梁小青，向清林，陳 蘭，邱宗毅

（中石油西南油氣田分公司蜀南氣礦，四川瀘州 646000）

0 引言

增壓開(kāi)采是天然氣生產(chǎn)的一個(gè)重要組成部分，是氣田開(kāi)發(fā)后期生產(chǎn)的基本保障。因此，按時(shí)高質(zhì)量的精準(zhǔn)維護(hù)保養(yǎng)壓縮機(jī)，是降低壓縮機(jī)故障率、延長(zhǎng)壓縮機(jī)使用壽命，確保壓縮機(jī)安全、可靠、高效運(yùn)轉(zhuǎn)的必要保證。氣閥是往復(fù)式壓縮機(jī)的重要零部件之一，同時(shí)也是往復(fù)式壓縮機(jī)最容易出現(xiàn)故障的零部件之一。往復(fù)式壓縮機(jī)的運(yùn)行能否安全、平穩(wěn)、經(jīng)濟(jì)可靠，在很大程度上取決于氣閥的完善性。氣閥的設(shè)計(jì)、制造、使用和維修，對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)的可靠性、容積流量、能耗影響較大。在氣田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)中，壓縮機(jī)經(jīng)常因氣閥故障導(dǎo)致頻繁停機(jī)，對(duì)天然氣生產(chǎn)造成很大的影響，同時(shí)氣閥的換件成本占整個(gè)配件材料費(fèi)消耗的45%，因此對(duì)氣閥故障進(jìn)行合理分析，提出相應(yīng)的保養(yǎng)制度，對(duì)延長(zhǎng)氣閥使用壽命、降低生產(chǎn)成本，對(duì)天然氣生產(chǎn)的挖潛增效有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 氣閥的結(jié)構(gòu)與原理

壓縮機(jī)氣閥一般由閥座、閥蓋、閥片、緩沖片、彈簧、定位銷、導(dǎo)向環(huán)、升程限位器、固定螺栓等部位組成。按照閥片形式一般分為網(wǎng)狀閥、環(huán)狀閥及蘑菇閥，按照氣閥功能主要分為進(jìn)氣閥和排氣閥。壓縮機(jī)活塞每完成一個(gè)沖程，進(jìn)排氣氣閥各自打開(kāi)關(guān)閉一次，從而完成氣體吸氣、膨脹、壓縮、排氣4 個(gè)工作過(guò)程，進(jìn)而開(kāi)始下一個(gè)工作循環(huán)。目前，絕大多數(shù)往復(fù)式壓縮機(jī)的氣閥，都是利用氣閥前后形成的氣體壓差克服氣閥彈簧力而自行開(kāi)啟的自動(dòng)閥。當(dāng)氣閥前后壓差大于彈簧力時(shí)，氣閥開(kāi)啟；當(dāng)氣閥前后壓差小于氣閥彈簧力時(shí)，氣閥關(guān)閉。運(yùn)動(dòng)狀況如圖1 所示：進(jìn)氣過(guò)程中，P外＞P內(nèi)，F(xiàn)g＞Fs，閥片下移，氣體進(jìn)入氣閥及氣缸；隨著氣體的逐漸進(jìn)入，P外=P內(nèi)，F(xiàn)g＜Fs，閥片上移，阻止氣體的繼續(xù)進(jìn)入。

圖1 氣閥運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

2 氣閥常見(jiàn)故障原因分析

2.1 介質(zhì)原因

（1）由于長(zhǎng)輸管線本身含有焊渣、固體顆粒等雜質(zhì)，加上長(zhǎng)期運(yùn)行管輸介質(zhì)對(duì)輸氣管線的腐蝕產(chǎn)生較多的雜質(zhì)，以及含硫天然氣產(chǎn)生硫化物粉末。氣體進(jìn)入氣閥前的分離器分離效果不佳，不能有效分離氣體中的液體及固體雜質(zhì)，粉末、固體顆粒等雜質(zhì)隨原料氣進(jìn)入壓縮機(jī)沖擊氣閥閥片，造成閥片坑蝕、變形甚至斷裂，加劇氣閥閥片磨損，造成氣閥損壞。

（2）氣田開(kāi)采后期，原料氣中含氣田水多，起泡濟(jì)不易分離干凈。起泡劑與鹵水發(fā)生反應(yīng)后的垢物隨原料氣進(jìn)入壓縮機(jī)使氣閥的開(kāi)閉時(shí)間和閥速發(fā)生變化從而損壞氣閥。

（3）原料氣組分發(fā)生變化，在原設(shè)計(jì)為不含硫的管線和壓縮機(jī)的原料氣中含有硫化氫，或者原設(shè)計(jì)原料氣中含硫化氫含量劇增，在運(yùn)行中超過(guò)了氣閥螺栓的抗硫標(biāo)準(zhǔn)，使氣閥螺栓斷裂，造成氣閥損壞發(fā)生事故。

2.2 人為因素

（1）氣閥組裝時(shí)螺栓的擰緊力矩不正確。氣閥組裝時(shí)，由于螺栓螺母直徑不同，氣閥尺寸不同，對(duì)擰緊力矩都有相應(yīng)規(guī)定和要求。擰緊力矩過(guò)小容易造成氣閥泄漏，擰緊力矩過(guò)大甚至超出螺栓的許用應(yīng)力，將造成螺栓還未使用就已經(jīng)發(fā)生不可回復(fù)性的拉長(zhǎng)變形甚至斷裂，影響使用壽命。尤其是對(duì)于小尺寸的氣閥，這種情況更容易發(fā)生。

（2）氣閥安裝定位不正確。在氣閥安裝作業(yè)時(shí)，要求壓閥罩與氣閥緊密貼合，氣閥閥窩必須清理干凈，保證其閥窩光潔、平整。閥蓋緊固作業(yè)時(shí)必須按照力矩要求對(duì)角交替緊固閥蓋螺柱螺母，保證閥蓋垂直壓緊。擰緊力過(guò)小易造成氣閥未被壓緊，氣閥在閥窩內(nèi)上下左右竄動(dòng)，導(dǎo)致泄漏以及機(jī)組運(yùn)行時(shí)閥蓋松動(dòng)，增加螺栓、螺母所受的交變載荷，最終導(dǎo)致斷裂；擰緊力過(guò)大則造成氣閥、壓圈、閥窩以及密封墊由于承受過(guò)大的載荷而損壞。

（3）氣閥螺栓與壓閥罩安裝配合不當(dāng)。氣閥安裝與操作不當(dāng)是造成螺母松動(dòng)、斷裂的主要原因?，F(xiàn)場(chǎng)通過(guò)對(duì)壓閥罩加壓來(lái)實(shí)現(xiàn)氣閥的密封與定位，施加的壓力來(lái)自閥蓋上的4 根螺栓，螺栓為普通螺紋，自鎖性差，加工精度低，與螺孔配合容易軸向松動(dòng)，在擰緊螺帽時(shí)對(duì)螺絲產(chǎn)生上拉作用，導(dǎo)致氣閥工作時(shí)在閥腔內(nèi)急速跳動(dòng)，造成很大的沖擊力，使閥片折斷，密封破壞造成泄漏；損壞的墊片掉入氣閥后，卡住閥片，使之變形，造成氣閥關(guān)閉失效，降低氣閥壽命。高溫氣體反復(fù)壓縮而又不能及時(shí)排出，甚至影響吸入溫度，如此反復(fù)，排氣溫度會(huì)不斷上升，進(jìn)一步造成氣閥損壞。

（4）氣閥拆裝時(shí)重復(fù)使用自鎖螺母。為確保氣閥正常使用時(shí)螺栓不松動(dòng)，通常采用安全系數(shù)較高的自鎖螺母。自鎖原理是在適當(dāng)?shù)臄Q緊力矩作用下，螺母上部?jī)蓷l橫槽間的間隙發(fā)生位移，使螺母材料產(chǎn)生一定的永久變形，對(duì)螺母的松脫形成一定的阻力，從而實(shí)現(xiàn)自鎖。對(duì)于使用過(guò)的自鎖螺母，由于橫槽已經(jīng)發(fā)生過(guò)一次變形，不再具有自鎖功能，如果再次使用會(huì)降低螺母聯(lián)接的安全性。為了保證螺栓、螺母不會(huì)提前失效，對(duì)螺栓、螺母的材料、結(jié)構(gòu)、與閥座、閥蓋的螺紋旋合長(zhǎng)度、初始安裝力矩等都有一定要求和規(guī)定。

3 氣閥故障預(yù)防措施

（1）提高設(shè)計(jì)能力。設(shè)計(jì)壓縮機(jī)氣閥時(shí)，要全面掌握氣閥使用工況、現(xiàn)場(chǎng)條件、參數(shù)要求以及后期預(yù)測(cè)，合理選擇氣閥結(jié)構(gòu)及材料，并對(duì)設(shè)計(jì)的氣閥進(jìn)行復(fù)核，檢查其是否滿足現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)以及工況要求，對(duì)設(shè)計(jì)不合理的情況及時(shí)修正，按新數(shù)據(jù)重新設(shè)計(jì)。

（2）對(duì)介質(zhì)進(jìn)行預(yù)處理。保持介質(zhì)進(jìn)入前的純凈性和穩(wěn)定性，如保持供氣壓力的穩(wěn)定，減少波動(dòng)；增設(shè)分離效果更好的分離器或過(guò)濾器，定期或者根據(jù)介質(zhì)差壓更換或者清理過(guò)濾器濾芯，及時(shí)排污，及時(shí)脫除液體及固定雜質(zhì)，提高介質(zhì)純凈度等。

（3）做好安裝維護(hù)工作。裝配前進(jìn)行清洗，將閥座、閥蓋等配件清洗干凈；配件檢查時(shí)要仔細(xì)檢查閥座密封面，以及閥片、緩沖片、彈簧等配件，密封面不好的要研磨或者更換，原則上是閥片、緩沖片、彈簧同時(shí)更換；彈簧和閥片裝入后，應(yīng)按壓幾次閥片檢查是否靈活；閥片和彈簧不應(yīng)有卡阻和歪斜現(xiàn)象；緊固氣閥嚴(yán)格按照扭矩標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)要保證閥座和閥蓋之間的可靠夾緊，不允許有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，否則會(huì)引起閥片或者緩沖片移位；組裝后的氣閥必須進(jìn)行氣密性測(cè)試，檢查其是否合格。

（4）定期做好預(yù)防性維護(hù)保養(yǎng)。設(shè)備使用過(guò)程中，一定嚴(yán)格按照修保規(guī)程對(duì)設(shè)備進(jìn)行精準(zhǔn)維護(hù)，并嚴(yán)格質(zhì)量驗(yàn)收。在日常運(yùn)行中，要求精心巡檢，詳細(xì)記錄壓縮機(jī)相關(guān)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)上報(bào)解決；同時(shí)要求對(duì)壓縮機(jī)精細(xì)操作，合理調(diào)整參數(shù)，確保壓縮機(jī)安穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)運(yùn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

氣閥是往復(fù)式壓縮機(jī)最重要的零部件之一，氣閥出現(xiàn)故障則會(huì)影響壓縮機(jī)整體工作，因此要求在日常運(yùn)行中做到精心巡檢、精細(xì)操作、精準(zhǔn)維護(hù)，預(yù)防為主、維修在后，確保壓縮機(jī)安穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)運(yùn)行，確保裝置的安全平穩(wěn)生產(chǎn)。通過(guò)近幾年的統(tǒng)計(jì)，根據(jù)不同的工況，合理制定修保規(guī)程，嚴(yán)格執(zhí)行作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，做好預(yù)防性維護(hù)保養(yǎng)，可使氣閥使用壽命延長(zhǎng)50%。