无油润滑压缩机密封不良故障分析及处理方法
发布时间:2008-5-12 0:12:57
在活塞压缩机中，无油润滑压缩机多种多样，对机器造成的危害程度也各不相同，在零部件相对润滑的部位，如活塞环与气缸、主轴承、连杆大头轴瓦、连杆小头衬套都需要润滑，在润滑过程中，容易发生零部件失效、堵塞、密封不良等多种故障，作为压缩机用户，应该找出其故障原因，设计相关的防止故障的措施，确保压缩机的安全运行。
活塞式无油润滑压缩机的安装、维护与故障分析等基本上和有油润滑压缩机基本相同。不同的地方是无油润滑采用的是固体润滑（如填充PTFE、金属氧化物、软金属等）的活塞环、导向环和填料（填料指成形的密封环）这些零部件的故障将直接影响压缩机的性能。
现将其容易产生密封不良的原因、故障现象及处理方法列举如下供参考： 导向（支承）环磨损严重导致的密封不良
凡是使用PTFE材料制造活塞环的无油润滑活塞，都应使用与活塞环相同材质制造的导向环，又名支承环。其功能是防止活塞与气缸镜面直接接触而磨损，并具有导向作用，同时大队卧式或角度式压缩机气缸起到支承活塞和活塞杆重力的作用。如果导向环安装在活塞头部位置，活塞进至止点时导向环可越出活塞行程，部分进入气阀阀孔通道。无切口整圈导向环允许有2/3环宽越出；有切口整圈导向环允许有1/3环宽越出。由导向环引起的密封不良的故障原因及处理方法如下： 故障：
1）导向环比压较大；2）置于活塞端部的异向环受到的气体作用力较大，引起了活塞环的作用；3）设备本身的同心度不是最佳，导致了导向环形成了偏磨；4）气缸镜面粗糙度太高或太低、有拉毛、腐蚀等现象都会影响导向环磨损，从而导致密封不良。 处理方法：
1）加大导向环轴尺寸，使重力比压保持在0.05MPa以下；2）在导向环上开卸荷槽或卸荷孔；3）调整设备的安装精度；4）修整气缸镜面，要让其粗糙度比有油润滑压缩机低一级，一般设置在1.25－0.63μm之间较为合适。
对于已经磨损的导向环，若还想继续使用，可采取如下方法处理：
1）沿轴向磨损较均匀的环，可以在其内径和环槽之间垫以适当厚度的铜垫或者铝垫，将环的外圆扩大至磨损前的尺寸，即可继续使用；2）将已磨损的导向环转180°，使已磨损部分转到卧式气缸的上半部，即可继续使用。
活塞环破损或者密封不良
活塞环是密封活塞与气缸间隙的零件，另外还有布油（即润滑油）和导热的作用。在活塞压缩机的运行过程中有很重要的作用，一般由PTFE材料制造而成。活塞环安装在环槽内，工作时外面面紧贴气缸镜面，低压侧端面紧贴环槽侧面上，由此阻塞间隙、密封气体。但是，活塞环有切口，气体还可以通过切口泄漏，因此活塞上常常同时装有几根活塞环，至少为两根，使气体每通过一根环就产生一次节流，进一步减少泄漏。另外，活塞环装在活塞上时应将各环的切口错开位置，避免在同一条线上。如果环的切口为斜切口时，最好使切口成一正一反安装在活塞上，可以进一步提高密封效果。密封环结构较简单，外形为一个带开口的矩形截面的圆环，结构虽简单，但是制造确较难，要求很高。容易由活塞环引起的密封不良故障及处理方法如下： 故障：
1）由于活塞环的设计不合理或者加工的原因，使环与环槽的端面间隙太小，环卡在槽中，从而失去了密封作用；2）活塞环周向或轴向端面热膨胀间隙太大，造成开口处大量泄漏或端面与环槽撞击变形；3）活塞环数目太少；4）张力环开口弹力过大，嵌入活塞环内导致活塞环损伤，强度降低；5）张力环发脆
断裂，损坏活塞环和气缸镜面；6）活塞环刚性太小，加之无张力环，开车后不能形成活塞还自紧密封的条件；7）由于气缸冷却效果差，活塞处于高摩擦高温下工作，产生冷流现象；8）活塞与气缸内径的间隙较大，导致活塞环沿间隙冷流挤出。 处理方法：
1）修改活塞环与环槽端面间隙尺寸。一般活塞环与环槽的端面间隙为（2.5%～3.0%）b，b为活塞环的轴向厚度；2）修改活塞环周向开口间隙尺寸，一般在（2.8%～3.2%）D，D为气缸直径；3）增加活塞环数目；4）调整张力环弹力并将开口内弯口与活塞环开口置于同一位置上，张力环通过活塞环对气缸产生的比压可取0.01～0.03MPa；5）保证张力环的质量，尤其要保证热处理的工艺质量；6）适当加大活塞环断面尺寸，加大活塞端面间隙或增加张力环；7）改善冷却条件；8）适当减小活塞与气缸内径的间隙，一般半径间隙可取（0.5%～1.0%）D，D为气缸直径，一般情况下，气缸直径小，间隙取偏大值；反之，气缸大取偏小值。 填料函温度过高引起的密封不良
填料使密封活塞环与气缸间隙的零部件，整个安装填料的部分称作填料函。它借助气体压力差来获得自紧密封，根据气体压差、性质、机器结构的不同，选用不同类型的密封形式。现在的填料，当磨损后能自动补偿，故称之为自紧式密封填料。由于填料的原因造成的密封环磨损的故障及处理方法分析如下： 故障：
1）对于金属阻流环和活塞杆不同轴，使活塞杆被拉毛； 2）用尼龙阻流环时，因外径与填料函盒之间热膨胀间隙大小。外径膨胀受限制而影响的内径变形；3）密封环被冷流挤出，与活塞杆的摩擦面增大或拥挤在一起；4）冷却效果差导致的密封不良；5）设备导向管已磨损或者本身的同轴度差，导致活塞下沉，活塞杆与填料函的金属元件接触拉毛。 处理方法：
1）在设计上应注意阻流环的外圆与填料盒之间的恰当定位；2）对于尼龙阻流环，其外径一定要留有热膨胀间隙，一般阻流环外径与填料函盒的半径为（0.13%～0.16％）D，D为阻流环外径；3）要保证阻流环的正常使用，在不拉毛活塞杆的前提下，阻流环与活塞环所谓间隙应尽量小。取值可为：铜环（0.35%～0.40%）d；尼龙环（0.25%～0.30％）d，d为活塞杆直径。4）清理水垢并检查水路，保证水路通畅；5）调整设备安装精度或调整导向环，将活塞中心线抬高。 填料函漏气致使的密封不良 故障：
1）密封环冷流损坏变形；2）密封环磨损，其周向间隙已经闭合，不能收缩补偿；3）同一密封元件中的两个密封环次序安装错误；4）密封元件的密封端面过于粗糙；5）活塞杆被拉毛，气体沿缝隙漏出；6）密封环的数目不够；7）密封环的周向弹簧力太大，填充PTFE无法自由膨胀，从而导致其在轴向厚度上变形，端面密封被破坏；8）填料盒中所留的端面热膨胀间隙太小，将密封环挤住，端面之间的摩擦力使密封环内圆不能和活塞杆结合。 处理方法：
1）合理设计阻流环，以发挥阻留作用；2）更换密封环或加大密封环开口间隙；3）应把径向开口在外经处密封的密封环置于远离气缸的一侧；4）当密封元件的端面太粗糙时，应该适当进行研磨；5）当活塞杆被拉毛而使气体顺着活塞杆泄漏时，则应修理活塞杆；6）密封环数目不够，应当适当的增加密封环数目； 7）减少密封环的周向弹性力。填充PTFE密封环的周向弹性力，一般为金属环的2/3；8）增加填料盒中密封环的轴向热膨胀间隙。其间隙值可取（2.5%～3.2％）δ，δ为密封环与尼龙阻流环的总厚。对于具有轴向弹簧的填料函，轴向间隙可取（3.5%～4.5％）H，H为填料盒元件槽的深度。 密封环寿命不长及其他原因 故障：
1）压缩或输送的气体介质不清洁；2）操作工艺条件与压缩机设计参数不符，导致气体温度升高，加速
密封环损坏；3）设备转速增加，则活塞线速度增加，加速了密封环磨损；4）填充PTFE密封环或尼龙密封环的材质差、颗粒粗大、材质疏松、分层、性能不良等都可能加速密封环磨损。 处理方法：
1）对不清洁的气体进行过滤，使之达到气体要求；2）对使用工艺条件与压缩机参数不符的问题，在工艺参数不能改变的情况下，则应重新考虑修改措施；3）对于设备运转速度加快而造成的密封环严重磨损，应对设备运转速度予以调整，恢复原转速；4）对不符合密封环材质要求的密封配件及不符合加工制造的材质均不能使用，应选择达标的材质和密封环。 结论
活塞与气缸之间、活塞杆与气缸之间，因有相对滑动，所以就留由空隙，压缩机在工作时，为防止压缩气体从这些缝隙中泄漏，就安装就密封装置。在活塞压缩机中，密封不良存在一定的安全隐患，其故障严重的影响了压缩机的安全运行，也影响压缩机的效能。因此，由于密封不良造成的压缩机故障是不容忽视的，遇到类似的故障，应针对其故障实际情况，对压缩机密封系统进行仔细彻底的检查，找出引发故障的原因，对症下药。另外，对密封元件的质量要求也要严格按照其标准，必须具有良好的密封性能和足够的耐久性能，已保证压缩机安全高效的运行。