王思祖

（神華包頭煤化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古包頭 014010）

0 引言

氣閥是往復(fù)式壓縮機(jī)的重要組件，最容易出現(xiàn)故障。一旦組件發(fā)生問(wèn)題，會(huì)直接導(dǎo)致往復(fù)式壓縮機(jī)機(jī)組出現(xiàn)排氣壓比例失調(diào)、排溫高等情況。這樣不但影響機(jī)械的使用壽命，也會(huì)帶來(lái)安全隱患，干擾企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃。為保障日常生產(chǎn)正常進(jìn)行，下面對(duì)機(jī)組故障進(jìn)行分析和診斷。

1 往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥結(jié)構(gòu)及失效形式分析

1.1 往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥結(jié)構(gòu)

要明確找出往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥失效的原因，并進(jìn)行針對(duì)性分析，要先了解往復(fù)式壓縮機(jī)的氣閥結(jié)構(gòu)。往復(fù)式壓縮機(jī)的氣閥主要由閥座、閥片、升程限制器和彈簧組成。其中，閥片負(fù)責(zé)開(kāi)啟和關(guān)閉氣閥通道，彈簧負(fù)責(zé)配合氣流控制閥片運(yùn)動(dòng)，閥座上有環(huán)形的氣體通道，升程限制器則對(duì)閥片的活動(dòng)范圍進(jìn)行限制，同時(shí)支撐起彈簧。

1.2 往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥工作過(guò)程

氣閥分為吸氣閥和排氣閥兩部分。在往復(fù)式壓縮機(jī)工作過(guò)程中，活塞會(huì)進(jìn)行上下往復(fù)的規(guī)律運(yùn)動(dòng)。每運(yùn)動(dòng)一次，氣閥的吸氣閥和排氣閥就各開(kāi)啟、關(guān)閉一次。即活塞活動(dòng)會(huì)控制壓縮機(jī)完成吸氣、排氣的工作。當(dāng)吸氣閥中Fg（進(jìn)氣管中壓力）＞Fs（外界壓力）時(shí)，往復(fù)式壓縮機(jī)進(jìn)行吸氣，反之，進(jìn)行壓縮；當(dāng)排氣閥中Fg＜Fs時(shí)，排氣閥進(jìn)行排氣，反之，進(jìn)行壓縮。

1.3 往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥失效的集中情況

在日常工作中，往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥失效的形式主要集中在閥座失效、彈簧失效和閥片失效等3 種。其中閥片和閥座失效占據(jù)氣閥失效原因的55%以上，是往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥失效的主要問(wèn)題。

1.3.1 閥座失效

閥座是往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥的重要組成部分。它可以和升程限制器一起形成氣閥內(nèi)部空間，氣體在形成氣閥內(nèi)部空間中通過(guò)，開(kāi)始正常運(yùn)作。閥座可能出現(xiàn)故障有閥座與閥片之間形成的氣體密封結(jié)構(gòu)失效。故障原因可能是閥座銹跡，或因腐蝕導(dǎo)致密閉空間被破壞，間接引起壓縮機(jī)氣閥失效。

1.3.2 閥片失效

閥片在機(jī)器長(zhǎng)期高頻使用過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)變形、斷裂等情況，造成閥片失效。根據(jù)氣閥結(jié)構(gòu)可以看出，閥片和彈簧在工作時(shí)具有很強(qiáng)關(guān)聯(lián)性，當(dāng)彈簧出現(xiàn)情況時(shí)，也會(huì)對(duì)閥片產(chǎn)生影響，出現(xiàn)各處開(kāi)合力不平衡的情況，導(dǎo)致閥片出現(xiàn)變形。當(dāng)然，閥片本身的材料、薄厚程度也是影響閥片使用壽命的重要因素，過(guò)厚會(huì)影響運(yùn)行速度，過(guò)薄又容易折斷。更換閥片時(shí)，要考慮這些因素。

1.3.3 彈簧失效

彈簧失效約占?xì)忾y失效的20%。一般彈簧故障主要集中在以下3 方面。

（1）由于工作時(shí)壓縮氣體載荷過(guò)大，大頻率高強(qiáng)度的反復(fù)壓縮工作會(huì)造成彈簧磨損.

（2）彈簧在工作狀態(tài)下，需要不斷重復(fù)壓縮、回彈的往復(fù)變形，彈簧和氣閥的彈簧導(dǎo)向孔內(nèi)壁之間反復(fù)摩擦，會(huì)造成彈簧材料的損壞。

（3）介質(zhì)腐蝕。壓縮機(jī)工作時(shí)，介質(zhì)中有部分氣體具有較強(qiáng)的腐蝕性，容易造成彈簧片腐蝕和生銹。這些情況都是正常的折舊損壞，在個(gè)別情況下，彈簧會(huì)因?yàn)楣に嚥贿_(dá)標(biāo)而發(fā)生損壞。

1.3.4 閥體安裝松動(dòng)

往復(fù)式壓縮機(jī)工作時(shí)氣流對(duì)設(shè)備沖擊力大，長(zhǎng)期的沖擊可能導(dǎo)致閥體松動(dòng)，造成內(nèi)壓不穩(wěn)，影響機(jī)器正常運(yùn)作。這種情況出現(xiàn)較少，約占總故障的10%。

2 往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥的故障診斷及處理辦法

2.1 往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥的故障診斷

往復(fù)式壓縮機(jī)在工作狀態(tài)下，氣閥每時(shí)每刻都保持一種高速運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，一旦發(fā)生故障，壓縮機(jī)內(nèi)的氣流就會(huì)出現(xiàn)異常，出現(xiàn)噪聲、活塞桿下沉、溫度異常和缸體異常振動(dòng)等現(xiàn)象。下面總結(jié)3 種常見(jiàn)故障的表現(xiàn)。

（1）氣閥蓋溫度快速上升。氣閥因高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)，正常工作狀態(tài)下氣閥蓋會(huì)出現(xiàn)溫度上升的情況。日常檢查記錄氣閥蓋表面溫度時(shí)，若發(fā)現(xiàn)溫度出現(xiàn)快速上升，甚至超過(guò)日常溫度30 ℃以上，則可以初步判斷氣閥出現(xiàn)氣體泄漏的情況，需要進(jìn)一步檢修。

（2）氣閥運(yùn)行出現(xiàn)不規(guī)律異響。氣閥在正常工作狀態(tài)下，發(fā)出的聲音是均勻有規(guī)律的，類似“噠噠”的聲音，且聲音清晰清脆。正常狀態(tài)下，環(huán)狀閥的聲音要比網(wǎng)狀閥的聲音大。若壓縮機(jī)工作時(shí)，發(fā)現(xiàn)氣閥聲音比較沉悶或者無(wú)聲，可以初步判斷氣閥出現(xiàn)故障。

（3）工藝參數(shù)出現(xiàn)異常變化。一些氣體泄漏量較大時(shí)，氣閥蓋上的溫度變化不明顯，但是氣流量會(huì)出現(xiàn)較大變化。在設(shè)備操作過(guò)程中，工藝參數(shù)會(huì)出現(xiàn)異常，這也是氣閥故障的一種表現(xiàn)。

2.2 往復(fù)式氣閥故障原因

（1）氣體成分復(fù)雜。盡管壓縮機(jī)管線進(jìn)口處一般都有過(guò)濾器裝置，但一些行業(yè)的加工生產(chǎn)中，會(huì)產(chǎn)生成分比較復(fù)雜的氣體。這些未凈化的氣體中有時(shí)會(huì)有一些附著性較強(qiáng)的物質(zhì)成分。機(jī)器長(zhǎng)期工作，會(huì)產(chǎn)生堆積一些固體雜質(zhì)。一旦雜質(zhì)進(jìn)入閥座或者閥片縫隙，則容易引發(fā)故障。

（2）介質(zhì)中存在液體。壓縮機(jī)的進(jìn)出口有緩沖罐，部分壓縮機(jī)還有氣液分離器，以解決介質(zhì)中存在液體的情況。實(shí)際工作中無(wú)法徹底實(shí)現(xiàn)分離液體，且極大的溫差也會(huì)干擾氣液分離。若排液不及時(shí)，就會(huì)引起氣閥故障。

（3）氣缸過(guò)油。一些壓縮機(jī)的氣缸采用油潤(rùn)滑的方式作業(yè)，長(zhǎng)時(shí)間使用后，氣缸會(huì)殘留有潤(rùn)滑油。長(zhǎng)此以往會(huì)出現(xiàn)氣缸過(guò)油的情況，影響氣閥正常工作，引發(fā)故障。

（4）工況調(diào)整。實(shí)際工作中工況不是一成不變，企業(yè)要隨著生產(chǎn)線和生產(chǎn)計(jì)劃的調(diào)整，調(diào)整工況。工況的變化會(huì)帶來(lái)壓縮機(jī)進(jìn)排氣量、壓力及溫度的變化。如果變化偏離之前的工作參數(shù)太多，可能會(huì)引發(fā)氣閥失效。

（5）頻繁開(kāi)關(guān)。疫情期間停工不作業(yè)，只有定期開(kāi)停調(diào)試。這樣的工作狀態(tài)會(huì)讓壓縮機(jī)的介質(zhì)通道因閑置出現(xiàn)生銹或腐蝕的情況，如氧化鐵脫落。這種情況無(wú)法避免，最好通過(guò)倒機(jī)運(yùn)行進(jìn)行維護(hù)，但頻率不易過(guò)密，一個(gè)月一次即可。

（6）其他原因。除了上述5 種比較集中的故障以外，還有一些由其他方式引發(fā)的故障，例如，溫度、機(jī)組共振、錯(cuò)誤操作等。這種故障原因不集中且不常規(guī)，需要遇到問(wèn)題結(jié)合實(shí)際情況分析。

2.3 往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥故障處理辦法

2.3.1 方法一

在入口管線的過(guò)濾罐低點(diǎn)，稍微開(kāi)一點(diǎn)閥門，以0.5 h 為周期，在聚液器位置處進(jìn)行排液，緩解介質(zhì)帶液?jiǎn)栴}。這種方式效果明顯，但資金消耗較大，年耗超過(guò)200 萬(wàn)元。

2.3.2 方法二

機(jī)組過(guò)熱時(shí)，可以進(jìn)行入口管線的伴熱線監(jiān)控，保持其工作是溫度在30℃左右，來(lái)減少溫差帶來(lái)的氣體凝液情況。這種效果較方法一要差很多。

2.3.3 方法三

定期進(jìn)行機(jī)組檢修，實(shí)時(shí)監(jiān)控壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)的各項(xiàng)參數(shù)。通過(guò)參數(shù)變化及時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)組問(wèn)題，找到故障根源，更換組件。

2.3.4 方法四

如果條件允許，可以對(duì)壓縮機(jī)氣閥進(jìn)行改造，降低介質(zhì)帶液形成的阻塞，緩解組件失效。

上述辦法只能針對(duì)已經(jīng)投入使用的壓縮機(jī)出現(xiàn)的日常問(wèn)題進(jìn)行應(yīng)急處理。要從根本上切斷故障源，還需要從改進(jìn)工藝流程上出發(fā)。

3 往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥的維護(hù)及保養(yǎng)

通過(guò)故障分析可以看出，氣閥密封面失效、彈簧失效是壓縮器氣閥失效的主要問(wèn)題。因此在日常使用中，要針對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行日常檢修保養(yǎng)，減少故障率，延長(zhǎng)往復(fù)式壓縮機(jī)使用壽命。

3.1 氣閥零件檢修

（1）保護(hù)閥座。對(duì)閥座的保護(hù)主要是清潔，清除壓縮機(jī)輸送過(guò)程中帶來(lái)的液體，避免其對(duì)零件帶來(lái)腐蝕和沖擊，有效延長(zhǎng)閥座和閥片的使用壽命。

（2）彈簧維護(hù)。檢修時(shí)要根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃和工業(yè)要求，檢查彈簧的彈力是否符合現(xiàn)有生產(chǎn)需求，若不符合要進(jìn)行調(diào)整。另外，可以將傳統(tǒng)的圓柱形彈簧換為圓錐形彈簧，降低工作中對(duì)彈簧的磨損，對(duì)沖擊力度進(jìn)行緩沖，延長(zhǎng)彈簧使用壽命。

（3）校驗(yàn)閥片運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。閥片損壞和其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有很大關(guān)系，升程大會(huì)導(dǎo)致閥片出現(xiàn)疲勞磨損，升程小又會(huì)影響作業(yè)效率。因此需要根據(jù)生產(chǎn)需求，定期對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行維修檢測(cè)，調(diào)整閥片狀態(tài)。

3.2 氣閥組裝注意事項(xiàng)

檢修后就是重新組裝。重組前，需要檢查并清洗干凈各零部件。過(guò)程中需要注意閥片和閥座的接觸情況、控制好閥片的升程以及零件之間距離。避免因組裝松動(dòng)而引發(fā)機(jī)器故障。另外，在檢修過(guò)程中，若有部分零件（如閥片、彈簧）需要更換，不能更換單一零件，而是要把閥座全部更換，保證工作時(shí)內(nèi)部平衡。

3.3 氣閥試漏

安裝完成后，一定要對(duì)氣閥進(jìn)行密封性測(cè)試，一般使用試漏檢查。常用的試漏液體有煤油和水。這種方式容易受到外部環(huán)境的影響?，F(xiàn)在部分企業(yè)采用模擬工作狀態(tài)的方式進(jìn)行試漏，不但能檢測(cè)出密封性，還能反映閥片的工作性能，是目前比較全面和準(zhǔn)確的一種檢測(cè)方式。

4 結(jié)語(yǔ)

氣閥在往復(fù)式壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)中具有至關(guān)重要的作用，氣閥在工作狀態(tài)下不可避免會(huì)產(chǎn)生較大消耗，進(jìn)而出現(xiàn)故障。為保證工作和工況的正常開(kāi)展，對(duì)氣閥的日常數(shù)據(jù)監(jiān)控和檢修必不可少。相關(guān)操作人員應(yīng)養(yǎng)成良好的數(shù)據(jù)記錄和分析的習(xí)慣，結(jié)合氣閥工作原理，快速發(fā)現(xiàn)氣閥是否處于正常工作狀態(tài)，找準(zhǔn)故障原因，避免造成企業(yè)損失。檢修后，還要注意組裝后的試漏檢測(cè)，確保機(jī)器正常工作。