本文對(duì)中石化武漢分公司活塞式壓縮機(jī)的填料密封進(jìn)行分析，介紹了填料密封的形式。同時(shí)，本文還對(duì)填料密封失效的故障進(jìn)行分析，并提出了解決方案，為保證設(shè)備正常運(yùn)行提供了理論依據(jù)。

      活塞式壓縮機(jī)用途廣泛，由于它可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)壓縮，適用于高壓低流量的工作性質(zhì)。大型活塞式壓縮機(jī)逐步得到了廣泛應(yīng)用，特別是在1996年后加氫制氫車間和重整車間的建立，活塞式壓縮機(jī)已經(jīng)成為關(guān)鍵的設(shè)備。

      目前武漢分公司的活塞式壓縮機(jī)主要是氫壓機(jī)和混合石油氣體壓縮機(jī)，工作介質(zhì)均為易燃、易爆及有毒有害氣體，因此壓縮機(jī)填料密封的可靠性，就決定了設(shè)備正常運(yùn)行的安全性和平穩(wěn)性。由于公司對(duì)大型活塞式壓縮機(jī)的安裝和維修經(jīng)驗(yàn)較少，且各類型的壓縮機(jī)的填料形式各不相同，因此在填料密封的維護(hù)中存在一定的困難。針對(duì)以上問(wèn)題，下文對(duì)武漢分公司各類型活塞式壓縮機(jī)填料密封的形式及原理進(jìn)行系統(tǒng)介紹，并對(duì)填料密封的失效進(jìn)行分析，提出了解決方案。

      填料密封的形式

      目前用于武漢分公司的活塞式壓縮機(jī)的密封均為平面密封，其填料函主要包括：1個(gè)起限流作用的減壓環(huán)；阻止氣流泄漏到排氣孔的幾組密封環(huán)；1個(gè)排氣控制環(huán)，阻止氣流從排氣孔泄漏到隔離室。排氣控制環(huán)與填料減壓環(huán)的形式基本一致，因此密封環(huán)的形式是其主要區(qū)分點(diǎn)。其主要部件為減壓環(huán)和密封環(huán)。

      減壓環(huán)的作用是限制或控制泄漏的氣流，主要起節(jié)流減壓作用。在吸氣沖程中阻止氣體從填料函中快速膨脹流回氣缸，氣缸的壓力迅速降低到吸入壓力，填料盒中的氣體就有反向流回氣缸的趨勢(shì)。如果沒有任何節(jié)流限制，密封環(huán)就會(huì)爆開，造成密封環(huán)過(guò)早失效或磨損。      減壓環(huán)主要有兩種形式即P型和PA型（如圖1），目前均使用的減壓環(huán)均為P型，因?yàn)镻型減壓環(huán)的節(jié)流孔在環(huán)的端口處有間隙。在活塞式壓縮機(jī)中的密封填料環(huán)的形式是BT、BD、BTR、TR型。

      BT型密封環(huán)（如圖2）是單作用環(huán)，只能密封一側(cè)的壓力。它是由一個(gè)徑向切口環(huán)（置于高壓側(cè)）和一個(gè)切向切口環(huán)組成。徑向切口環(huán)縛于活塞桿上時(shí)切口仍留有間隙，以便壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)高壓氣體導(dǎo)入填料室內(nèi)，利用高壓氣體壓緊填料。此外，徑向切口環(huán)和切向切口環(huán)利用定位銷確定相互位置，為了保證密封，各切口相互錯(cuò)開一定角度，以阻止氣體從填料環(huán)通過(guò)，并利用兩種密封環(huán)貼合的平面防止密封軸向泄漏。另外，為保證填料環(huán)的密封作用，兩個(gè)環(huán)與活塞桿需配合良好。

      BD型密封環(huán)（如圖3）為雙作用填料環(huán)，可以密封兩個(gè)方向的壓力，由兩個(gè)對(duì)接的切向切口環(huán)組合在一起，切口間隙相互覆蓋，并用定位銷確定連接位置，以阻止氣體泄漏。

      BTR型密封環(huán)（如圖4）由非金屬填料環(huán)和金屬剛性環(huán)組成。BTR型密封環(huán)適用于壓力較高的壓縮機(jī)上，剛性環(huán)是徑向切口的形式，剛性環(huán)端口的間隙為零，其內(nèi)徑比活塞桿稍大，在壓力的作用下不抱緊活塞桿（或輕微的夾緊活塞桿），目的是防止非金屬的填料被擠出。剛性環(huán)的作用就是減緩切向切口環(huán)與填料盒之間的直接撞擊，延長(zhǎng)其使用壽命。此外，剛性環(huán)通過(guò)與活塞桿的輕微接觸協(xié)助將活塞桿表面的熱量帶走。

      TR型密封環(huán)（如圖5）實(shí)際上是BTR型密封環(huán)的變種，結(jié)合了切向環(huán)和徑向環(huán)的特點(diǎn)，既起到高壓氣的導(dǎo)入作用，又起到軸向的密封作用，且由于切向環(huán)和徑向環(huán)做在同一個(gè)環(huán)上，可減少一個(gè)泄漏點(diǎn)。另外，由于該密封只有兩個(gè)環(huán)，軸向尺寸較小，當(dāng)密封壓力較高時(shí)，可通過(guò)增加填料盒的形式，減小泄漏量。

      密封泄漏故障分析及改進(jìn)措施

      由于填料環(huán)的內(nèi)圈與活塞桿緊密貼合，在裝置高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，填料密封環(huán)與活塞桿之間會(huì)產(chǎn)生摩擦，同時(shí)產(chǎn)生大量摩擦熱，造成局部溫度過(guò)高，在靠近壓縮機(jī)氣缸側(cè)填料密封環(huán)的溫度要遠(yuǎn)高于機(jī)身側(cè)溫度，易導(dǎo)致填料密封環(huán)的損壞，從而造成泄漏。為了解決由于摩擦熱導(dǎo)致密封環(huán)失效，可通過(guò)改進(jìn)密封結(jié)構(gòu)，將一部分氣體引入到活塞桿表面，有效降低密封環(huán)對(duì)活塞桿的比壓，防止密封環(huán)的磨損失效。此外，密封環(huán)的材料采用填充四氟，并適量增加銅粉及纖維的含量，增加導(dǎo)熱及耐磨性。

      除以上原因外，填料密封的泄漏及改進(jìn)主要還包括以下幾個(gè)方面：

      填料函體的墊圈

      填料函體的墊圈一般采用較軟的金屬或者O型圈作為密封墊，由于機(jī)身密封面的破壞以及安裝時(shí)用力不均易造成墊圈破損，從而導(dǎo)致密封介質(zhì)從填料函體外側(cè)泄漏到中體腔中，造成中體和放空管線的溫度異常升高。針對(duì)以上情況，通過(guò)更換配件及正確的安裝即可消除。

      填料盒端面

      在進(jìn)行填料的安裝時(shí)，要求切向切口環(huán)必須平貼填料盒溝槽的側(cè)面，通常由于填料盒的密封面上存在缺陷或整個(gè)填料盒與活塞桿的垂直度存在偏差，從而導(dǎo)致密封泄漏。為了避免這些情況下的密封失效，可通過(guò)研磨填料盒的密封表面，以及調(diào)整填料函螺栓的方法解決。

      填料環(huán)

      填料環(huán)是引起密封泄漏的zui主要因素，填料環(huán)的泄漏可分為以下幾個(gè)方面：

      密封環(huán)安裝順序錯(cuò)誤；

      密封環(huán)軸向間隙控制不到位，造成運(yùn)行中溫度升高，密封環(huán)軸向膨脹，在填料盒中被卡死，切向切口環(huán)密封失效；

      填料密封環(huán)本身的表面拋光不理想，密封環(huán)的內(nèi)孔與活塞桿的貼合不佳，導(dǎo)致泄漏。一般可通過(guò)對(duì)密封面內(nèi)孔研磨，以改善密封面的貼合程度，消除泄漏。

      填料盒之間的密封圈

      由于填料盒之間的密封圈在安裝時(shí)的剪切作用或密封圈老化，造成密封介質(zhì)氣體串到冷卻水中，影響密封效果?？赏ㄟ^(guò)觀察填料冷卻水視鏡，若出現(xiàn)氣泡，說(shuō)明密封圈存在缺陷，通過(guò)更換密封圈即可消除。

      填料盒與活塞桿對(duì)中不佳

      在檢查填料泄漏時(shí)，填料盒與活塞桿的對(duì)中問(wèn)題經(jīng)常被忽略，不對(duì)中造成切向切口環(huán)與填料盒溝槽側(cè)面間存在偏角，導(dǎo)致泄漏。為了校正填料盒與活塞桿的不對(duì)中，通過(guò)調(diào)整填料函體的螺栓，施以適當(dāng)力矩使其與活塞桿對(duì)中；或通過(guò)調(diào)整滑道的調(diào)整墊片使活塞桿與填料盒對(duì)中。若安裝時(shí)造成汽缸與滑道同心度偏差，則通過(guò)調(diào)整汽缸支撐來(lái)調(diào)節(jié)同心度，以解決泄漏問(wèn)題。

      外部輔助系統(tǒng)對(duì)密封效果的影響

      冷卻水

      溫度的變化導(dǎo)致填料環(huán)和活塞桿、填料環(huán)和填料盒、填料環(huán)各瓣本身相對(duì)位置的變化，當(dāng)相對(duì)位置發(fā)生改變時(shí)易造成泄漏。由于摩擦熱造成填料環(huán)的溫度升高，從而導(dǎo)致填料環(huán)的內(nèi)孔發(fā)生變形而脫離活塞桿，或?qū)е绿盍檄h(huán)在切向切口處分離。此外，活塞桿由于摩擦受熱不均導(dǎo)致弧形彎曲，其影響對(duì)中。另外，活塞桿長(zhǎng)期在高溫的狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，會(huì)加劇其磨損，zui終導(dǎo)致泄漏。因此，保證填料密封冷卻水的通暢及適當(dāng)?shù)牧魉?，?duì)保證設(shè)備安全運(yùn)行具有重要意義。

      注油量的影響

      填料密封的注油量太少會(huì)造成填料運(yùn)行中潤(rùn)滑效果不佳，填料環(huán)磨損較快，注油量太多，會(huì)造成磨損的填料和潤(rùn)滑油形成大量的油泥，導(dǎo)致潤(rùn)滑情況的惡化。因此，必須嚴(yán)格控制注油量。

      漏氣回收系統(tǒng)

      填料密封泄漏的介質(zhì)通過(guò)漏氣回收管線排走，如果管線出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，便會(huì)造成管線憋壓，泄漏介質(zhì)反串，引起填料泄漏的情況。因此，必須保證漏氣回收系統(tǒng)的通暢。