焦偉

摘 要：近年來我國綜合國力的不斷增強，工業(yè)的迅猛發(fā)展，涌現出大量的工業(yè)企業(yè)。往復式壓縮機也稱往復活塞式（曲軸連桿型）壓縮機，具有結構簡單，技術成熟，加工制造技術要求較低，壓縮比實現容易等特點，在壓縮機市場上占有主導地位，但往復式活塞壓縮機的缺點也是較明顯的。特別是對于氣閥、填料、活塞、缸套在各種工況下的密封問題，盡管相關研究機構和生產單位一直在不斷進行研究和改進，目前仍然是往復式活塞壓縮機的難題。往復式壓縮機填料密封環(huán)是此類壓縮機的主要密封，作用是防止氣缸中的高壓氣體沿活塞桿表面泄漏，它是往復式壓縮機重要的零部件之一，高壓氣體沿活塞桿表面泄漏也是壓縮機外泄漏的主要途徑，而密封填料環(huán)的使用壽命，又是衡量往復式壓縮機品質的重要因素。本文就往復式壓縮機填料密封泄漏檢測及分析處理展開探討。

關鍵詞：填料函;泄漏;天然氣濃度;壓縮機

引言

往復式壓縮機作為天然氣增壓處理設備，在石油工業(yè)中普遍應用。壓縮機氣缸與傳動部件活塞桿密封形式為兩段式組合填料函，該型密封因結構形式不能實現完全密封，允許有微量泄漏。當天然氣泄漏量增大時具有隱蔽性，壓縮機在運行時氣缸溫度較高、傳動部件多，易燃易爆的天然氣如果聚集到一定濃度，有爆燃爆炸風險。

1往復式壓機填料盒的作用、組成

往復式壓縮機填料盒（密封填料）的作用是防止氣缸中高壓氣體沿活塞桿向外泄漏。往復式壓縮機填料盒，包括由至少一個填料盒構成的填料密封體，填料密封體主要由拉桿、壓蓋、法蘭、O型圈、水冷通道（冷卻套）、填料盒體、墊圈、密封環(huán)、減壓環(huán)、阻流環(huán)構成。往復式壓縮機常用的填料環(huán)密封屬于動密封，當氣缸內與氣缸外存在一定壓差時，填料密封環(huán)的切向環(huán)、徑向環(huán)在工藝氣體壓力的作用下形成密封面，起到密封作用。經長時間運行，填料環(huán)密封件被反復摩擦，密封效果逐漸減弱。通常密封環(huán)的使用壽命很大程度上決定了往復式壓縮機的檢維修周期。

2故障檢測

壓縮機氣缸密封泄漏量增加，常規(guī)巡檢時感知氣味變化、排放口的氣流大小可以初步判斷，為了精確判別泄漏量的變化情況及對環(huán)境的具體影響，需使用儀器輔助測量天然氣濃度，可選用多功能便攜式氣體檢測儀、甲烷激光檢測儀等。推薦檢測天然氣濃度的部位：氣缸中段冷放空引出口、曲軸箱呼吸口，必要時，分別檢測各氣缸排氣口或謹慎打開氣缸中段側邊蓋實際觀測。判斷天然氣壓縮機氣缸密封漏氣后，使用激光檢測儀（型號HS4000，一款用激光回波遙測甲烷濃度的超輕超高精度儀器）對運行中的機組各部位進行天然氣濃度檢測：氣缸中段冷放空口甲烷濃度超過20000ppm，曲軸箱滑油呼吸口甲烷濃度達到5000ppm。壓縮機曲軸箱是多個傳動部件機械運動的封閉區(qū)域，部件正常工作時即有一定溫度，如果傳動異常有可能產生高溫摩擦，天然氣與空氣混合覆蓋具有極高風險。該類隱患用戶應重點識別、慎重對待。

3填料密封環(huán)泄漏原因分析

3.1材料方面的原因

填料密封環(huán)的材料應具有塑性，有足夠的化學穩(wěn)定性，不粘染介質，受熱變形小且具有一定的耐磨性。如果所用填料密封環(huán)的材料不適宜所處環(huán)境，就會在高溫高壓下變形、碎裂或快速磨損，從而發(fā)生泄漏。因此在材料選擇方面，（這里主要指維修更換時），應參照原設計并根據實際情況，選擇經過實際檢驗、具有相當實力的大公司的產品。購買或外委加工時，提供相關工況，聯(lián)合設計并參考密封填料環(huán)耐受力試驗數據，可能的情況下要求供方提供材料配比，保證密封環(huán)的使用壽命。

3.2節(jié)流環(huán)選型不合理

節(jié)流減壓環(huán)的主要作用就是在排氣時節(jié)流高壓側的大部分壓力，為后面的填料減輕負荷，減少填料的損壞。在活塞吸氣時，能夠阻止氣體從密封環(huán)向氣缸進行反沖，從而有效地平衡由于氣體泄漏而導致的壓力降低。假如這個阻止作用失效，那么第一道密封環(huán)中的氣體壓力就會馬上下降，同時在接下來的氣缸進行膨脹做功時，壓力會很容易的回到吸入壓力，作用在第一道環(huán)上面的力就會突然變向，造成徑向環(huán)以及切向環(huán)發(fā)生撞擊，對填料產生破壞。常見的破壞有切向環(huán)唇口折斷，損害彈簧，崩口等。通常主要起密封作用的是切向環(huán)，所以減壓環(huán)的減壓效果如何，會直接影響到密封的效果及密封環(huán)的使用壽命。

3.3裝配方面的原因

填料密封環(huán)及填料盒，因為都參與密封過程，相應裝配精度要達到要求。由于任何材料在受熱情況下都會膨脹變形，密封環(huán)在密封盒中也不例外，一般軸向間隙0.3～0.35mm。實際中，相應軸向間隙要根據填料盒、填料環(huán)的工況及材料考慮，因各種材料受熱膨脹系數的差異很大，必須根據具體的密封環(huán)材料進行設計計算來確定合理的軸向間隙，以避免壓縮機工作狀態(tài)下填料密封環(huán)脹死在填料盒中。但過大的軸向間隙，會使密封環(huán)與填料盒撞擊，產生不良影響。徑向間隙也不可少，合理的徑向間隙可防止活塞桿下沉時密封環(huán)受壓，避免密封環(huán)損壞或變形。密封環(huán)的正常磨損用切口間隙補償，一旦密封環(huán)開始泄漏，往往切口間隙已為零，失去徑向補償作用。填料密封環(huán)的裝配精度受多重因素影響，密封環(huán)的自身精度是一個方面，而實際裝配到工作位置的精度，才是最終影響密封效果的關鍵。填料密封環(huán)組合安裝后，其內孔與端面的垂直度是很重要的精度，如果垂直度超差，加上填料盒與活塞桿的裝配誤差，常會影響密封端面良好貼合，而無法起到密封作用。一般填料密封環(huán)應在實際狀態(tài)下研磨，確保與活塞桿嚴密結合的同時，保持相關端面良好貼合。壓縮機工作中，如填料環(huán)內孔產生異常磨損，如偏磨，常會造成填料密封斷面也不能正確貼合，無法良好密封。因填料密封必須有軸向間隙，當活塞桿運動時，填料環(huán)也同時在軸向運動，如密封面間混入雜物也會造成泄漏。填料一般有水冷卻系統(tǒng)，各填料盒間采用耐熱O形橡膠密封圈密封。軸向安裝時，溝槽寬度、溝槽深度，應滿足O形圈裝配標準。

4整改和預防措施

將填料盒密封組合形式由切向環(huán)+無切口間隙的阻流環(huán)改為切向環(huán)+徑向環(huán)（有切口間隙），徑向環(huán)朝向氣缸側。將三瓣直切口節(jié)流環(huán)改為具有內雙螺旋溝槽、迷宮節(jié)流形式的整體式節(jié)流環(huán)。這樣可以更好的節(jié)流降壓還可以容納部分粉粒，為后面的填料密封組合創(chuàng)造更好的密封環(huán)境。壓縮機在運行期間，定期做氫氣采樣進行分析化驗，保證氫氣純度，減少由于氫氣中腐蝕氣體和其它雜質的存在影響壓縮機填料的密封壽命。將填料盒與氣缸端面的橡膠“O”型圈改為鋁質或銅質密封墊片。將填料研磨，使填料與填料盒之間的軸向間隙為0.30～0.35mm，以防止填料因熱膨脹出現卡澀而損壞失效。為保證密封環(huán)工作的可靠性，應當嚴格裝配質量。對密封盒的密封表面進行研磨，使研磨后各密封盒的密封表面粗糙度達到Ra0.80μm的表面質量要求，并保證密封盒兩端面的平行度誤差不大于0.003mm。用工藝軸檢查或研磨密封圈內孔，使其與活塞桿接觸面積達70%以上。嚴格按照安裝順序裝配切向環(huán)，徑向環(huán)和節(jié)流環(huán)，裝配過程中必須保證各密封盒與填料環(huán)的軸向靜間隙在0.30～0.35mm之間。在盒體組裝完后要用煤油做滲漏測試并檢查水路是否暢通。在現場安裝時要檢查填料盒與活塞桿的垂直度。

結語

微量泄漏是往復式壓縮機填料密封的特點，但泄漏的可接受程度因使用環(huán)境和安全管理需求不盡相同。響應國家安全生產專項整治三年行動計劃的要求，準確識別并治理重要設備的安全隱患，是石化行業(yè)設備管理者的重要使命。

參考文獻：

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