【压缩机网】往复式压缩机结构复杂，适用范围广，技术成熟，在石油化工、航空航天、制造加工等领域被广泛使用。但是往复式压缩机易损件较多，部件密封故障是常见问题，而填料密封是其重要部件，失效后会导致气缸中的高压气体泄漏，形成安全隐患。
一、填料密封的工作原理
填料密封的类型很多，往复式压缩机密封主要是动态密封，由填料盒、密封环组、注油管线以及泄放管线组成。密封环因结构和材料不同，借助气体压力与弹簧补偿作用力，可以实现阻流减压、刮油、润滑、轴向密封、径向密封等功能。当压缩机设备运行时填料密封能够产生密封效果，若检修停机时则没有密封作用。往复式压缩机分为两种状态：气缸侧压缩状态及膨胀状态。
在活塞压缩气体时，高压、高温介质通过活塞杆与填料环的间隙进入填料盒，使得填料环向低压侧运动。填料密封在压力的作用下能够产生三组密封面，即径向环与切向环接触产生的密封面、切向环与活塞杆接触产生的密封面、切向环与填料盒侧面接触产生的密封面。高压气体与切向环接触时，在径向方向上切向环受到气体压力，与活塞环贴合密封，并且切向环一般为三瓣式，瓣与瓣间也会形成密封。
在气缸侧处于膨胀状态时，气体通过切向环切口回流至气缸。此时，填料盒内的压力逐渐降低，切向环状态与气缸侧压缩时工作状态相反，密封作用失效。等待气缸侧再次压缩时，填料盒内形成压差，使填料环形成三个密封面，产生密封作用。
二、填料密封故障分析
1、密封环故障
往复式压缩机在运行过程中，高压气体中存在大量的碳渣、硫化物以及胶质物等杂质，这些杂质会对活塞杆表面产生腐蚀，影响活塞杆表面光洁度，损坏密封环和活塞杆配合的密封面，高压气体便会泄漏到填料盒。同时，密封环外侧的拉伸弹簧上会沉积硫化物或胶质物，造成填料密封失效，导致往复式压缩机产生气体泄漏。
2、减压环故障
在密封环中，切向环更加重要，其起到主要密封的作用。减压环对气体具有阻流和降压作用，有利于提升切向环的密封效果。在活塞向曲轴侧运动时，减压环能够抑制气体回流气缸，有效地平衡压力。如果减压环产生故障，对气体抑制作用会失效，因此首道密封环中的气体压力急剧降低，在压力不平衡的工况下，减压环与切向环会发生撞击甚至损坏。常见的破坏形式有弹簧断裂、切向环断裂、减压环与切向环连接桥断裂。综上，减压环减压效果显著影响密封效果及使用寿命。
3、填料密封结构与安装故障
该类型填料密封结构存在一定缺陷，造成密封效果不好，需要对填料密封整体结构进行优化。安装偏差也是影响密封效果的关键因素，如密封环轴向或径向间隙超标、填料盒与活塞杆同心度超标等。密封环在填料盒中的轴向间隙一般控制在0.25～0.45mm，若轴向间隙过小，压缩机高速运行时活塞杆盒密封环由于摩擦产生高温造成密封环膨胀卡死；若轴向间隙过大，密封环随着活塞杆进行往复运动，行程较大，使得端面密封失效。
三、填料密封故障的解决措施
1、密封环的改造设计
基轴制和基孔制目前是两种基本配合方式，活塞杆及密封环的配合方式均可采用。改造设计密封环时，尤其需要注意密封环开口间隙、密封环的厚度、活塞杆公差、配合面粗糙度。密封环的开口间隙过小，在磨损后与活塞杆配合密封失效；而开口间隙过大，直接导致气体通过开口流向低压位置，不具有密封作用。密封环有多种类型，通常由径向环、阻流环及切向环组成。目前常见的密封环组中，BT型密封环组由一道径向环及一道切向环组成，BTUU型密封环组和BT型密封环组的区别在于BT型密封环组基础上增加的两道金属阻流环，提升密封性。AL型密封环组中间的径向环和左右两边的径向环之间时凹凸配合，装配到填料盒内后即使在没有气体压力的作用下，中间的径向环也会对两侧的密封环产生轴向力起到密封两侧空间的作用。
2、减压环的改造设计
减压环对填料密封性能具有较大的影响，所以对减压环优化设计与改造意义重大。减压环比较常见的结构为三瓣式，将其改进为具有双螺旋槽结构的节流形式，双螺旋槽式减压环能够在两个方向形成节流减压作用，通过两组减压环的节流减压后，泄漏气体的压力会大幅度降低，有效保护密封组。并且双螺旋槽结构减压环的润滑作用提高，密封环组与活塞杆、环组间的磨损程度大幅降低，可有效提高密封环性能与使用寿命。
3、填料密封结构改造设计
改进前填料密封主密封组是4组BT型密封环组，根据填料盒组的结构形式，密封环（靠近法兰侧第一组）前方设有漏气回收口，导致实际密封气缸高温高压气体的仅有3组，当气缸内排气压力在临界状态时气体发生泄漏。所以对填料密封整体结构进行改进，将填料密封的漏气回收口向法兰侧移动，改进后填料密封使得参与气体密封的密封环组比原结构增加一组，原来密封组为BT型主密封组，改进后对前两组主密封组的结构改成一道P型减压环盒一道BTUU型主密封组，以增强填料的密封效果盒寿命。并且在AL型密封环组填料盒内设计充氮口，在填料盒内充适当压力的氮气，增强密封环的密封效果。
四、结语
填料密封是往复式压缩机的重要部件，其泄漏原因复杂，发生泄漏则会存在爆炸风险，直接导致经济损失与现场人员安全问题。以上内容通过介绍填料密封的结构及工作原理、故障形成与改造措施，为填料密封的故障解决提供参考。在往复式压缩机日常巡检中，操作人员应及时记录与发现压缩机各项运行参数的异常变化，以便于确保往复式压缩机的安全运行。
来源：本站原创
【压缩机网】往复式压缩机结构复杂，适用范围广，技术成熟，在石油化工、航空航天、制造加工等领域被广泛使用。但是往复式压缩机易损件较多，部件密封故障是常见问题，而填料密封是其重要部件，失效后会导致气缸中的高压气体泄漏，形成安全隐患。
一、填料密封的工作原理
填料密封的类型很多，往复式压缩机密封主要是动态密封，由填料盒、密封环组、注油管线以及泄放管线组成。密封环因结构和材料不同，借助气体压力与弹簧补偿作用力，可以实现阻流减压、刮油、润滑、轴向密封、径向密封等功能。当压缩机设备运行时填料密封能够产生密封效果，若检修停机时则没有密封作用。往复式压缩机分为两种状态：气缸侧压缩状态及膨胀状态。
在活塞压缩气体时，高压、高温介质通过活塞杆与填料环的间隙进入填料盒，使得填料环向低压侧运动。填料密封在压力的作用下能够产生三组密封面，即径向环与切向环接触产生的密封面、切向环与活塞杆接触产生的密封面、切向环与填料盒侧面接触产生的密封面。高压气体与切向环接触时，在径向方向上切向环受到气体压力，与活塞环贴合密封，并且切向环一般为三瓣式，瓣与瓣间也会形成密封。
在气缸侧处于膨胀状态时，气体通过切向环切口回流至气缸。此时，填料盒内的压力逐渐降低，切向环状态与气缸侧压缩时工作状态相反，密封作用失效。等待气缸侧再次压缩时，填料盒内形成压差，使填料环形成三个密封面，产生密封作用。
二、填料密封故障分析
1、密封环故障
往复式压缩机在运行过程中，高压气体中存在大量的碳渣、硫化物以及胶质物等杂质，这些杂质会对活塞杆表面产生腐蚀，影响活塞杆表面光洁度，损坏密封环和活塞杆配合的密封面，高压气体便会泄漏到填料盒。同时，密封环外侧的拉伸弹簧上会沉积硫化物或胶质物，造成填料密封失效，导致往复式压缩机产生气体泄漏。
2、减压环故障
在密封环中，切向环更加重要，其起到主要密封的作用。减压环对气体具有阻流和降压作用，有利于提升切向环的密封效果。在活塞向曲轴侧运动时，减压环能够抑制气体回流气缸，有效地平衡压力。如果减压环产生故障，对气体抑制作用会失效，因此首道密封环中的气体压力急剧降低，在压力不平衡的工况下，减压环与切向环会发生撞击甚至损坏。常见的破坏形式有弹簧断裂、切向环断裂、减压环与切向环连接桥断裂。综上，减压环减压效果显著影响密封效果及使用寿命。
3、填料密封结构与安装故障
该类型填料密封结构存在一定缺陷，造成密封效果不好，需要对填料密封整体结构进行优化。安装偏差也是影响密封效果的关键因素，如密封环轴向或径向间隙超标、填料盒与活塞杆同心度超标等。密封环在填料盒中的轴向间隙一般控制在0.25～0.45mm，若轴向间隙过小，压缩机高速运行时活塞杆盒密封环由于摩擦产生高温造成密封环膨胀卡死；若轴向间隙过大，密封环随着活塞杆进行往复运动，行程较大，使得端面密封失效。
三、填料密封故障的解决措施
1、密封环的改造设计
基轴制和基孔制目前是两种基本配合方式，活塞杆及密封环的配合方式均可采用。改造设计密封环时，尤其需要注意密封环开口间隙、密封环的厚度、活塞杆公差、配合面粗糙度。密封环的开口间隙过小，在磨损后与活塞杆配合密封失效；而开口间隙过大，直接导致气体通过开口流向低压位置，不具有密封作用。密封环有多种类型，通常由径向环、阻流环及切向环组成。目前常见的密封环组中，BT型密封环组由一道径向环及一道切向环组成，BTUU型密封环组和BT型密封环组的区别在于BT型密封环组基础上增加的两道金属阻流环，提升密封性。AL型密封环组中间的径向环和左右两边的径向环之间时凹凸配合，装配到填料盒内后即使在没有气体压力的作用下，中间的径向环也会对两侧的密封环产生轴向力起到密封两侧空间的作用。
2、减压环的改造设计
减压环对填料密封性能具有较大的影响，所以对减压环优化设计与改造意义重大。减压环比较常见的结构为三瓣式，将其改进为具有双螺旋槽结构的节流形式，双螺旋槽式减压环能够在两个方向形成节流减压作用，通过两组减压环的节流减压后，泄漏气体的压力会大幅度降低，有效保护密封组。并且双螺旋槽结构减压环的润滑作用提高，密封环组与活塞杆、环组间的磨损程度大幅降低，可有效提高密封环性能与使用寿命。
3、填料密封结构改造设计
改进前填料密封主密封组是4组BT型密封环组，根据填料盒组的结构形式，密封环（靠近法兰侧第一组）前方设有漏气回收口，导致实际密封气缸高温高压气体的仅有3组，当气缸内排气压力在临界状态时气体发生泄漏。所以对填料密封整体结构进行改进，将填料密封的漏气回收口向法兰侧移动，改进后填料密封使得参与气体密封的密封环组比原结构增加一组，原来密封组为BT型主密封组，改进后对前两组主密封组的结构改成一道P型减压环盒一道BTUU型主密封组，以增强填料的密封效果盒寿命。并且在AL型密封环组填料盒内设计充氮口，在填料盒内充适当压力的氮气，增强密封环的密封效果。
四、结语
填料密封是往复式压缩机的重要部件，其泄漏原因复杂，发生泄漏则会存在爆炸风险，直接导致经济损失与现场人员安全问题。以上内容通过介绍填料密封的结构及工作原理、故障形成与改造措施，为填料密封的故障解决提供参考。在往复式压缩机日常巡检中，操作人员应及时记录与发现压缩机各项运行参数的异常变化，以便于确保往复式压缩机的安全运行。
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