往復(fù)式壓縮機(jī)拉桿密封檢修技術(shù)課件

往復(fù)式壓縮機(jī)密封技術(shù)填料密封的結(jié)構(gòu)、原理、安裝及常見(jiàn)故障處理關(guān)鍵詞:壓縮機(jī)

填料

往復(fù)式

密封

故障診斷填料密封裝配示意圖填料盒結(jié)構(gòu)圖密封件示意圖常用的填料密封環(huán)填料與活塞配合實(shí)物圖填料密封的歷史填料密封又稱為壓蓋填料（GlandPackings）密封，俗稱盤根（Packings）。填料密封是最古老的一種密封結(jié)構(gòu)，在我國(guó)古代的提水機(jī)械中，就是用填塞棉花的方法來(lái)堵住泄漏的，世界上最早出現(xiàn)的蒸汽機(jī)也是采用這種密封形式的。而19世紀(jì)石油和天然氣開(kāi)采技術(shù)的生產(chǎn)與發(fā)展，使填料密封的材料有了新的發(fā)展。到了20世紀(jì)，填料密封因其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，價(jià)格不貴，來(lái)源廣泛而獲得許多工業(yè)部門的青睞。

填料密封主要用于機(jī)械行業(yè)中的過(guò)程機(jī)器和設(shè)備運(yùn)動(dòng)部分等動(dòng)密封，比如離心泵、壓縮機(jī)、真空泵、攪拌機(jī)、反應(yīng)釜的轉(zhuǎn)軸密封和往復(fù)泵、往復(fù)式壓縮機(jī)的柱塞或活塞桿，以及做螺旋運(yùn)動(dòng)閥門的閥桿與固定機(jī)體之間的密封。填料密封原理

填料裝入填料腔以后，經(jīng)壓蓋對(duì)它作軸向壓縮，當(dāng)軸與填料有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于填料的塑性，使它產(chǎn)生徑向力，并與軸緊密接觸。與此同時(shí)，填料中浸漬的潤(rùn)滑劑被擠出，在接觸面之間形成油膜。由于接觸狀態(tài)并不是特別均勻的，接觸部位便出現(xiàn)“邊界潤(rùn)滑”狀態(tài)，稱為“軸承效應(yīng)”；而未接觸的凹部形成小油槽，有較厚的油膜，接觸部位與非接觸部位組成一道不規(guī)則的迷宮，起阻止液流泄漏的作用，此稱“迷宮效應(yīng)”。這就是填料密封的機(jī)理。顯然，良好的密封在于維持“軸承效應(yīng)”和“迷宮效應(yīng)”。也就是說(shuō)，要保持良好的潤(rùn)滑和適當(dāng)?shù)膲壕o。若潤(rùn)滑不良，或壓得過(guò)緊都會(huì)使油膜中斷，造成填料與軸之間出現(xiàn)干摩擦，最后導(dǎo)致燒軸和出現(xiàn)嚴(yán)重磨損。

為此，需要經(jīng)常對(duì)填料的壓緊程度進(jìn)行調(diào)整，以便填料中的潤(rùn)滑劑在運(yùn)行一段時(shí)間流失之后，再擠出一些潤(rùn)滑劑，同時(shí)補(bǔ)償填料因體積變化所造成的壓緊力松弛。顯然，這樣經(jīng)常擠壓填料，最終將使浸漬劑枯竭，所以定期更換填料是必要的。此外，為了維持液膜和帶走摩擦熱，有意讓填料處有少量泄漏也是必要的。

往復(fù)式壓縮機(jī)填料原理的前言

往復(fù)式壓縮機(jī)填料密封環(huán)的作用是防止氣缸中的高壓氣體沿著活塞桿方向泄漏，它是壓縮機(jī)中最重要的零部件之一，也是壓縮機(jī)最主要的外泄漏途徑之一。通常情況下，我們常說(shuō)的填料密封環(huán)是一種動(dòng)密封環(huán)，即只有在壓縮機(jī)工作時(shí)才起密封作用（一般的壓力工況），而壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)或者其他特殊情況下，它并不能起密封作用。往復(fù)式壓縮機(jī)填料原理：往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)填料盒組件的狀態(tài)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析如上圖所示，狀態(tài)一為所需密封的工作氣缸端被壓縮時(shí)，填料密封環(huán)由于受氣體力的作用靠向低壓側(cè)，氣體從填料密封環(huán)與填料盒杯槽之間的軸向間隙和徑向環(huán)的切口間隙中進(jìn)入填料的外側(cè)，在氣體力的作用下形成三個(gè)密封面：徑向環(huán)與切向環(huán)切口錯(cuò)開(kāi)形成密封面、切向環(huán)與活塞桿表面形成密封面、切向環(huán)與杯槽側(cè)面形成密封面。這樣就阻止了氣體的泄漏，從而起到密封作用；當(dāng)氣缸吸氣時(shí)，氣體通過(guò)徑向環(huán)的切口間隙部分回流進(jìn)氣缸。密封盒內(nèi)壓力的變化過(guò)程在壓縮機(jī)的往復(fù)運(yùn)行周期內(nèi)：在壓縮階段，氣缸內(nèi)的高壓氣體作用在填料密封環(huán)上，在填料密封環(huán)前后形成壓差，各密封面在氣體壓差的作用下能夠很好的工作，氣體逐步泄漏到隨后的填料杯槽里并形成類似的密封形式，最終保證整個(gè)填料盒的密封效果；在吸氣階段，由于氣體通過(guò)填料密封環(huán)組中徑向環(huán)的切口回流到氣缸，填料杯槽內(nèi)的氣體壓力逐漸下降，因此這樣就可以保證在下一個(gè)壓縮過(guò)程中，填料密封環(huán)的前后又能建立起新的壓差，使填料密封環(huán)形成三個(gè)密封面，起到密封作用。因此，常用的填料密封環(huán)我們又可以稱為動(dòng)密封填料密封環(huán)，即在一定的壓差下，填料密封環(huán)在氣體力的作用下形成密封面，起到密封作用，這里的壓差指的是：作用在每一組填料密封環(huán)組上的動(dòng)壓力產(chǎn)生的壓差，而非靜壓力產(chǎn)生的壓差。靜壓工況下的填料密封而對(duì)于靜壓力產(chǎn)生的壓差即靜壓差則可以解釋如下（壓縮機(jī)非工作腔如平衡腔等類似的壓力形成的壓差、停機(jī)時(shí)的壓差等）：以上圖（二）為例，當(dāng)密封壓力為靜壓差工況下，剛開(kāi)始工作時(shí)靜壓力形成靜壓差使填料密封環(huán)向右側(cè)靠形成密封，與上述情況相似，氣體無(wú)法避免的要部分泄漏，隨后的幾組填料密封環(huán)也與第一組填料密封環(huán)相似部分泄漏；但由于是靜壓，即沒(méi)有吸氣過(guò)程，因此，高壓氣體無(wú)法回流，使填料一直處于泄漏狀態(tài)。同時(shí)，隨著時(shí)間的推移，第二個(gè)杯槽里的壓力隨著從第一個(gè)填料密封環(huán)的泄漏氣體的不斷增多，壓力不斷升高，逐漸形成與平衡腔相同的壓力，此時(shí)，由于第一組填料密封環(huán)前后沒(méi)有壓差，靠壓差來(lái)維持正常工作的填料密封環(huán)無(wú)法密封，也即相當(dāng)于第一組填料密封環(huán)不工作。在此后的幾組填料中也存在這個(gè)問(wèn)題，一直到最后一組填料密封環(huán)，氣體必然會(huì)通過(guò)填料大量泄漏。因此，在靜壓差的工況下，普通的填料密封環(huán)無(wú)法正常工作。綜上所述，建議主機(jī)廠在設(shè)計(jì)氣缸布局時(shí)，應(yīng)考慮避免軸側(cè)平衡腔的設(shè)計(jì)（即避免軸側(cè)靜壓力）。如果確實(shí)需要采用這種結(jié)構(gòu)，則必須考慮采用其它形式的填料密封。填料密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)基本理念填料與活塞桿摩擦熱的處理：良好的導(dǎo)熱能密封的延長(zhǎng)使用壽命。冷卻辦法一種是對(duì)填料盒的冷卻（填料盒通冷卻水），另一種為對(duì)活塞桿的冷卻（活塞桿內(nèi)通油冷卻）。第三種同時(shí)對(duì)密封盒和活塞桿進(jìn)行冷卻（注油）。在靠近氣缸的第一密封填料盒前安置一個(gè)節(jié)流環(huán)，可以分散氣流，以緩沖對(duì)于第一道密封環(huán)的沖擊。高壓填料設(shè)阻流環(huán)和活塞桿內(nèi)通油冷卻等。塑料密封環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程有磨損，必須考慮自動(dòng)補(bǔ)償，并提出用粉末冶金浸漬Du材料作為阻流環(huán)；應(yīng)考慮留有足夠的間隙以適應(yīng)熱膨脹系數(shù)大。對(duì)活塞桿跳動(dòng)：解決制造和安裝中應(yīng)注意同軸度至關(guān)重要。填料密封各部件的技術(shù)要求11.活塞桿：對(duì)活塞桿無(wú)損探傷檢查，不得有裂紋及其它缺陷，表面處理層完好（根據(jù)API618標(biāo)準(zhǔn)，所有的活塞桿，不管使用什么材料，都必須在填料和刮油環(huán)活動(dòng)區(qū)域連續(xù)鍍上抗磨損材料）；表面粗糙度為Ra0.8；橢圓度和錐度不大于0.02；組裝后水平及垂直方向跳動(dòng)不大于0.10；填料密封各部件的技術(shù)要求22.密封盒密封盒外徑與密封腔間隙一般為間隙配合，直徑間隙不大于1mm。密封盒底孔與拉桿間隙，一般為2-4mm。密封盒內(nèi)外端面與中心線的垂直度一般不大于0.03。密封盒端面表面光潔無(wú)劃痕，粗糙度Ra0.8。密封盒通油孔、冷卻水、通氣孔道暢通，無(wú)異物。填料密封各部件的技術(shù)要求4鎖閉環(huán)和密封環(huán)：密封圈與活塞桿接觸面積達(dá)70％以上，接觸點(diǎn)每平方厘米不少于4-5點(diǎn)。嚴(yán)禁用金剛砂研磨，組合式密封填料開(kāi)口不少于1mm。與活塞的配合一般不允許透光，就是透光，其間隙也不能超過(guò)0.03mm,各環(huán)平面的光潔度高達(dá)Ra0.8。密封環(huán)與鎖閉環(huán)開(kāi)口組裝時(shí)要相互錯(cuò)開(kāi)，并裝上防轉(zhuǎn)鎖。填料與填料盒要有軸向間隙，軸向間隙根據(jù)填料的厚度、材料而定，刮油環(huán)也一樣。填料密封各部件的技術(shù)要求4阻流環(huán)：裝在密封環(huán)與密封盒之間，其內(nèi)孔與拉桿之間一般有0.10mm左右的間隙，兩端面分別與密封環(huán)和密封盒貼緊。結(jié)構(gòu)上一般為整體環(huán)（如重整C1101），也有做成三瓣環(huán)的（三瓣之間的端面相互貼合，如重整C1901和加氫英格索蘭壓縮機(jī)）。其作用是為了防止密封環(huán)冷流變形，提高密封環(huán)的使用壽命。材料：加氫英格索蘭為特種金屬，重整C1901為銅，C1101為金屬環(huán)內(nèi)孔襯巴氏合金。填料密封各部件的技術(shù)要求5楔形環(huán)（WTPR）：一般安裝在填料函的最外側(cè)，作為低壓隔離氮?dú)獾拿芊猸h(huán)。因?yàn)榈獨(dú)鈮毫σ话愫艿?，氣體壓力無(wú)法保證普通密封環(huán)的密封性，這時(shí)另外增加一個(gè)楔形環(huán)，同時(shí)把鎖閉環(huán)的一端面也作成楔形，這樣楔形環(huán)在彈簧力的作用下會(huì)增加鎖閉環(huán)對(duì)拉桿的抱緊力，又會(huì)增加密封環(huán)與密封盒的貼緊力，從而提高了密封性能。填料密封各部件的技術(shù)要求7波形彈簧：其作用是預(yù)先給予鎖閉環(huán)和密封環(huán)一個(gè)軸向力，使密封環(huán)緊貼密封盒。正常工作時(shí)，密封環(huán)與密封盒的貼緊力主要是氣體壓力提供的。這種結(jié)構(gòu)的填料密封有一個(gè)缺點(diǎn)，密封的軸向間隙較大（也是它的優(yōu)點(diǎn)，即可以降低配件技術(shù)要求，節(jié)約成本），如果最內(nèi)側(cè)的密封盒內(nèi)未裝配減壓環(huán)，密封環(huán)本身的節(jié)流效果差，密封環(huán)將在密封盒內(nèi)軸向竄動(dòng)，波形彈簧被反復(fù)壓縮而疲勞斷裂，密封可靠性降低。重整C601、1301等壓縮機(jī)即為此結(jié)構(gòu)。填料密封的組裝前準(zhǔn)備工作檢查密封腔內(nèi)表面，要求表面清潔無(wú)裂紋。內(nèi)圓面橢圓度和錐度合適。精確測(cè)量密封腔和密封盒組件的軸向長(zhǎng)度，確保密封壓蓋能夠充分對(duì)填料盒進(jìn)行緊固。檢查油路、冷卻水路、保護(hù)氮?dú)馔ǖ?，確保潔凈和暢通。密封盒、節(jié)流環(huán)、波形彈簧、圓件、鎖閉環(huán)、密封環(huán)、阻流環(huán)、楔形環(huán)、密封圈、連接墊片等各部尺寸和形位公差等達(dá)到技術(shù)要求。典型填料密封裝配故障分析2拉桿偏磨1.拉桿彎曲度過(guò)大。2.氣缸橢圓度或錐度過(guò)大。3.密封壓蓋把偏。4.填料盒與拉桿的間隙過(guò)小。5.阻流環(huán)與密封盒內(nèi)徑間隙過(guò)大，與拉桿直徑間隙過(guò)小。6.填料函變形造成填料盒下沉。7.拉桿剛性差，受力后變形大。典型填料密封裝配故障分析3密封效果差1.密封盒組件與氣缸靜密封點(diǎn)不嚴(yán)。2.密封盒內(nèi)部件技術(shù)超標(biāo)。3.壓蓋把偏。4.拉桿跳動(dòng)過(guò)大或尺寸超標(biāo)。5.注油失效。典型填料密封裝配故障分析4密封壽命不長(zhǎng)1.密封組裝精度不好，或密封件耐磨性不好。2.壓縮機(jī)老化，各