循环气压缩机填料泄露的原因分析以及改进

一、概述

填料泄露是往复式压缩机的主要故障之一，直接影响着压缩机的运行成本和装置的安全生产。

我公司两套生产装置的四台DW10-17/19型循环气压缩机是装置主要设备之一，该压缩机为对称平衡型单级双列往复式压缩机，气缸填料采用无油润滑。长期以来该型号压缩机的填料频繁发生泄露，填料使用寿命只有3个月，只有以临时停机更换新填料来维持日常生产。本文对该型号压缩机填料的泄露原因进行了分析，并提出了改进措施。

二、填料密封的结构形式和工作原理

DW10-17/19型压缩机原来的填料密封是由11组填料组成，每组填料又由一只切向切口密封环和一只径向切口节流环组成，如图1。径向切口节流环靠气缸高压侧，切向切口密封环靠近低压侧，径向切口节流环材质为灰铸铁，切向切口密封环的主要组成材料为石墨和填充聚四氟乙烯。径向切口节流环和切向切口密封环均为三瓣平面填料由3个扇形块组成，外圈周向槽内有镯形小弹簧，将3块扇形块箍紧，使之能抱紧活塞杆，达到密封作用。为了防止径向切口节流环和切向切口密封环的3条切口重叠,在径向切口节流环的扇形块上固定定位销，并在切向切口密封环上加工相对应的定位孔。

径向切口节流环起节流作用即泄露气体通过径向切口节流环与活塞杆的间隙时能降低压力，减轻切向切口密封环的负荷，提高整体填料的密封效率，当气体漏过节流环时，径向切口节流环前后前后产生压差，从而产生背压力，同时切向向切口密封环外圈弹簧的紧箍力使其抱在活塞杆上起到密封作用。因此填料密封主要是靠切向切口密封的自紧力和气体的背压力而达到密封的目的的。

三、使用情况及泄露原因分析

1、原填料的使用情况

该型号压缩机近年来连续运行时间较短，填料泄露问题一直未得到改善，三个月更换一次填料，一年更换活塞杆。通过检修判断：主要的泄露原因是切向切口密封环内孔单边磨损变形、活塞杆与填料接触段有轴向刮痕。

2、泄露原因分析

A、由于径向切口节流环为硬质金属材质，为防止刮伤活塞杆，不能直接和活塞杆接触，所以和活塞杆之间就形成了一道缝隙，不能真正起到节流的作用。而切向切口密封环的内圈与活塞杆紧密贴合，当活塞杆高速运动时，切向切口密封环与活塞杆就会产生摩擦，从而产生摩擦热，使填料局部温度升高，而填料盒和节流环的内圈直径稍大于密封环，这为密封环内圈单边变形提供了条件，同时也使得切向切口密封环的切口与填料盒和节流环不会重叠的部分存在泄露点，如图2所示。

B、节流环为金属材质（铝或者铸铁），当密封环内圈边缘出现偏磨时，节流环容易与活塞杆接触，在活塞杆高速运动时对活塞杆造成轴向刮痕。

四、改进措施

1、结构改进    根据以上分析，对密封填料的结构和材质进行改进。

根据《压缩机手册》的规定对填料重新选型，由于该压缩机的正常操作压力为1.5—1.7MPa，可以不使用节流环，直接采用两个密封环组成填料密封组合，故选用BT型填料（参见《压缩机手册》第275页），每组BT型填料是由一个径向切口密封环和一个对接/切向切口密封环组成，零件尺寸和原填料的切向切口密封环相同，如图3。

将对接/切口切向环安装在高压侧，径向切口密封环安装在低压侧，这样的话相当于每个密封环都直接能起到密封作用，而原来的填函中的径向切口节流环只能起到减压作用而不

能起到密封作用，新填料每组的密封效果可以达到原来的每组填料的2倍，所以新填料大大提高了密封效率；新填料不再装11组，只装6组，这样又可以取得很好的经济效益。

在径向密封环的扇形块上面装有定位销，在对接/切向密封环的相对应位置加工定位孔，从而使两个密封环的切口错开，这样就阻止了气体从填料密封通过。两个密封环的主要材质都选用和原填料切向切口密封环相同的石墨和填充聚四氟乙烯，这样就减小了填料对活塞杆的磨损。

2、优化安装方法

为保证密封环密封的可靠性，获得良好的密封效果，应提高安装质量，对安装方法采取了相应的措施，以改善密封效果。

A、安装前对填料盒密封面进行研磨，使研磨后填料盒的密封面粗糙度达到安装要求，并保证填料盒两端面的平行度误差不大于0.003㎜。

B、对各密封环与活塞杆的接触面情况进行检查，对接触面积在70%以下的密封环内圈接触面进行研磨，保证接触面积不小于70%。

C、装配过程中必须保证各径向切口密封环与对接/切向切口密封环之间的静态间隙在0.2—0.4㎜之间。若此间隙太大，在压缩机运转时，会导致密封环之间或者和填料盒之间来回撞击，降低密封环使用寿命；若此间隙过小，运转中密封环发热升温以后，各密封环之间会轴向胀死，并导致端面摩擦力过大，使密封环失去自锁密封的作用。

五、 结语

改进以后的填料运行情况良好，在半年以内均没出现明显的失效问题，其中最早改进的一台从05年8月起，已经累计运行了6000小时，到目前为止，还没发现明显泄露，取得了明显的经济效益。

参考文献

1、    《化工密封技术》.胡国桢.北京：化学工业出版社.1990.

2、    《化工机器》.高慎琴.北京：化学工业出版社.1992.

3、    《化工机器》.方子言.北京：中国石化出版社.1993.

4、    《压缩机手册》. （美）汉隆（Paul C Hanlon）著.郝点等译.北京：中国石化出版社.2003.