往复式缩机气阀失效形式分析及故障诊断

往复式缩机气阀失效形式分析及故障诊断

米瑞云

新疆吉木乃广汇液化天然气发展有限责任公司新疆维吾尔自治区 836800

摘要：气阀是往复式压缩机的重要组件，最容易出现故障。一旦组件发生问题，会直接导致往复式压缩机机组出现排气压比例失调、排温高等情况。这样不但影响机械的使用寿命，也会带来安全隐患，干扰企业生产计划。为保障日常生产正常进行，下面对机组故障进行分析和诊断。

关键词：往复式缩机；气阀失效；故障诊断

1往复式压缩机结构组成

曲柄连杆结构是往复式压缩机最为重要的运动机构，电机在电能的驱动下带动曲柄的一段进行旋转运动。并通过连杆运动由此带动活塞往复运动实现对空气的压缩。图1是往复式压缩机布置简图。

往复式压缩机主要由基本部分、气缸部分和辅助部分3部分组成，下面对这3部分进行详细介绍：（1）基本部分：主要由机身、曲轴、连杆等构成。这一部分主要起到传递动力的作用，主要构成了往复式压缩机的主体使得气缸与压缩机连接起来。（2）气缸部分：主要由气缸、活塞以及排气创智等部件构成，气缸部分的主要作用是提供压缩气体的环境和防止气体泄漏。（3）辅助部分：主要包括气液相冷却器、缓冲器、液气分离器以及安全阀等辅助装置。其目的是为了保证往复式压缩机长时间安全运行。

2往复式压缩机气阀发生故障的主要原因

2.1阀片损坏原因分析

通过前面的分析可以得知，气阀在往复式压缩机中具有重要的作用。往复式压缩机的气阀容易出现故障的情况主要有三种。阀片故障是引起往复式压缩机气阀故障的主要原因之一。而阀片故障主要是由于往复式压缩机在运行过程中造成的磨损和自身的质量问题导致的。当阀片受到磨损和损坏时，如果没有及时进行更换，就会使阀片更容易受到腐蚀的影响。

2.2阀座失效

阀座是往复式压缩机气阀的重要组成部分。它可以和升程限制器一起形成气阀内部空间，气体在形成气阀内部空间中通过，开始正常运作。阀座可能出现故障有阀座与阀片之间形成的气体密封结构失效。故障原因可能是阀座锈迹，或因腐蚀导致密闭空间被破坏，间接引起压缩机气阀失效。

2.3弹簧损坏原因分析

弹簧损坏是引起往复式压缩机气阀故障的另一个主要原因。在对往复式压缩机的气阀结构进行设计时，为了减小弹簧在实际的应用过程中受到的磨损，通常需要选择更耐磨损的弹簧材料。然而即使这样，弹簧在应用过程中也会产生一定程度的损耗。弹簧容易损坏的主要原因除了前面分析到的弹簧与阀片之间的相互作用之外，还主要会受到弹簧材料本身的质量问题的影响。

3往复式压缩机气阀的故障诊断及处理办法

3.1往复式压缩机气阀的故障诊断

往复式压缩机在工作状态下，气阀每时每刻都保持一种高速运转的状态，一旦发生故障，压缩机内的气流就会出现异常，出现噪声、活塞杆下沉、温度异常和缸体异常振动等现象。下面总结3种常见故障的表现。

(1）气阀盖温度快速上升。气阀因高强度运动，正常工作状态下气阀盖会出现温度上升的情况。日常检查记录气阀盖表面温度时，若发现温度出现快速上升，甚至超过日常温度30℃以上，则可以初步判断气阀出现气体泄漏的情况，需要进一步检修。

(2）气阀运行出现不规律异响。气阀在正常工作状态下，发出的声音是均匀有规律的，类似“哒哒”的声音，且声音清晰清脆。正常状态下，环状阀的声音要比网状阀的声音大。若压缩机工作时，发现气阀声音比较沉闷或者无声，可以初步判断气阀出现故障。

(3）工艺参数出现异常变化。一些气体泄漏量较大时，气阀盖上的温度变化不明显，但是气流量会出现较大变化。在设备操作过程中，工艺参数会出现异常，这也是气阀故障的一种表现。

3.2对阀片运动规律进行校核

针对于往复式压缩机正常工作过程中其活塞的运动规律应正好对应气阀的开启和关闭规律。倘若气阀的开启和关闭不与活塞的运动相互匹配，工作人员应通过对弹性元件、气阀厚度以及压缩机轴功率等对阀片进行调整。

3.3调整弹簧力

合理的提高弹簧力可以有效增加弹簧的使用寿命，因此对于弹簧元件一般应选用刚性弹簧。这样有利于提高弹簧对阀片的缓冲力，同时对于大功率压缩机应选用尽量粗的刚性弹簧。并应减少弹簧的形变长度，这样可以有效提高弹簧的耐疲劳强度提高弹簧寿命。

3.4优化气阀结构

气阀结构的设计，不仅是往复式压缩机正常运行的重要保证，还能够通过更加科学合理的结构设计，来减小和降低因气阀故障给整个往复式压缩机的正常运行造成的影响。在往复式压缩机的运转过程中，由于阀片与弹簧之间会因为运动和气缸内气体的流动而产生一定的冲击效果，因此阀片和弹簧是往复式压缩机气阀中最容易产生损坏的两个部件。因此在对往复式压缩机的气阀结构进行优化设计时，需要重点对阀片和弹簧的相关参数和系数标准进行设计。具体来说，要想通过优化气阀结构来预防往复式压缩机气阀容易出现的故障，可以在对气阀结构进行优化设计时，将阀片的开启高度降低。这样不仅能够在一定程度上减缓气体在流动过程中对弹簧和阀片的撞击受力大小，还能够降低气体撞击的速度。在减小阀片磨损的同时，延长整个往复式压缩机的使用寿命。但在调整阀片开启高度时，还会导致气流的阻力变大，这就会让往复式压缩机不能够起到减小气流阻力消耗的目的。因此在调整阀片开启高度的同时，还要增设阀座通道、设置缓冲片等形式来让阀片能够在往复式压缩机的气阀中发挥更大的作用。

3.5气阀试漏

安装完成后，一定要对气阀进行密封性测试，一般使用试漏检查。常用的试漏液体有煤油和水。这种方式容易受到外部环境的影响。现在部分企业采用模拟工作状态的方式进行试漏，不但能检测出密封性，还能反映阀片的工作性能，是目前比较全面和准确的一种检测方式。

3.6优化制造工艺

在现代社会的发展过程中，科学技术水平的进步使得我国的各个行业和领域的生产技术得到了一定程度的革新。对于石油和煤化工企业生产过程中的往复式压缩机设备而言，依靠现代社会先进的科学技术对其制造工艺进行优化，不仅能够有效预防气阀故障对往复式压缩机造成的影响，还能够促进往复式压缩机设备整体结构和制造工艺的优化升级，间接促进我国石油和煤化工企业生产效率的提高。在对往复式压缩机气阀的制造工艺进行优化时，不仅要对制造工艺本身的技术进行优化，还要重点注意对往复式压缩机的整个生产制造过程进行严格规范。在生产和制造往复式压缩机的过程中，通过对气阀生产和制造的相关标准的具体规划和设定来保证气阀的制造能够符合实际的应用标准。除此之外，还要对气阀中的各具体元件的材质进行仔细地选择，这样才能大大提高往复式压缩机气阀的生产质量，有效预防气阀故障情况的发生。

结论

综上所述，气阀故障会对往复式压缩机的正常运转产生严重的影响。在我国石油和煤化工企业的生产过程中，通过对往复式压缩机的气阀容易产生故障的原因进行分析，并提出具体的应用科学的气阀故障诊断方法、及时校核阀片、优化气阀结构、优化制造工艺四个方面的具体措施，来有效预防往复式压缩机容易出现的气阀故障，不仅能够保证往复式压缩机的正常运行，还能够间接促进我国石油和煤化工企业的发展。

参考文献：

[1]梁小青，向清林，陈兰.往复式压缩机气阀故障原因分析及预防措施[J].设备管理与维修，2021(01):40-41.

[2]王明阳，汪功学.往复式压缩机气阀故障分析与改善措施[J].化工管理，2019(27):145-146.