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某公司正在使用的2D循环氢气空压机为对称平衡型两列双缸一级复动活塞式压缩机。在氢化反应制备氯硅烷生产中，它为整套系统运行提供氢气循环，为流化床设备中流态化反应提供气体动力，是整个装置系统的关键运转设备之一。但自从投入运行以来，经常出现润滑油发黑、变质并伴有介质外汤的问题。更有甚者，由于压缩机长期在恶劣的工况下运行，导致连杆大瓦、小瓦、主轴瓦等运转部件异常磨损加剧，进而使曲轴、十字头等磨损，既对设备造成损害又污染周围环境。
设计结构及原因分析
经过对异常问题仔细分析，发现润滑油变质及介质泄汤主要是因为机组填料密封失效，被压缩介质从失效点漏出，并且没有被及时排出系统，从而造成介质进入曲轴箱污染润滑油。拆检发现，机组填料密封环及活塞杆均磨损严重。
(1)设计结构
2D型循环氢气空压机活塞杆为贯穿式，每列气缸均安装有一组高压密封填料函〔见图一)，每组填料函由四组主密封及二组漏气密封构成，主填料密封环由径向密封环、切向密封环及节流环组成，它们从高压侧到低压侧依次排列;漏气密封环由两种不同规格的径向密封环及切向密封组成，排列在导气环外侧。在端盖处设有填料充氮口及填料排气口，通入的氮气与导气环相连，以阻挡气体的泄漏和带走漏出的气体，漏出的气体通过填料排气口排至回收系统，以保证设备及人身的安全。
(2)原因分析
①填料密封函结构设计问题，密封环数目设计偏少，不育逮到有效的密封作用，前端密封环损坏后即出现严重的泄汤现象;②密封环材质存在缺陷，密封性能不佳，机组运转过程中由于密封环与活塞杆摩擦产生热量，出现热膨胀现象，便密封环失去了原有的浮动性，使用寿命短:③介质中含有一定杂质微粒，在气缸中积聚后沿活塞杆进入密封圈内圈及密封圈之间密封面，使密封面之间的出现间隙，气体直接从间隙处流出:④压缩机氮气吹扫、保护工艺出现问题，不能将泄漏的介质及时排进回收系统，导致介质进入曲轴箱。
改进措施
针对原填料密封装置存在的问题，通过分析机组的结构特点、介质情况及运行参数，了解密封部件的实际运行状态，对填料密封系统的结构进行改进，主要包括;增设减压环、增加主密封环、改进漏气密封环及改善机组氮气吹扫、保护系统。
(1)为了降低高压气体对密封环的冲击负荷，减小密封环承受压力差，在靠近气缸侧增设一道减压环。改进后的减压环在靠近气缸侧表面开有卸压摺，进一步改善了减压效果;而减压环内圈采用多齿的迷宫密封结构。一方面，特殊的结构设计减少了气缸压缩腔脉冲压力对填料密封环的冲击，同时减少减压环与活塞杆的接触面积，减少摩擦热，限流效果显著。另一方面，还可以过滤掉体积较大的固体或顺粒状物质以免进入填料盒。
(2)密封环主要用来密封径向节流降压后的气体，在压缩机设计中，填料密封设计是一个重要环节，填料如果设计欠缺，将会使泄漏系数增大，这部分设计的好坏，直接影响到密封效果和便用寿命。}D型循环氢气空压机由于自身填料结构设计缺陷，单纯更换密封环很难有明显效果，只有从结构本身进行改进。①改进后的填料密封装置在原有结构形式的基础上增加三组主密封环，主密封环采用径向密封环、切向密封环、整体阻流环组合而成的高压密封环组。考虑到密封增加后，会加剧密封环与活塞杆摩擦产生的热量，降低密封便用寿命，同时填料函尺寸超出机体过长会造成悬臂效应，所以不宜过多增加主密封环数量。②由于增加了主密封环的数量，导气环及漏气密封环外移，为了尽量减小尺寸的变动，减少悬臂效应，将填料函端盖开设氮气通道后，取消导气环的设计。③漏气密封环采用径向密封环、切向密封环、切向密封环组合而成的中、高压密封环组结构设计，密封环材料选用具有多种填充物的聚四氟乙烯材料，同时，在径向密封环与填料盒之间设有多个弹簧，借助弹簧力，增强轴向密封效果，在较低的压力情况下也可以很好的密封。
(3)在生产中，由于压缩机入口气体中仍含有部分徽粒，随着活塞杆的往复运动，细小的微粒被带至气缸填料，随泄汤的气体及磨损的密封环粉末很快将泄漏气体排放管路堵塞，泄漏出的介质不能被及时排出系统，经填料沿活塞杆向外泄漏。为了解决这个问题，一方面，将氛气管径及漏气排气管径适当增大并将机体氮气接口扩大以增加氮气流量，及时将泄漏的介质排出系统；另一方面，在氮气进口管路上增设氮气减压阀和压力表，对进入填料函的氮气压力和流量进行有效控制，做到在现场能够及时调节。
改进效果
通过对循环氢气空压机填料密封函的改进，克服了此类氢气空压机存在的固有缺陷，并在实际使用过程中呈现出较大经济效益。
(1)延长检修周期，经过改进，填料密封环有效使用寿命显著延长:检修周期的延长，使得维修员工的劳动强度减少；
(2)节油效果明显，由于泄漏量明显减少并能及时排出系统，润滑油受到介质污染的机率降低，更换周期相应延长；
(3)降低了检修费用，由于介质泄漏的减少，压缩机运行工况得到改善，运转部件异常磨损的情况基本消除，使用寿命大大延长，减少了零部件的更换，仅此一项，每年可节约维修费用十余万元;
(4)现场环境得到改善，由于通过填料泄汤的介质能有效的排出系统，减少了外漏，消除了可撬气泄漏带来的安全险患，提高了机组运行的安全可靠性。
结束语
根据压缩机的检修记录，循环氢气空压机填料密封函经过改进后，机组整体运转时间明显延长，现场环境得到改善，消除了安全隐患口通过实践证明，此项改进是成功的。
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作者:德耐尔@德耐尔空压机 空压机修订日期：2012-02-01
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