往復式壓縮機填料密封國產化改造

王健

（延長石油延安石油化工廠，陜西延安727406）

往復式壓縮機填料密封國產化改造

王健

（延長石油延安石油化工廠，陜西延安727406）

往復式壓縮機填料密封裝置工作原理，對壓縮機填料進行國產化改造過程中出現(xiàn)的問題進行分析、處理，國產化改造的完成，填料密封備件的訂貨及其采購周期縮短，維修費用降低。

往復式壓縮機；填料密封；國產化；泄漏處理

0 前言

7臺往復式壓縮機，其中單級壓縮2臺、兩級壓縮5臺，用于對裝置生產所需氫氣進行增壓、循環(huán)，是生產裝置的關鍵設備。壓縮機填料密封均采用賀爾碧格生產的進口填料密封環(huán)，由于進口填料密封環(huán)采購、生產周期長，價格昂貴，影響設備的平穩(wěn)長周期運行，決定對往復式壓縮機填料密封裝置進行國產化改造。

1 填料密封裝置的結構及工作原理

（1）基本結構。往復式壓縮機填料密封裝置的作用是密封氣缸內氣體，防止其沿活塞桿方向向外泄漏，是壓縮機中最重要的部件之一，也是壓縮機最主要的外泄漏途徑之一。填料密封裝置通常由幾種填料環(huán)組成，分別由多組填料環(huán)共同組合成一整套填料密封環(huán)，放置于填料函內（圖1），成為一套填料密封裝置，并根據需要設置潤滑、冷卻、保護氣和漏氣排放。

（2）工作原理。填料密封裝置的主要部件為填料環(huán)，填料環(huán)的工作原理是氣體從軸向間隙和徑向間隙進入填料盒的杯槽內，氣體壓力使填料環(huán)分別與活塞桿表面及杯槽端面形成密封。當氣體壓力不存在時，彈簧力作用在填料環(huán)上，將環(huán)瓣圍繞著活塞桿組合在一起。填料環(huán)組在杯槽中可以自由浮動，用來補償活塞桿的徑向跳動。密封環(huán)之間用銷/孔結構固定相對位置，切向環(huán)的切口間隙被徑向環(huán)覆蓋，封閉泄漏路徑（圖2）。

填料環(huán)一般分為節(jié)流環(huán)、主密封環(huán)（徑向環(huán)、切向環(huán)、阻流環(huán)），漏氣回收環(huán)（切向環(huán)），它們由高壓側至低壓側排列，分別由一組或幾組共同組合成一整套填料密封環(huán)（圖3）。其中節(jié)流環(huán)用于高壓高轉速工況，主要起到節(jié)流減壓作用，使后面各道密封環(huán)承受的氣體壓力減小，同時在吸氣過程中阻止氣體從填料函快速膨脹流回氣缸。主密封環(huán)中徑向環(huán)及切向環(huán)起密封作用，阻流環(huán)用于高溫高壓的場合，防止非金屬密封環(huán)產生蠕變。漏氣回收環(huán)主要在靜態(tài)下防止缸內氣體外漏。

2 填料國產化過程中出現(xiàn)的問題及解決方法

由于進口填料采購價格昂貴，采購周期長等因素，決定對填料進行國產化改造。經過生產廠家多次對壓縮機進口填料密封進行測繪，統(tǒng)一進行招標采購，技術部門嚴把技術關，最終決定了國產化填料的生產廠家為溫州昌隆有限公司，在檢修中對其中的重整氫氣增壓機更換國產化填料密封進行試運行。

2.1 問題及原因分析

氫氣增壓機為4列2級對動平衡型，各列氣缸水平布置并分布在曲軸兩側，入口壓力0.55 MPa，排氣壓力2.3 MPa。在國產化填料的試運行過程中，機組出現(xiàn)了填料密封泄漏，導致氣缸內氫氣少量沿漏氣回收管線漏至氣體回收罐，對機組的安全運行造成了隱患。生產廠家會同車間技術人員在現(xiàn)場對填料泄漏原因進行排查分析。

圖1 填料密封裝置

圖2 密封環(huán)原理圖

圖3 填料環(huán)結構

（1）填料設計缺陷及材料問題。由于同型號機組進口填料密封使用正常，經與生產廠家溝通確認，生產的國產化填料嚴格按照進口填料的測繪尺寸、使用材料進行制造，排除了這方面原因。

（2）填料冷卻水堵塞會使填料密封溫度過高，導致密封失效。經檢查冷卻水流道暢通，冷卻效果良好

（3）檢查填料密封與活塞桿間隙，填料環(huán)與填料函間隙，活塞桿跳動是否正常。填料密封裝置各個部位的安裝間隙不合適工藝要求是造成填料泄漏的主要原因。經過對機組各裝配參數的仔細檢查，發(fā)現(xiàn)填料環(huán)徑向間隙較小，是填料泄漏的原因之一。

（4）安裝方法。檢查填料密封各部件的安裝是否正確。由于沒有詳細的進口填料裝配圖，通過咨詢廠家并對比同型號填料，對泄漏填料進行拆解檢查，發(fā)現(xiàn)填料主密封環(huán)安裝順序出現(xiàn)錯誤，是填料密封泄漏的主要原因之一。

2.2 解決措施

檢修單位對泄漏的填料密封裝置進行重新拆解，打磨，按正確的方式進行安裝，并保證各部位間隙在工藝要求范圍內。安裝完成后，機組試運行正常，填料無泄漏。

3 國產化效果

國產化填料密封裝置在部分機組運行一個檢修周期（約8000 h）后，無泄漏情況發(fā)生，往復壓縮機進口填料的國產化改造取得了成功。國產化改造的效果是：①縮短了填料密封備件的訂貨及其采購周期。填料國產化后，壓縮機填料備件的采購周期由原來的8～10個月縮短為5個月左右，備件的及時采購有力的保障了設備的平穩(wěn)運行。②節(jié)省了大量資金。進口填料密封每套約5.5萬元，國產后填料密封每套約3萬元，每臺往復壓縮機一次檢修更換4套填料密封，每臺機組每次檢修節(jié)省費用約10萬元。

［1］莫才頌，吳海智.加氫裂化裝置往復壓縮機填料密封故障分析與改造[J].潤滑與密封，2012，37（5）：99-102.

［2］劉尚明.超高壓往復式壓縮機填料密封的失效及其對策[J].化工裝備技術，2016（1）.

［3］榮秀龍，喬光輝，賴朝喜.加氫裂化新氫機填料密封泄漏的故障分析及改進措施[J].壓縮機技術，2013（5）：63-65.

〔編輯 李波〕

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.01.43