本文对中石化武汉分公司活塞式压缩机的填料密封进行分析，介绍了填料密封的形式。同时，本文还对填料密封失效的故障进行分析，并提出了解决方案，为保证设备正常运行提供了理论依据。

活塞式压缩机用途广泛，由于它可以实现多级压缩，适用于高压低流量的工作性质。大型活塞式压缩机逐步得到了广泛应用，特别是在1996年后加氢制氢车间和重整车间的建立，活塞式压缩机已经成为关键的设备。

目前武汉分公司的活塞式压缩机主要是氢压机和混合石油气体压缩机，工作介质均为易燃、易爆及有毒有害气体，因此压缩机填料密封的可靠性，就决定了设备正常运行的安全性和平稳性。由于公司对大型活塞式压缩机的安装和维修经验较少，且各类型的压缩机的填料形式各不相同，因此在填料密封的维护中存在一定的困难。针对以上问题，下文对武汉分公司各类型活塞式压缩机填料密封的形式及原理进行系统介绍，并对填料密封的失效进行分析，提出了解决方案。

填料密封的形式

目前用于武汉分公司的活塞式压缩机的密封均为平面密封，其填料函主要包括：1个起限流作用的减压环；阻止气流泄漏到排气孔的几组密封环；1个排气控制环，阻止气流从排气孔泄漏到隔离室。排气控制环与填料减压环的形式基本一致，因此密封环的形式是其主要区分点。其主要部件为减压环和密封环。

减压环的作用是限制或控制泄漏的气流，主要起节流减压作用。在吸气冲程中阻止气体从填料函中快速膨胀流回气缸，气缸的压力迅速降低到吸入压力，填料盒中的气体就有反向流回气缸的趋势。如果没有任何节流限制，密封环就会爆开，造成密封环过早失效或磨损。

减压环主要有两种形式即P型和PA型（如图1），目前均使用的减压环均为P型，因为P型减压环的节流孔在环的端口处有间隙。在活塞式压缩机中的密封填料环的形式是BT、BD、BTR、TR型。

BT型密封环（如图2）是单作用环，只能密封一侧的压力。它是由一个径向切口环（置于高压侧）和一个切向切口环组成。径向切口环缚于活塞杆上时切口仍留有间隙，以便压缩机运行时高压气体导入填料室内，利用高压气体压紧填料。此外，径向切口环和切向切口环利用定位销确定相互位置，为了保证密封，各切口相互错开一定角度，以阻止气体从填料环通过，并利用两种密封环贴合的平面防止密封轴向泄漏。另外，为保证填料环的密封作用，两个环与活塞杆需配合良好。

BD型密封环（如图3）为双作用填料环，可以密封两个方向的压力，由两个对接的切向切口环组合在一起，切口间隙相互覆盖，并用定位销确定连接位置，以阻止气体泄漏。

BTR型密封环（如图4）由非金属填料环和金属刚性环组成。BTR型密封环适用于压力较高的压缩机上，刚性环是径向切口的形式，刚性环端口的间隙为零，其内径比活塞杆稍大，在压力的作用下不抱紧活塞杆（或轻微的夹紧活塞杆），目的是防止非金属的填料被挤出。刚性环的作用就是减缓切向切口环与填料盒之间的直接撞击，延长其使用寿命。此外，刚性环通过与活塞杆的轻微接触协助将活塞杆表面的热量带走。

TR型密封环（如图5）实际上是BTR型密封环的变种，结合了切向环和径向环的特点，既起到高压气的导入作用，又起到轴向的密封作用，且由于切向环和径向环做在同一个环上，可减少一个泄漏点。另外，由于该密封只有两个环，轴向尺寸较小，当密封压力较高时，可通过增加填料盒的形式，减小泄漏量。

密封泄漏故障分析及改进措施

由于填料环的内圈与活塞杆紧密贴合，在装置高速运转时，填料密封环与活塞杆之间会产生摩擦，同时产生大量摩擦热，造成局部温度过高，在靠近压缩机气缸侧填料密封环的温度要远高于机身侧温度，易导致填料密封环的损坏，从而造成泄漏。为了解决由于摩擦热导致密封环失效，可通过改进密封结构，将一部分气体引入到活塞杆表面，有效降低密封环对活塞杆的比压，防止密封环的磨损失效。此外，密封环的材料采用填充四氟，并适量增加铜粉及纤维的含量，增加导热及耐磨性。

除以上原因外，填料密封的泄漏及改进主要还包括以下几个方面：

填料函体的垫圈

填料函体的垫圈一般采用较软的金属或者O型圈作为密封垫，由于机身密封面的破坏以及安装时用力不均易造成垫圈破损，从而导致密封介质从填料函体外侧泄漏到中体腔中，造成中体和放空管线的温度异常升高。针对以上情况，通过更换配件及正确的安装即可消除。

填料盒端面

在进行填料的安装时，要求切向切口环必须平贴填料盒沟槽的侧面，通常由于填料盒的密封面上存在缺陷或整个填料盒与活塞杆的垂直度存在偏差，从而导致密封泄漏。为了避免这些情况下的密封失效，可通过研磨填料盒的密封表面，以及调整填料函螺栓的方法解决。

填料环

填料环是引起密封泄漏的最主要因素，填料环的泄漏可分为以下几个方面：

密封环安装顺序错误；

密封环轴向间隙控制不到位，造成运行中温度升高，密封环轴向膨胀，在填料盒中被卡死，切向切口环密封失效；

填料密封环本身的表面抛光不理想，密封环的内孔与活塞杆的贴合不佳，导致泄漏。一般可通过对密封面内孔研磨，以改善密封面的贴合程度，消除泄漏。

填料盒之间的密封圈

由于填料盒之间的密封圈在安装时的剪切作用或密封圈老化，造成密封介质气体串到冷却水中，影响密封效果。可通过观察填料冷却水视镜，若出现气泡，说明密封圈存在缺陷，通过更换密封圈即可消除。

填料盒与活塞杆对中不佳

在检查填料泄漏时，填料盒与活塞杆的对中问题经常被忽略，不对中造成切向切口环与填料盒沟槽侧面间存在偏角，导致泄漏。为了校正填料盒与活塞杆的不对中，通过调整填料函体的螺栓，施以适当力矩使其与活塞杆对中；或通过调整滑道的调整垫片使活塞杆与填料盒对中。若安装时造成汽缸与滑道同心度偏差，则通过调整汽缸支撑来调节同心度，以解决泄漏问题。

外部辅助系统对密封效果的影响

冷却水

温度的变化导致填料环和活塞杆、填料环和填料盒、填料环各瓣本身相对位置的变化，当相对位置发生改变时易造成泄漏。由于摩擦热造成填料环的温度升高，从而导致填料环的内孔发生变形而脱离活塞杆，或导致填料环在切向切口处分离。此外，活塞杆由于摩擦受热不均导致弧形弯曲，其影响对中。另外，活塞杆长期在高温的状态下运行时，会加剧其磨损，最终导致泄漏。因此，保证填料密封冷却水的通畅及适当的流速，对保证设备安全运行具有重要意义。

注油量的影响

填料密封的注油量太少会造成填料运行中润滑效果不佳，填料环磨损较快，注油量太多，会造成磨损的填料和润滑油形成大量的油泥，导致润滑情况的恶化。因此，必须严格控制注油量。

漏气回收系统

填料密封泄漏的介质通过漏气回收管线排走，如果管线出现堵塞现象，便会造成管线憋压，泄漏介质反串，引起填料泄漏的情况。因此，必须保证漏气回收系统的通畅。