壓縮機氣閥故障

氣閥工作狀態(tài)的好壞是壓縮機技術(shù)發(fā)展的核心問題之一，往復(fù)壓縮機有60%以上的故障發(fā)生在氣閥上。據(jù)某石化公司煉油廠對循環(huán)氫壓縮機的故障統(tǒng)計，氣閥故障引起的停機次數(shù)占總停機次數(shù)的85%以上。

氣閥一旦發(fā)生故障，馬上影響壓縮機的產(chǎn)氣量，降低效率，浪費能源。閥件破損后碎塊落入氣缸，引起氣缸拉毛，活塞和活塞環(huán)損壞，帶來更為嚴重的問題。

所以及時發(fā)現(xiàn)氣閥故障，診斷出氣閥故障原因，采取合理的防治措施，對提高壓縮機的運行可靠性，減少停機損失十分必要。

一、氣閥故障現(xiàn)象及原因分析氣閥故障，主要是閥片、彈簧破損，氣閥密封性差，閥片的開啟時間和高度不對以及安裝中產(chǎn)生的問題。氣閥故障現(xiàn)象及產(chǎn)生原因有以下幾種：

1. 閥片損壞

原因：

（1）疲勞破壞—由于閥片承受著頻繁的撞擊載荷和彎曲交變載荷，閥片容易產(chǎn)生疲勞破壞。實際使用證明，閥片主要破壞形式是撞擊載荷引起的徑向斷裂；

（2）閥片磨損—環(huán)狀閥片與導(dǎo)向塊工作面之間產(chǎn)生的摩擦磨損，可減弱閥片強度，降低使用壽命。磨損量過大時閥片可能卡死在導(dǎo)向塊上或者失去密封作用。環(huán)狀閥片在工作時轉(zhuǎn)動，將引起閥片邊緣磨扳；

（3）閥片材料缺陷—材料夾渣、夾層、裂紋等缺陷引起閥片應(yīng)力集中，在循環(huán)載荷作用下，成為疲勞破壞的根源。因此新閥片早期磨損率較高，使用期超過1000h的閥片，其使用壽命較高；

（4）介質(zhì)腐蝕—壓縮介質(zhì)本身有腐蝕性或介質(zhì)中含有水分，工作時沖刷閥片，破壞閥片表面保護膜，在閥片局部地方出現(xiàn)腐蝕麻點和空洞，引起應(yīng)力集中，產(chǎn)生腐蝕疲勞破壞。

2. 氣閥彈簧損壞

原因：

（1）彈簧從閥片全閉到全啟，其載荷由預(yù)壓縮力變化到最大壓縮力，承受脈動循環(huán)載荷，引起疲勞破壞；

（2）彈簧變形時與彈簧孔壁發(fā)生摩擦磨損，強度下降而斷裂；

（3）介質(zhì)對彈簧表面腐蝕，產(chǎn)生麻點、凹坑，引起應(yīng)力集中，加速彈簧疲勞破壞；

（4）材質(zhì)不符合要求，彈簧的加工、熱處理有缺陷。

3. 氣閥漏氣

原因：

（1）閥座密封面不平，表面粗糙度達不到要求；

（2）密封面被碰傷；

（3）閥片變形、破裂；

（4）閥隙通道有異物卡住；

（5）氣體溫度高，潤滑油易變成炭渣卡住密封面。石油氣壓縮機，溫度和壓力越高，聚合物積炭越嚴重，炭渣黏著在閥片和閥座上，使氣閥漏氣，見圖1；

（6）彈簧力過小；

（7）彈簧端面與軸線不垂直；

（8）閥座、閥片嚴重磨損。

圖1

二、氣閥漏氣鑒別方法（1）在多級壓縮機中，若某一級排氣閥漏氣，排出氣缸的氣體又部分泄漏回氣缸，不僅使該級排氣溫度升高，排氣壓力下降，而且該級的排出氣量不足，使前級的排氣壓力上升。

因此判別某級排氣閥是否漏氣，可測量該級閥蓋上的溫度是否升高，本級排氣壓力是否下降，前級排氣壓力是否上升等方面來識別。此外，還可以用金屬棒或泄漏檢測儀檢查，氣閥漏氣嚴重時會發(fā)出吱吱的聲音。

（2）某一級吸氣閥漏氣，則該級吸氣閥部位溫度升高。同時由于該級吸入氣體又在壓縮過程中泄漏出去，使前級排氣壓力上升，而后面各級因吸入氣量不足，排氣壓力下降。因此同樣可用測量溫度、壓力和聲音的方法來判別。

（3）如果第一級吸氣閥漏氣，則隨后各級氣量下降，各級排氣壓力也相應(yīng)下降，因此可從各級排氣壓力和氣量是否下降來加以判別。

三、氣閥故障診斷方法的研究如上所述，氣閥故障主要表現(xiàn)為閥片損壞、彈簧折斷和氣閥漏氣方面，其實這3種故障常常互為因果，閥片損壞可導(dǎo)致氣閥漏氣；彈簧折斷使得閥片對閥擋和閥座的沖擊速度和撞擊力增大，導(dǎo)致閥片碎裂。

因此，利用閥片沖擊力的變化、氣閥是否產(chǎn)生泄漏等特征參數(shù)來判斷閥片和彈簧故障，是當(dāng)前研究利用振動信號診斷氣閥故障的主要方法之一。

監(jiān)測氣閥的故障信號，除了觀察壓縮機的熱力參數(shù)變化之外（如壓縮機各級吸、排氣壓力變化、氣量變化、閥腔內(nèi)溫度變化以及壓力脈動變化等），更主要的是希望從氣閥工作過程中產(chǎn)生的動力性能變化來診斷故障。

目前對氣閥故障進行監(jiān)測和診斷的主要方法有：

（1）在壓縮機氣閥閥蓋上用傳感器拾取振動信號或噪聲信號，然后對信號進行分析處理和故障識別；（2）在氣閥閥室內(nèi)用位移傳感器拾取閥片運動規(guī)律信號，校核閥片運動規(guī)律；（3）引出氣缸的壓力，作出氣缸內(nèi)的p-V示功圖，從示功圖的變化上判別氣閥故障；（4）測量吸、排氣腔內(nèi)的脈動壓力和溫度變化診斷氣閥故障。