机密封结构的特点，初步判断密封结构的齿数、凸台数与齿长会影响转子动力特性，因此在物理模型构建将其设置为变量，借助模型调整指标取值，模拟汽轮机的运行状态，分析不同指标对转子动力特性的影响。为得出具有参考价值的分析结果，需构建3组物理模型，第一组凸台数与齿长保持一致仅改变齿数，第二组改变凸台数，第三组改变齿长，其他指标不发生变化，实际操作中，凸台数量的变化会影响齿长，因此第二组物理模型构建中设置密封间隙1毫米。
（二）转子运动模型
基于汽轮机转子运动特点，在研究密封结构对转子动力特性的影响时，构建多频涡动模型，用于反映转子的运动轨迹，构建过程中需借助UDF编译器，配合网格技术，记录转子在汽轮机运行过程中的运动轨迹，得出的运动模型精确度更高。构建转子运动模型需计算转子在不同方向上的运行速度，x方向运动速度计算公式为
其中，e代表涡动半径，Ω涡动速度，θ即转子运动起始角度，t为运行时间的，i为涡动角速度。y方向运动速度计算方式与之类似，区别在于e取原值，三角函数计算部分为正弦函数。根据t取值的不同，计算不同时间转子的运动速度，借助信息对不同方向速度计算结果做出处理，将计算结果转换为图像，即可得出转子的运动轨迹，降低分析密封结构对转子动力特性影响的难度。
二、数值模拟分析
（一）密封齿数
计算模拟分析中，分别模拟5齿、7齿与9齿密封结构，按照规定计算转子直接刚度、间接刚度、直接阻尼、间接阻尼等，作为分析密封结构影响的参考数据，分析计算结果发现下述规律。第一，转子在y方向直接刚度变化与频率无直接关系，x方向直接刚度受频率变化的影响，频率小于50赫兹时，三种齿数密封结构直接刚度变化趋势一致，9齿刚度最大，5齿刚度最小。第二，5齿交叉刚度变化幅度大，7齿与9齿交叉刚度kxy无明显变化，kyx变化幅度大。第三，5齿交叉阻尼波动幅度大，7齿、9齿交叉阻尼与交叉刚度变化规律类似，9齿的波动幅度高于7齿。由于齿数变化时，密封结构的密封间隙不发生变化，因此5齿泄漏量较高，而7齿与9齿的泄漏量无明显变化，所有5齿的直接刚度等波动幅度大。
（二）凸台数量
第二组物理模型用于分析凸台数量对转子动力特性的影响，按照凸台的数量分别计算刚度、阻尼等，寻找凸台数量与指标变化之间的关系，通过计算发现凸台数量与指标的变化规律如下。第一，凸台数量越多，直接刚度越小，凸台数量大于1时，直接刚度为负数，随频率的增加，直接刚度的计算结果无明显波动，较为稳定。第二，凸台数量与交叉刚度的关系受到频率的影响，各频率范围内关系存在差异，凸台数量为2时交叉刚度kxy最低，交叉刚度kyx的取值变化与频率有关，低频段0凸台与1凸台刚度处于上升趋势。第三，交叉阻尼cxy中凸台数量为2波动幅度最大，无凸台交叉阻尼波动范围最小，cyx变化幅度最大也是凸台数量为2的密封结构。
（三）密封齿长度
密封齿长度与各项指标的变化规律明显。第一，直接刚度的计算结果为齿长减小而提高，但受其他因素影响较小，x方向直接刚度计算结果可见，频率的增加未使直接刚度的数值发生明显变化，y方向直接刚度随频率的提高先升高后下降，50赫兹后刚度下降。第二，交叉刚度计算结果波动幅度较大，kxy计算结果表明的齿长4.4毫米与4.8毫米刚度相差较小，而齿长4.6毫米密封结构计算结果为负值，kyx结算结果频率超过50赫兹以后，齿长4.6毫米密封结构交叉刚度最高。第三，根据交叉阻尼计算结果，cxy计算结果表明齿长4.8毫米与4.6毫米的密封结构变化趋势相似，频率在15至32.5赫兹之间时，齿长4.4毫米密封结构刚度最大。
三、正交实验分析
结束取值模拟分析后，还需开展正交实验，结合数值模拟分析结果，进一步验证密封结构不同参数对转子动力特性的影响，保证得出的分析结果真实可靠，为保证正交实验结果的准确性，实验人员需结合实验需要，科学设置实验次数，实验水平等，制定科学的实验方案，实验需注意以下问题。计算不同因素的极差值，计算公式为
其中，yij为某列某行重复次数的平均数，依据计算结果可分析不同因素对转子动力性能的影响程度，如结算结果较大，表明该因素与转子动力性能变化关系紧密。同时需考察转子的稳定性，通过计算涡动比判断转子的稳定性，如比值超过1，即代表转子处于不稳定状态，如比值在0至1之间，转子稳定性强。
四、动力特性影响分析结果
整合数值模拟分析与正交实验分析结果，确定密封系统对转子动力特性的影响，包括转子的刚度、阻尼与稳定性等，以便工作人员对齐鲁你密封结构做出优化调整，提升汽轮机运行的稳定性。
齿数、凸台数与齿长都会影响转子的直接刚度与间接刚度，齿数与转子刚度变化规律较为复杂，在优化汽轮机密封结构时，需考虑汽轮机实际运行需要，根据运行频率确定齿数。凸台数量与转子直接刚度成反比，与直接阻尼成正比，当齿长增加后，转子的直接刚度提高，工作人员可据此优化密封结构的参数。
汽轮机运行频率低于40赫兹时，齿数与阻尼呈现负相关关系，可见齿数少时转子运行稳定性更强。如汽轮机的运行频率超过50赫兹，齿数对转子动力特性影响减小，齿数的变化与转子的稳定性无直接关系。如汽轮机密封结构包含凸台，转子稳定性较高，而齿长为4.4毫米时，转子阻尼会降低，不利于保证转子的稳定性。
转子稳定性方面，齿数的影响较小，凸台与齿长对转子稳定性影响较大，凸台数量与转子稳定性关系最为紧密，贡献率高达31%以上。因此工作人员在优化汽轮机性能时，需考虑凸台数与齿数对设备稳定性的影响，适当调整汽轮机密封结构的凸台数量与齿长度，提升汽轮机转子的稳定性，减小密封结构对汽轮机转子动力特性的不良影响，保证汽轮机运行的安全性。
结束语：综上所述，密封结构是影响转子动力性能的主要因素，应引起行业的重视，深入分析二者之间的关系，为转子动力性能优化提供参考。从业人员要关注行业的发展，掌握汽轮机的构造，基于结构特点，分析密封结构对转子动力特性的影响，优化汽轮机的性能。
