毕业设计(论文) 外文资料翻译
系 别： 专 业：
班 级： 姓 名： 学 号： 外文出处：
2015年02月27日
压缩机填料频繁泄漏原因分析及整改措施
胡海峰
（中国石化金陵石化有限责任公司烷基苯厂，南京210046）
摘要：对加氢装置的新氢-循环氢活塞式压缩机（k1-101）循环级汽缸填料频繁泄漏的情况，从结构原理和密封条件方面进行了研究，分析了影响压缩机汽缸填料失效的主要原因，并提出了相应的预防和整
改措施。
关键词：往复式压缩机；填料函；填料密封；泄漏
中图分类号：TH48 文献标识码：B 文章编号：1008－9500（2014）07－0061－03
2014-07-7 收稿日期：2014-05-12
在石油化工企业的众多设备中，往复式压缩机是装置的核心设备之一。它是将气体压缩从而提高气体压力并输送气体的机械。运转是否平稳直接影响着装置的运行和企业的经济效益。往复式压缩机的特点是压力范围大、效率高、适应性强，在石化及中小氮肥企业中广泛应用； 缺点是气流脉动大、易损件多、体积大、检修难度大等。
1 往复式压缩机填料密封环的结构及其作用
往复式压缩机填料密封环的作用是阻止气缸中的高压气体沿着活塞杆向外泄漏。它是压缩机中最重要的零件之一。它的组合方式、结构尺寸和装配的是否合理是造成填料泄漏的主要原因。
通常情况下，填料密封环由径向密封环、切向密封环及阻流环组成，它们从高压侧到低压侧依次排列。切向密封环是防止气体沿活塞杆轴向泄漏的主要部件，它由3 块弓形片组成，外圈的周向槽内装有镯形小弹簧圈， 弹簧圈将3 块弓形片箍紧，使之抱紧活塞杆，产生密封作用。为使弓形片在内圈受到磨损后仍能抱紧活塞杆，需在弓形片之间留有1.5~2.5 mm 的径向收缩间隙。正是由于这3 条收缩间隙的存在，给气体提供了沿径向及轴向泄漏的途径，所以需设置径向密封环。径向密封环设置在气体高压侧，由3 块扇形片组成，也由在外圈周向槽内的镯形小弹簧箍
紧，可以从轴向将切向密封环的3 条缝封住。在3 块扇形片之间，留有收缩间隙，以便扇形片内圈磨损后能够收缩抱紧在轴上。为使切向、径向密封环的3 条收缩间隙错开，在切向密封环的弓形片上固定定位销，并在径向环的扇形片上加工出相应的定位孔，而阻流环除了在两侧面起密封作用外，还起到保护高压侧密封环的作用，所以阻流环也称为支撑环或防挤出环。阻流环也称为支撑环或防挤出环。
2 填料密封环的工作原理
往复式压缩机填料密封环是一种动密封环，即只有在压缩机工作时才起密封作用，在停机或其他特殊情况下并不能起到密封作用。
当压缩机气缸端被压缩时，填料密封环由于受到气体力的作用靠向低压侧，气体从填料密封环与填料盒杯槽之间的轴向间隙和径向环的切口间隙中进入填料的外侧，在气体的作用下形成3 个密封面，分别是径向环与切向环切口错开形成密封面；切向环与活塞杆表面形成的密封面和切向环与杯槽侧面形成密封面， 这样就阻止了气体的泄漏，从而起到密封作用（图2 状态一）。当气缸吸气时、气体通过径向环的切口间隙部分回流进气缸，填料杯槽内的气体压力逐渐下降，这样就可以保证下一个压缩过程中， 填料密封环的前后建立起新的压差，使填料密封环再次形成3 个密封面，起到密封作用（图2 状态二）。
常用的填料密封环见图1，气缸工作状态见图2。
3 K1-101 填料密封泄漏的分析
K1-101 自从安装运行后循环级填料函就频繁泄漏，严重影响装置的安全生产。平均一个月不到就要检修一次， 在更换了新的填料环后也是如此。拆下检修时发现主要问题是密封环磨损、变形，填料函内有结垢物及粉粒结晶，活塞杆有磨损现象等。
分析其泄漏原因有以下几种。
3.1 部分密封盒的密封组合形式不合理
往复式压缩机填料类型一般分为3 种。即单作用环（径向环+切向环）、双作用环（切向环+切向环）和单作用环+阻流环（径向环+切向环+阻流环）。
厂家在部分密封环组合上的设计是密封环+无切口间隙的阻流环，阻流环在低压端，密封环在高压端。这种组合形式用在循环级不合适。
从装置反应后回到循环级重新压缩的氢气中含有硫化氢等杂质，在拆修时发现填料盒内有垢物活塞环有磨损现象，而且循环级压力较高，如果将起主密封作用的切向环直接面向高压气体就很容易造成切向环的快速失效。在它后面的是无切口间隙的阻流环组合，它与活塞杆之间留有间隙，其主要作用是保护和支撑密封环防止密封环被挤出。因此当前方的密封环失效后，高压气体就会从阻流环与活塞杆之间的间隙向后泄漏，这样填料函的泄漏就成为必然。
3.2 节流环选型不合理
节流减压环的主要作用就是在排气时节流高压侧的大部分压力，为后面的填料减轻负荷，减少填料的损坏。在活塞吸气时，能够阻止气体从密封环向气缸进行反冲，从而有效地平衡由于气体泄漏而导致的压力降低。假如这个阻止作用失效，那么第一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功时，压力会很容易的回到吸入压力，作用在第一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，对填料产生破坏。常见的破坏有切向环唇口折断，损害弹簧，崩口等。通常主要起密封作用的是切向环，所以减压环的减压效果如何，会直接影响到密封的效果及密封环的使用寿命。
3.3 填料函内低聚物较多
填料函内低聚物较多，有些较坚硬的粉未颗粒就像研磨剂一样，加剧了柱塞对填料的磨损，从而缩短了填料的使用寿命，同时也造成活塞杆的磨损。
3.4 填料盒与气缸端面的密封效果差
循环级压力高，温度高以及含硫化氢等腐蚀性物质容易造成橡胶老化、变硬而失去密封效用。同时因为介质为易燃、易爆和含有剧毒物质的氢气，所以应改为更为可靠的金属垫片。
3.5 填料与填料盒之间的轴向间隙偏小
安装说明书给出的填料与填料盒之间的轴向间隙为0.30～0.35 mm ， 而实测新环的间隙为0.21mm 。这样小的间隙在循环级高压、高温、高硫的工况下很容易使环在盒内活动不畅，甚至卡死，从而使密封环失效或磨损活塞杆。
4 整改和预防措施
将填料盒密封组合形式由切向环+无切口间隙的阻流环改为切向环+径向环（有切口间隙），径向环朝向气缸侧。
将三瓣直切口节流环改为具有内双螺旋沟槽、迷宫节流形式的整体式节流环。这样可以更好的节流降压还可以容纳部分粉粒，为后面的填料密封组合创造更好的密封环境。压缩机在运行期间，定期做氢气采样进行分析化验，保证氢气纯度，减少由于氢气中腐蚀气体和其它杂质的存在影响压缩机填料的密封寿命。将填料盒与气缸端面的橡胶“O ”型圈改为铝质或铜质密封垫片。
将填料研磨，使填料与填料盒之间的轴向间隙为0.30～0.35 mm，以防止填料因热膨胀出现卡涩而损坏失效。为保证密封环工作的可靠性，应当严格装配质量。
对密封盒的密封表面进行研磨，使研磨后各密封盒的密封表面粗糙度达到Ra 0.80 μm 的表面质量要求，并保证密封盒两端面的平行度误差不大于0.003 mm。用工艺轴检查或研磨密封圈内孔，使其与活塞杆接触面积达70%以上。严格按照安装顺序装配切向环，径向环和节流环，装配过程中必须保证各密封盒与填料环的轴向静间隙在0.30～0.35mm 之间。在盒体组装完后要用煤油做渗漏测试并检查水路是否畅通。在现场安装时要检查填料盒与活塞杆的垂直度。
5 结论
改造后的K1-101 循环级填料密封运行良好，改造前平均一个月就要维修一次，而改造后运行时间可达一万小时，大大降低了备件的消耗，减轻了劳动强度，取得了良好的经济效益和社会效益。同时此方案也可用于同工况的其它往复式压缩机的改造。
参考资料
1 中国石油化工集团公司人事部，中国石油天然气集团公司人事服务中心．石油化工设备维护检修规程［M ］．北京：中国石化出版社，2010．
2 郁有章．活塞式压缩机［M ］．北京：机械工业出版社，1982．
（责任编辑／陈军）
毕业设计(论文) 外文资料翻译
系 别： 专 业：
班 级： 姓 名： 学 号： 外文出处：
2015年02月27日
压缩机填料频繁泄漏原因分析及整改措施
胡海峰
（中国石化金陵石化有限责任公司烷基苯厂，南京210046）
摘要：对加氢装置的新氢-循环氢活塞式压缩机（k1-101）循环级汽缸填料频繁泄漏的情况，从结构原理和密封条件方面进行了研究，分析了影响压缩机汽缸填料失效的主要原因，并提出了相应的预防和整
改措施。
关键词：往复式压缩机；填料函；填料密封；泄漏
中图分类号：TH48 文献标识码：B 文章编号：1008－9500（2014）07－0061－03
2014-07-7 收稿日期：2014-05-12
在石油化工企业的众多设备中，往复式压缩机是装置的核心设备之一。它是将气体压缩从而提高气体压力并输送气体的机械。运转是否平稳直接影响着装置的运行和企业的经济效益。往复式压缩机的特点是压力范围大、效率高、适应性强，在石化及中小氮肥企业中广泛应用； 缺点是气流脉动大、易损件多、体积大、检修难度大等。
1 往复式压缩机填料密封环的结构及其作用
往复式压缩机填料密封环的作用是阻止气缸中的高压气体沿着活塞杆向外泄漏。它是压缩机中最重要的零件之一。它的组合方式、结构尺寸和装配的是否合理是造成填料泄漏的主要原因。
通常情况下，填料密封环由径向密封环、切向密封环及阻流环组成，它们从高压侧到低压侧依次排列。切向密封环是防止气体沿活塞杆轴向泄漏的主要部件，它由3 块弓形片组成，外圈的周向槽内装有镯形小弹簧圈， 弹簧圈将3 块弓形片箍紧，使之抱紧活塞杆，产生密封作用。为使弓形片在内圈受到磨损后仍能抱紧活塞杆，需在弓形片之间留有1.5~2.5 mm 的径向收缩间隙。正是由于这3 条收缩间隙的存在，给气体提供了沿径向及轴向泄漏的途径，所以需设置径向密封环。径向密封环设置在气体高压侧，由3 块扇形片组成，也由在外圈周向槽内的镯形小弹簧箍
紧，可以从轴向将切向密封环的3 条缝封住。在3 块扇形片之间，留有收缩间隙，以便扇形片内圈磨损后能够收缩抱紧在轴上。为使切向、径向密封环的3 条收缩间隙错开，在切向密封环的弓形片上固定定位销，并在径向环的扇形片上加工出相应的定位孔，而阻流环除了在两侧面起密封作用外，还起到保护高压侧密封环的作用，所以阻流环也称为支撑环或防挤出环。阻流环也称为支撑环或防挤出环。
2 填料密封环的工作原理
往复式压缩机填料密封环是一种动密封环，即只有在压缩机工作时才起密封作用，在停机或其他特殊情况下并不能起到密封作用。
当压缩机气缸端被压缩时，填料密封环由于受到气体力的作用靠向低压侧，气体从填料密封环与填料盒杯槽之间的轴向间隙和径向环的切口间隙中进入填料的外侧，在气体的作用下形成3 个密封面，分别是径向环与切向环切口错开形成密封面；切向环与活塞杆表面形成的密封面和切向环与杯槽侧面形成密封面， 这样就阻止了气体的泄漏，从而起到密封作用（图2 状态一）。当气缸吸气时、气体通过径向环的切口间隙部分回流进气缸，填料杯槽内的气体压力逐渐下降，这样就可以保证下一个压缩过程中， 填料密封环的前后建立起新的压差，使填料密封环再次形成3 个密封面，起到密封作用（图2 状态二）。
常用的填料密封环见图1，气缸工作状态见图2。
3 K1-101 填料密封泄漏的分析
K1-101 自从安装运行后循环级填料函就频繁泄漏，严重影响装置的安全生产。平均一个月不到就要检修一次， 在更换了新的填料环后也是如此。拆下检修时发现主要问题是密封环磨损、变形，填料函内有结垢物及粉粒结晶，活塞杆有磨损现象等。
分析其泄漏原因有以下几种。
3.1 部分密封盒的密封组合形式不合理
往复式压缩机填料类型一般分为3 种。即单作用环（径向环+切向环）、双作用环（切向环+切向环）和单作用环+阻流环（径向环+切向环+阻流环）。
厂家在部分密封环组合上的设计是密封环+无切口间隙的阻流环，阻流环在低压端，密封环在高压端。这种组合形式用在循环级不合适。
从装置反应后回到循环级重新压缩的氢气中含有硫化氢等杂质，在拆修时发现填料盒内有垢物活塞环有磨损现象，而且循环级压力较高，如果将起主密封作用的切向环直接面向高压气体就很容易造成切向环的快速失效。在它后面的是无切口间隙的阻流环组合，它与活塞杆之间留有间隙，其主要作用是保护和支撑密封环防止密封环被挤出。因此当前方的密封环失效后，高压气体就会从阻流环与活塞杆之间的间隙向后泄漏，这样填料函的泄漏就成为必然。
3.2 节流环选型不合理
节流减压环的主要作用就是在排气时节流高压侧的大部分压力，为后面的填料减轻负荷，减少填料的损坏。在活塞吸气时，能够阻止气体从密封环向气缸进行反冲，从而有效地平衡由于气体泄漏而导致的压力降低。假如这个阻止作用失效，那么第一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功时，压力会很容易的回到吸入压力，作用在第一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，对填料产生破坏。常见的破坏有切向环唇口折断，损害弹簧，崩口等。通常主要起密封作用的是切向环，所以减压环的减压效果如何，会直接影响到密封的效果及密封环的使用寿命。
3.3 填料函内低聚物较多
填料函内低聚物较多，有些较坚硬的粉未颗粒就像研磨剂一样，加剧了柱塞对填料的磨损，从而缩短了填料的使用寿命，同时也造成活塞杆的磨损。
3.4 填料盒与气缸端面的密封效果差
循环级压力高，温度高以及含硫化氢等腐蚀性物质容易造成橡胶老化、变硬而失去密封效用。同时因为介质为易燃、易爆和含有剧毒物质的氢气，所以应改为更为可靠的金属垫片。
3.5 填料与填料盒之间的轴向间隙偏小
安装说明书给出的填料与填料盒之间的轴向间隙为0.30～0.35 mm ， 而实测新环的间隙为0.21mm 。这样小的间隙在循环级高压、高温、高硫的工况下很容易使环在盒内活动不畅，甚至卡死，从而使密封环失效或磨损活塞杆。
4 整改和预防措施
将填料盒密封组合形式由切向环+无切口间隙的阻流环改为切向环+径向环（有切口间隙），径向环朝向气缸侧。
将三瓣直切口节流环改为具有内双螺旋沟槽、迷宫节流形式的整体式节流环。这样可以更好的节流降压还可以容纳部分粉粒，为后面的填料密封组合创造更好的密封环境。压缩机在运行期间，定期做氢气采样进行分析化验，保证氢气纯度，减少由于氢气中腐蚀气体和其它杂质的存在影响压缩机填料的密封寿命。将填料盒与气缸端面的橡胶“O ”型圈改为铝质或铜质密封垫片。
将填料研磨，使填料与填料盒之间的轴向间隙为0.30～0.35 mm，以防止填料因热膨胀出现卡涩而损坏失效。为保证密封环工作的可靠性，应当严格装配质量。
对密封盒的密封表面进行研磨，使研磨后各密封盒的密封表面粗糙度达到Ra 0.80 μm 的表面质量要求，并保证密封盒两端面的平行度误差不大于0.003 mm。用工艺轴检查或研磨密封圈内孔，使其与活塞杆接触面积达70%以上。严格按照安装顺序装配切向环，径向环和节流环，装配过程中必须保证各密封盒与填料环的轴向静间隙在0.30～0.35mm 之间。在盒体组装完后要用煤油做渗漏测试并检查水路是否畅通。在现场安装时要检查填料盒与活塞杆的垂直度。
5 结论
改造后的K1-101 循环级填料密封运行良好，改造前平均一个月就要维修一次，而改造后运行时间可达一万小时，大大降低了备件的消耗，减轻了劳动强度，取得了良好的经济效益和社会效益。同时此方案也可用于同工况的其它往复式压缩机的改造。
参考资料
1 中国石油化工集团公司人事部，中国石油天然气集团公司人事服务中心．石油化工设备维护检修规程［M ］．北京：中国石化出版社，2010．
2 郁有章．活塞式压缩机［M ］．北京：机械工业出版社，1982．
（责任编辑／陈军）