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1、第22卷第4期江漢石油科技V0J．22No．42012年12月JIANGHANPETROLEUMSCIENCEANDTECHN0LOGYDec．20l2往復(fù)壓縮機軸端平衡腔結(jié)構(gòu)填料函失效原因分析黎周麟盥(江漢石油鉆頭股份有限公司壓縮機分公司，湖北武漢4士30040)士摘要：填料函密封的氣體為氣缸內(nèi)的氣體，而這些氣體因為活塞的往復(fù)運動，不斷地重復(fù)著“膨脹吸氣壓縮排氣”的過程。因而填料函密封的氣體壓力在吸氣壓力與排氣壓力之間有規(guī)律地波動。對用戶現(xiàn)場一些軸端平衡腔壓縮機結(jié)構(gòu)進(jìn)行了剖析，分析指出靜壓密封的技術(shù)難點，指出往復(fù)壓縮機主機設(shè)計時要盡可能避免軸側(cè)平衡腔結(jié)構(gòu)的設(shè)計
2、，以典型的單作用填料密封為例，分析靜壓密封填料函失效的原因．關(guān)鍵詞：往復(fù)壓縮機；反向角；平衡腔；靜壓密封往復(fù)壓縮機中填料函的作用是密封氣體，防止條件的變化，導(dǎo)致機組動力性能計算無反向角，其沿活塞桿方向泄漏。一般情況下，填料函密封的影響了機組十字頭銷運行的可靠性，有時不得已將氣體為氣缸內(nèi)的氣體，而這些氣體因為活塞的往復(fù)機組軸端改為平衡腔(軸端無進(jìn)／排氣氣閥，軸端氣運動，不斷地重復(fù)著“膨脹吸氣壓縮排氣”的過腔與蓋端排氣腔直連)，這時氣缸軸端內(nèi)的氣體沒程。因而填料函密封的氣體壓力在吸氣壓力與排氣有壓力波動，或壓力波動較小，這就是靜壓密封，壓力之間有規(guī)律地波動。但在用戶
3、現(xiàn)場，由于1況靜壓密封往往造成填料函的過早失效，故在設(shè)計階}玲lT環(huán)R環(huán)圖1壓縮機填料布置示意圖段就要充分考慮變工況條件下機組運行的町靠性，作者簡介：黎周麟，l988年畢業(yè)于承德高級石油專盡量避免靜壓密封結(jié)構(gòu)設(shè)計，以典型的單作用填料科學(xué)校機械制造專業(yè)。工程師，現(xiàn)在江漢石油鉆頭股份密封為例，分析靜壓密封填料函失效的原因。有限公司武漢壓縮機分公司從事壓縮機設(shè)計T作?！?2·江漢石油科技第22卷l單作用填料函的密封原理p<，，即，<<．填料在氣體力及摩擦力研的共同作用下，緊緊貼在r作面2上：，有效地阻止一般情況是相對靜壓密封來說的，即氣缸內(nèi)正了氣體沿活塞桿方向向外泄漏
4、。常裝有吸／排氣氣閥，存在吸，{j}氣過程：圖1為常見反之，當(dāng)活塞桿向蓋側(cè)運動時，隨著缸內(nèi)容積填料的布置型式，根據(jù)壓縮介質(zhì)、壓力、溫度，轉(zhuǎn)不斷增大，缸內(nèi)高壓殘留氣體因膨脹而壓力降低。速／行程等丁況參數(shù)的不同。町能需要增加減壓環(huán)、杯槽i內(nèi)氣體壓力P，也隨之降低，從而會不斷地回流漏氣，氮氣密封環(huán)等。到氣缸內(nèi)(如圖3所示)，此時I作面2形成的軸向圖l中所示的單作用填料由?片徑向切¨環(huán)密封效果會逐步降低；在填料脫離J作面2之前．(R環(huán))和一片切向切口環(huán)(T環(huán))通過銷釘組合而P保持不變。氣體力，，及摩擦力更會逐步克服成，從而使R環(huán)的每～瓣正好遮擋T環(huán)的切門。不斷降低的，從
5、而使填料脫離T作面2，貼向r作安裝時，必須使R環(huán)朝向氣缸側(cè)，即R環(huán)直面面l氣體壓力。對于其中的某一組填料：氣缸側(cè)的壓力定義為，氣體作用于R環(huán)正面形成的軸向力定義為；軸側(cè)泄漏氣體形成的壓力(即該組填料的背壓)定義為該氣體力作用于T環(huán)背面形成的軸向力定義為；由于氣體力使填料抱緊活塞桿而形成的摩擦力定義為。當(dāng)活塞桿向軸側(cè)運動時，氣缸內(nèi)的氣體由于被壓縮，壓力不斷升高，高壓氣體通過活塞桿和填料盒的徑向間隙以及填料與填料盒之間的軸向間隙進(jìn)活塞桿運動方向入到杯槽內(nèi)(如圖2所示)。圖3杯槽i內(nèi)氣體回流入氣缸作面3側(cè)活塞桿運動方向活塞桿運動療向圖2高壓氣體進(jìn)入填料盒形成密封圖4杯
6、槽i+1內(nèi)氣體回流入氣缸第i組填料在活塞桿的帶動下首先與工作面2貼合，隨后因氣體力的作用，在活塞桿與填料內(nèi)孔此刻杯槽i+l中泄漏的氣體便會沿著R環(huán)的三個間、T環(huán)背面與工作面2間形成密封。徑向切口，不斷流向氣缸(如圖4所示)，杯槽由于填料不可能做到完全密封，因此高壓氣體i+l內(nèi)的氣體力也不斷降低，這就保證了在下一個行通過每一組填料便會產(chǎn)生一定壓力降；研究表明所程中>+能夠維持并很早就得以建立。因此，單有填料中總是第一組填料承受最大壓力降．因此作用環(huán)在這一過程中是不起密封作用的。第4期黎周麟：往復(fù)壓縮機軸端平衡腔結(jié)構(gòu)填料函失效原因分析2靜壓工況下(平衡腔)的填料函的
7、因為任何填料隨著活塞桿的往復(fù)運動，都廠存或多或少的泄漏，時間越長泄漏的氣體聚積越多．密封壓力盥就越高，這就意味著工作面2上填料與靜壓．況下，當(dāng)活塞桿向軸側(cè)運動時(相當(dāng)于槽的壓緊力越低，當(dāng)，接近『日寸(填料兩側(cè)已無法氣缸的壓縮過程)，填料的密封形成與“單作用填形成有效的軸向壓差)，在摩擦力作用下，填料料函的密封原理”相同。但問題的關(guān)鍵在于，當(dāng)活很容易就隨著活塞桿運動脫離工作面2，于是氣體塞桿向蓋側(cè)運動時，由于氣缸內(nèi)不存在膨脹及吸氣pf立即充滿杯槽i+1，從而使填料i失去作用，填料過程，缸內(nèi)氣體壓力保持不變，杯槽i，杯槽i+l?隨著活塞桿運動時而懸浮于杯槽當(dāng)中，時而
8、貼于工內(nèi)氣體無法回流人氣
