【壓縮機網(wǎng)】往復式壓縮機結(jié)構(gòu)復雜，適用范圍廣，技術(shù)成熟，在石油化工、航空航天、制造加工等領(lǐng)域被廣泛使用。但是往復式壓縮機易損件較多，部件密封故障是常見問題，而填料密封是其重要部件，失效后會導致氣缸中的高壓氣體泄漏，形成安全隱患。

　　一、填料密封的工作原理

　　填料密封的類型很多，往復式壓縮機密封主要是動態(tài)密封，由填料盒、密封環(huán)組、注油管線以及泄放管線組成。密封環(huán)因結(jié)構(gòu)和材料不同，借助氣體壓力與彈簧補償作用力，可以實現(xiàn)阻流減壓、刮油、潤滑、軸向密封、徑向密封等功能。當壓縮機設(shè)備運行時填料密封能夠產(chǎn)生密封效果，若檢修停機時則沒有密封作用。往復式壓縮機分為兩種狀態(tài)：氣缸側(cè)壓縮狀態(tài)及膨脹狀態(tài)。

　　在活塞壓縮氣體時，高壓、高溫介質(zhì)通過活塞桿與填料環(huán)的間隙進入填料盒，使得填料環(huán)向低壓側(cè)運動。填料密封在壓力的作用下能夠產(chǎn)生三組密封面，即徑向環(huán)與切向環(huán)接觸產(chǎn)生的密封面、切向環(huán)與活塞桿接觸產(chǎn)生的密封面、切向環(huán)與填料盒側(cè)面接觸產(chǎn)生的密封面。高壓氣體與切向環(huán)接觸時，在徑向方向上切向環(huán)受到氣體壓力，與活塞環(huán)貼合密封，并且切向環(huán)一般為三瓣式，瓣與瓣間也會形成密封。

　　在氣缸側(cè)處于膨脹狀態(tài)時，氣體通過切向環(huán)切口回流至氣缸。此時，填料盒內(nèi)的壓力逐漸降低，切向環(huán)狀態(tài)與氣缸側(cè)壓縮時工作狀態(tài)相反，密封作用失效。等待氣缸側(cè)再次壓縮時，填料盒內(nèi)形成壓差，使填料環(huán)形成三個密封面，產(chǎn)生密封作用。

　　二、填料密封故障分析

　　1、密封環(huán)故障

　　往復式壓縮機在運行過程中，高壓氣體中存在大量的碳渣、硫化物以及膠質(zhì)物等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會對活塞桿表面產(chǎn)生腐蝕，影響活塞桿表面光潔度，損壞密封環(huán)和活塞桿配合的密封面，高壓氣體便會泄漏到填料盒。同時，密封環(huán)外側(cè)的拉伸彈簧上會沉積硫化物或膠質(zhì)物，造成填料密封失效，導致往復式壓縮機產(chǎn)生氣體泄漏。

　　2、減壓環(huán)故障

　　在密封環(huán)中，切向環(huán)更加重要，其起到主要密封的作用。減壓環(huán)對氣體具有阻流和降壓作用，有利于提升切向環(huán)的密封效果。在活塞向曲軸側(cè)運動時，減壓環(huán)能夠抑制氣體回流氣缸，有效地平衡壓力。如果減壓環(huán)產(chǎn)生故障，對氣體抑制作用會失效，因此首道密封環(huán)中的氣體壓力急劇降低，在壓力不平衡的工況下，減壓環(huán)與切向環(huán)會發(fā)生撞擊甚至損壞。常見的破壞形式有彈簧斷裂、切向環(huán)斷裂、減壓環(huán)與切向環(huán)連接橋斷裂。綜上，減壓環(huán)減壓效果顯著影響密封效果及使用壽命。

　　3、填料密封結(jié)構(gòu)與安裝故障

　　該類型填料密封結(jié)構(gòu)存在一定缺陷，造成密封效果不好，需要對填料密封整體結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。安裝偏差也是影響密封效果的關(guān)鍵因素，如密封環(huán)軸向或徑向間隙超標、填料盒與活塞桿同心度超標等。密封環(huán)在填料盒中的軸向間隙一般控制在0.25～0.45mm，若軸向間隙過小，壓縮機高速運行時活塞桿盒密封環(huán)由于摩擦產(chǎn)生高溫造成密封環(huán)膨脹卡死；若軸向間隙過大，密封環(huán)隨著活塞桿進行往復運動，行程較大，使得端面密封失效。

　　三、填料密封故障的解決措施

　　1、密封環(huán)的改造設(shè)計

　　基軸制和基孔制目前是兩種基本配合方式，活塞桿及密封環(huán)的配合方式均可采用。改造設(shè)計密封環(huán)時，尤其需要注意密封環(huán)開口間隙、密封環(huán)的厚度、活塞桿公差、配合面粗糙度。密封環(huán)的開口間隙過小，在磨損后與活塞桿配合密封失效；而開口間隙過大，直接導致氣體通過開口流向低壓位置，不具有密封作用。密封環(huán)有多種類型，通常由徑向環(huán)、阻流環(huán)及切向環(huán)組成。目前常見的密封環(huán)組中，BT型密封環(huán)組由一道徑向環(huán)及一道切向環(huán)組成，BTUU型密封環(huán)組和BT型密封環(huán)組的區(qū)別在于BT型密封環(huán)組基礎(chǔ)上增加的兩道金屬阻流環(huán)，提升密封性。AL型密封環(huán)組中間的徑向環(huán)和左右兩邊的徑向環(huán)之間時凹凸配合，裝配到填料盒內(nèi)后即使在沒有氣體壓力的作用下，中間的徑向環(huán)也會對兩側(cè)的密封環(huán)產(chǎn)生軸向力起到密封兩側(cè)空間的作用。

　　2、減壓環(huán)的改造設(shè)計

　　減壓環(huán)對填料密封性能具有較大的影響，所以對減壓環(huán)優(yōu)化設(shè)計與改造意義重大。減壓環(huán)比較常見的結(jié)構(gòu)為三瓣式，將其改進為具有雙螺旋槽結(jié)構(gòu)的節(jié)流形式，雙螺旋槽式減壓環(huán)能夠在兩個方向形成節(jié)流減壓作用，通過兩組減壓環(huán)的節(jié)流減壓后，泄漏氣體的壓力會大幅度降低，有效保護密封組。并且雙螺旋槽結(jié)構(gòu)減壓環(huán)的潤滑作用提高，密封環(huán)組與活塞桿、環(huán)組間的磨損程度大幅降低，可有效提高密封環(huán)性能與使用壽命。

　　3、填料密封結(jié)構(gòu)改造設(shè)計

　　改進前填料密封主密封組是4組BT型密封環(huán)組，根據(jù)填料盒組的結(jié)構(gòu)形式，密封環(huán)（靠近法蘭側(cè)第一組）前方設(shè)有漏氣回收口，導致實際密封氣缸高溫高壓氣體的僅有3組，當氣缸內(nèi)排氣壓力在臨界狀態(tài)時氣體發(fā)生泄漏。所以對填料密封整體結(jié)構(gòu)進行改進，將填料密封的漏氣回收口向法蘭側(cè)移動，改進后填料密封使得參與氣體密封的密封環(huán)組比原結(jié)構(gòu)增加一組，原來密封組為BT型主密封組，改進后對前兩組主密封組的結(jié)構(gòu)改成一道P型減壓環(huán)盒一道BTUU型主密封組，以增強填料的密封效果盒壽命。并且在AL型密封環(huán)組填料盒內(nèi)設(shè)計充氮口，在填料盒內(nèi)充適當壓力的氮氣，增強密封環(huán)的密封效果。

　　四、結(jié)語

　　填料密封是往復式壓縮機的重要部件，其泄漏原因復雜，發(fā)生泄漏則會存在爆炸風險，直接導致經(jīng)濟損失與現(xiàn)場人員安全問題。以上內(nèi)容通過介紹填料密封的結(jié)構(gòu)及工作原理、故障形成與改造措施，為填料密封的故障解決提供參考。在往復式壓縮機日常巡檢中，操作人員應及時記錄與發(fā)現(xiàn)壓縮機各項運行參數(shù)的異常變化，以便于確保往復式壓縮機的安全運行。

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