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某公司正在使用的2D循環(huán)氫氣空壓機(jī)為對稱平衡型兩列雙缸一級復(fù)動活塞式壓縮機(jī)。在氫化反應(yīng)制備氯硅烷生產(chǎn)中，它為整套系統(tǒng)運(yùn)行提供氫氣循環(huán)，為流化床設(shè)備中流態(tài)化反應(yīng)提供氣體動力，是整個裝置系統(tǒng)的關(guān)鍵運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備之一。但自從投入運(yùn)行以來，經(jīng)常出現(xiàn)潤滑油發(fā)黑、變質(zhì)并伴有介質(zhì)外湯的問題。更有甚者，由于壓縮機(jī)長期在惡劣的工況下運(yùn)行，導(dǎo)致連桿大瓦、小瓦、主軸瓦等運(yùn)轉(zhuǎn)部件異常磨損加劇，進(jìn)而使曲軸、十字頭等磨損，既對設(shè)備造成損害又污染周圍環(huán)境。
設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及原因分析
經(jīng)過對異常問題仔細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)潤滑油變質(zhì)及介質(zhì)泄湯主要是因?yàn)闄C(jī)組填料密封失效，被壓縮介質(zhì)從失效點(diǎn)漏出，并且沒有被及時排出系統(tǒng)，從而造成介質(zhì)進(jìn)入曲軸箱污染潤滑油。拆檢發(fā)現(xiàn)，機(jī)組填料密封環(huán)及活塞桿均磨損嚴(yán)重。
(1)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)
2D型循環(huán)氫氣空壓機(jī)活塞桿為貫穿式，每列氣缸均安裝有一組高壓密封填料函〔見圖一)，每組填料函由四組主密封及二組漏氣密封構(gòu)成，主填料密封環(huán)由徑向密封環(huán)、切向密封環(huán)及節(jié)流環(huán)組成，它們從高壓側(cè)到低壓側(cè)依次排列;漏氣密封環(huán)由兩種不同規(guī)格的徑向密封環(huán)及切向密封組成，排列在導(dǎo)氣環(huán)外側(cè)。在端蓋處設(shè)有填料充氮口及填料排氣口，通入的氮?dú)馀c導(dǎo)氣環(huán)相連，以阻擋氣體的泄漏和帶走漏出的氣體，漏出的氣體通過填料排氣口排至回收系統(tǒng)，以保證設(shè)備及人身的安全。
(2)原因分析
�、偬盍厦芊夂Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題，密封環(huán)數(shù)目設(shè)計(jì)偏少，不育逮到有效的密封作用，前端密封環(huán)損壞后即出現(xiàn)嚴(yán)重的泄湯現(xiàn)象;②密封環(huán)材質(zhì)存在缺陷，密封性能不佳，機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)過程中由于密封環(huán)與活塞桿摩擦產(chǎn)生熱量，出現(xiàn)熱膨脹現(xiàn)象，便密封環(huán)失去了原有的浮動性，使用壽命短:③介質(zhì)中含有一定雜質(zhì)微粒，在氣缸中積聚后沿活塞桿進(jìn)入密封圈內(nèi)圈及密封圈之間密封面，使密封面之間的出現(xiàn)間隙，氣體直接從間隙處流出:④壓縮機(jī)氮?dú)獯祾摺⒈Ｗo(hù)工藝出現(xiàn)問題，不能將泄漏的介質(zhì)及時排進(jìn)回收系統(tǒng)，導(dǎo)致介質(zhì)進(jìn)入曲軸箱。
改進(jìn)措施
針對原填料密封裝置存在的問題，通過分析機(jī)組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、介質(zhì)情況及運(yùn)行參數(shù)，了解密封部件的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，對填料密封系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，主要包括;增設(shè)減壓環(huán)、增加主密封環(huán)、改進(jìn)漏氣密封環(huán)及改善機(jī)組氮?dú)獯祾�、保護(hù)系統(tǒng)。
(1)為了降低高壓氣體對密封環(huán)的沖擊負(fù)荷，減小密封環(huán)承受壓力差，在靠近氣缸側(cè)增設(shè)一道減壓環(huán)。改進(jìn)后的減壓環(huán)在靠近氣缸側(cè)表面開有卸壓摺，進(jìn)一步改善了減壓效果;而減壓環(huán)內(nèi)圈采用多齒的迷宮密封結(jié)構(gòu)。一方面，特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)減少了氣缸壓縮腔脈沖壓力對填料密封環(huán)的沖擊，同時減少減壓環(huán)與活塞桿的接觸面積，減少摩擦熱，限流效果顯著。另一方面，還可以過濾掉體積較大的固體或順粒狀物質(zhì)以免進(jìn)入填料盒。
(2)密封環(huán)主要用來密封徑向節(jié)流降壓后的氣體，在壓縮機(jī)設(shè)計(jì)中，填料密封設(shè)計(jì)是一個重要環(huán)節(jié)，填料如果設(shè)計(jì)欠缺，將會使泄漏系數(shù)增大，這部分設(shè)計(jì)的好壞，直接影響到密封效果和便用壽命。}D型循環(huán)氫氣空壓機(jī)由于自身填料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷，單純更換密封環(huán)很難有明顯效果，只有從結(jié)構(gòu)本身進(jìn)行改進(jìn)。①改進(jìn)后的填料密封裝置在原有結(jié)構(gòu)形式的基礎(chǔ)上增加三組主密封環(huán)，主密封環(huán)采用徑向密封環(huán)、切向密封環(huán)、整體阻流環(huán)組合而成的高壓密封環(huán)組�？紤]到密封增加后，會加劇密封環(huán)與活塞桿摩擦產(chǎn)生的熱量，降低密封便用壽命，同時填料函尺寸超出機(jī)體過長會造成懸臂效應(yīng)，所以不宜過多增加主密封環(huán)數(shù)量。②由于增加了主密封環(huán)的數(shù)量，導(dǎo)氣環(huán)及漏氣密封環(huán)外移，為了盡量減小尺寸的變動，減少懸臂效應(yīng)，將填料函端蓋開設(shè)氮?dú)馔ǖ篮�，取消�?dǎo)氣環(huán)的設(shè)計(jì)。③漏氣密封環(huán)采用徑向密封環(huán)、切向密封環(huán)、切向密封環(huán)組合而成的中、高壓密封環(huán)組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，密封環(huán)材料選用具有多種填充物的聚四氟乙烯材料，同時，在徑向密封環(huán)與填料盒之間設(shè)有多個彈簧，借助彈簧力，增強(qiáng)軸向密封效果，在較低的壓力情況下也可以很好的密封。
(3)在生產(chǎn)中，由于壓縮機(jī)入口氣體中仍含有部分徽粒，隨著活塞桿的往復(fù)運(yùn)動，細(xì)小的微粒被帶至氣缸填料，隨泄湯的氣體及磨損的密封環(huán)粉末很快將泄漏氣體排放管路堵塞，泄漏出的介質(zhì)不能被及時排出系統(tǒng)，經(jīng)填料沿活塞桿向外泄漏。為了解決這個問題，一方面，將氛氣管徑及漏氣排氣管徑適當(dāng)增大并將機(jī)體氮?dú)饨涌跀U(kuò)大以增加氮?dú)饬髁�，及時將泄漏的介質(zhì)排出系統(tǒng)；另一方面，在氮?dú)膺M(jìn)口管路上增設(shè)氮?dú)鉁p壓閥和壓力表，對進(jìn)入填料函的氮?dú)鈮毫土髁窟M(jìn)行有效控制，做到在現(xiàn)場能夠及時調(diào)節(jié)。
改進(jìn)效果
通過對循環(huán)氫氣空壓機(jī)填料密封函的改進(jìn)，克服了此類氫氣空壓機(jī)存在的固有缺陷，并在實(shí)際使用過程中呈現(xiàn)出較大經(jīng)濟(jì)效益。
(1)延長檢修周期，經(jīng)過改進(jìn)，填料密封環(huán)有效使用壽命顯著延長:檢修周期的延長，使得維修員工的勞動強(qiáng)度減少；
(2)節(jié)油效果明顯，由于泄漏量明顯減少并能及時排出系統(tǒng)，潤滑油受到介質(zhì)污染的機(jī)率降低，更換周期相應(yīng)延長；
(3)降低了檢修費(fèi)用，由于介質(zhì)泄漏的減少，壓縮機(jī)運(yùn)行工況得到改善，運(yùn)轉(zhuǎn)部件異常磨損的情況基本消除，使用壽命大大延長，減少了零部件的更換，僅此一項(xiàng)，每年可節(jié)約維修費(fèi)用十余萬元;
(4)現(xiàn)場環(huán)境得到改善，由于通過填料泄湯的介質(zhì)能有效的排出系統(tǒng)，減少了外漏，消除了可撬氣泄漏帶來的安全險患，提高了機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性。
結(jié)束語
根據(jù)壓縮機(jī)的檢修記錄，循環(huán)氫氣空壓機(jī)填料密封函經(jīng)過改進(jìn)后，機(jī)組整體運(yùn)轉(zhuǎn)時間明顯延長，現(xiàn)場環(huán)境得到改善，消除了安全隱患口通過實(shí)踐證明，此項(xiàng)改進(jìn)是成功的。
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作者:德耐爾@德耐爾空壓機(jī) 空壓機(jī)修訂日期：2012-02-01
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