汤春冬

（江西气体压缩机有限公司）

　　【摘　要】填料密封是确保压缩机稳定运行的一个关键所在，直接影响着压缩机的使用效果，意义重大。本文在分析填料密封的密封原理的基础上，分析了导致填料密封损坏失效的原因，并探讨了应对改进的措施。

　　【关键词】压缩机；填料；密封；失效分析；改进措施
　　压缩机是目前国民经济中一个重要的机械设备，被广泛的应用于国民经济的诸多领域中。密封性能是压缩机的一个重要的使用指标，直接影响着压缩机运行的安全性和稳定性。填料作为密封气缸以及活塞杆之间的一个部件，能够有效阻止气体从气缸内向机身的泄露。所以，填料的设计在压缩机里面属于一个重要环节，如果由于填料而出现的密封不好将会对压缩机的使用产生不利的影响。本文就压缩机填料密封的损坏以及应对措施进行分析和探讨。
　　一、工作原理
　　填料密封的原理与压缩机活塞环密封原理基本相同，都是阻塞和节流两种作用的组合。通常来讲，填料的结构很多，但是一般压缩机使用的填料密封元件都是有密封环和阻流环组成。压缩机的填料主要是用阻塞，理论上来讲，在气流方向靠近的组密封环就基本承担了阻流环后的全部压力差。阻流环在填料中起到的作用主要是以节流为主，同时也有密封气体压力的作用。填料盒的内部有三瓣密封环和六瓣密封环，三瓣密封环是迎着气流的方向，而六瓣密封环则刚好相反。同时，两个密封环的开口方向是错开的，所以，在设计时需要在各个密封环的相应的15度的方向开设销孔，防止密封环运行后开口重合。在填料盒中，真正起到密封作用的主要是六瓣密封环。
　　二、填料密封损坏失效原因分析
　　通常来讲，对于造成填料密封损坏失效的原因有很多，在这些原因中有些是因为设计方面的问题，有些是因为使用的问题。根据我们日常工作中的使用经验，现将填料密封损坏的原因进行归纳，如下：
　　1、密封环发生结焦，拉伸弹簧失效
　　现在压缩机的使用领域中，会出现产生气体中携带有大量的残炭量、硫以及胶质等，这些含量有的时候会比较的多，由于气体中富含了这些化学成分或者是组分，就会使得填料密封处的活塞杆发生侵蚀和腐蚀现象而形成斑斑点点，从而使得密封环和活塞杆之间的密封面出现很大程度的损坏，高压的气体就会从活塞杆的表面上高速的冲刷。与此同时，由于密封环的拉伸弹簧也会容易受到硫化铁或者胶质的塞满而发生失效现象，也是造成填料密封失效和损坏的原因，导致气体的大量泄漏。
　　2、气体温度比较高，高温使得活塞杆和密封环失效损坏
　　压缩气体有时会有比较高的温度，这种温度主要是因为装置处理量不断的增大，使得机器前面换热器的换热效果大打折扣，从而使得介质在入口处的温度高于40摄氏度，在气体压缩之后，介质的温度就会高达180摄氏度左右，另外，因为气缸的镜面与活塞环贴合的不够紧密，从而造成气缸和活塞之间的空隙太大，压缩气体在气缸内部循环压缩时会导致排出的气体温度比较高。因为无油润滑，所以活塞杆处于高温状态下就会很容易的发生拉毛的情况。
　　3、减压环导致的填料损坏
　　减压环的主要作用就是在活塞开始做完曲轴侧运动时，能够阻止气体从密封环向气缸进行反冲，从而有效的平衡由于气体泄漏而导致的压力降低。假如这个阻止作用出现失效的情况，那么道密封环中的气体压力就会马上下降，同时在接下来的气缸进行膨胀做工时，压力会很容易的回到吸入压力，作用在道环上面的力就会突然变向，造成径向环以及切向环发生撞击，会对填料环产生破坏，常见的破坏有切向环唇口折断、损害弹簧、径向环和切向环连接桥折断。通常来讲，在整个密封环的结构中其主要密封作用的是切向环，所以，减压环减压效果如何会直接影响到后续密封组件的密封效果以及使用寿命。
　　三、压缩机填料密封损坏的应对措施
　　为了保证压缩机的稳定连续运行，减少因为压缩机密封问题而导致的维修工作，我们在日常工作和设计中，应该从以下几方面应对。
　　1、着力降低入口气体的温度
　　首先是要改善压缩机的冷却环境。由于压缩机在冷却时很多采用水冷系统，所以长期的运行之后就会使得冷却器发生严重的结垢现象，从而极大的降低了其冷却的效果，导致气缸温度的上升。温度的升高，就会加剧磨损，使得活塞环的材料软化，因此在日常工作和使用中，要及时对冷却器进行清洗，使得换热后的气体温度保持在40摄氏度以下。其次是要给活塞环加装弹力环。要提高活塞环的密封性能，我们可以在其内部增加一副弹力环，从而保证了气缸与活塞环之间能够紧密的贴合在一起，也减少了他们之间的空隙，增加了压缩机的排气量。同时，因为使用了弹力环，可以极大的减少活塞环槽和活塞环之间的卡死的次数，并且有利于活塞杆温度的降低。
　　2、填料密封加注冷却润滑
　　从润滑的原理和填料密封的机理来看，从填料内部加注高粘度的润滑油，能够在填料表面和活塞杆之间形成致密的油膜，从而有效的减少了密封环摩擦的现象，也可以带走一部分因为摩擦而产生的热能。注油器在压力下将润滑油注入到需要的润滑点部位，各个润滑点的进油接管都会设有止回阀和封闭阀，关闭封闭阀就可以在压缩机处于运行的状态下来检修或者是更换止回阀。通过强制性的注油，不仅能够保证填料以及活塞杆的良好润滑性能。选择合乎要求的润滑油，可以降低填料和活塞杆的表面温度，同时也要保证内部润滑油的流量满足运行的需要。
　　3、减压环的改造设计
　　由于减压环所具有的重要作用，所以在密封结构中要对减压环的使用场所不同进行针对性的改造和设计。比如常见的，可以将直三瓣组成的减压环改为具有双螺旋沟槽构成的迷宫节流形式，沟槽的宽度以及深度设计为1.2mm。通过这种形式的改造，双螺旋槽迷宫节流环能够进行双向的节流减压，并且经过两组减压环的减压之后，泄露到组的密封填料气体压力就会发生大幅度的降低，从而可以有效的保护后续的填料的密封组。减压环结构经过一系列的改造之后，尽管其环的磨损后跟随轴的性能变差了，不可以自动的进行补偿磨损行为，但是其润滑的条件确实得到极大的改进，磨损程度也是大幅度的降低了，从而有效的实现密封环的使用寿命延长和使用效果的延续。
　　4、完善密封环的设计
　　在密封环的设计时，需要注意几点：开口间隙、密封环的厚度以及与活塞杆公差和配合面的粗糙度。密封环的开口一般在2-3mm间，如果开口小会使得密封环在磨损后不能缠住活塞杆，而开口过大又会导致气流从开口处直接流向低压处，起不到应有的密封作用。密封环和活塞杆的配合一般可以采用基轴制和基孔制两种间隙配合。同时，还需要保证密封环内控和活塞杆的圆柱度以及表面粗糙度，要保证其摩擦的系数小，从而确保密封环具有良好的轴向追随性，保证密封的效果。
　　参考文献
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