普通氣閥和PEEK氣閥組合效用分析

李密 賈曉磊（河北定州天鷺新能源公司 河北定州 07300）

前言：

河北定州天鷺新能源公司是以生產工業甲醇為主營的企業。在生產過程中，往復式壓縮機（6MD-314/25）是其大型機組之一。壓縮機能否長周期正常運轉直接影響到甲醇的產出，繼而影響公司的收益。結合使用過程和文獻報道，我們發現壓縮機的三四級氣閥壽命對機組運行影響最大。為改善這一情況，我們對各級氣閥壽命影響機組運行情況進行了考察，并實驗在三四級使用PEEK氣閥，一二級使用普通氣閥這種組合，評價其對整體消耗的貢獻。

一、普通氣閥和PEEK氣閥

往復式壓縮機的氣閥一般主要由閥座、閥片、彈簧、升程限制器組成。而普通氣閥和PEEK氣閥重要區別在于閥片材質的不同。普通氣閥閥片多為金屬材質，而PEEK氣閥閥片由PEEK工程塑料制作而成。金屬材質閥片耐高溫，不易變形，其制造原料易得，工藝簡單，便于大批量生產，價格便宜。缺點是易腐蝕，尤其是在酸濕性氣體條件。其次，強度隨使用時間減弱。PEEK氣閥其優點是質量輕、噪音低、耐腐蝕、密封性好和使用壽命長。主要技術性能指標（Q/WKFO5-1999）：抗拉強度≥75MPa，彎曲強度≥180MPa，沖擊強度（無缺口）≥35KJ/m2,沖擊強度（有缺口）≥20KJ/m2,熱變形溫度≥200℃；洛氏硬度≥100HRM。[1]PEEK氣閥的缺點是制造原料需人工合成，價格高。

活塞式壓縮機正常運行對進排氣閥的基本要求是：阻力損失小,壽命長;良好的密封性,在關閉狀態下不漏氣;氣閥形成的余隙容積小,噪音小。[2]對比普通氣閥和PEEK氣閥可以發現PEEK氣閥有著明顯優勢。同時，PEEK氣閥對雜質不敏感。金屬閥片堅硬，遭顆粒沖擊時有斷裂危險而塑料閥片可以變形，堅硬顆粒能嵌入閥片內。PEEK氣閥耐沖擊。在“閥片破壞試驗機”上的試驗證實,PEEK氣閥閥片材料,比金屬閥片具有更高的抗沖擊力。

二、實驗部分

1.整機使用普通氣閥備件耗損情況

我們選擇了2011年9月1日到2012年3月31日（7個月）作為考察周期。在這一考察期內對1#、3#壓縮機的運行情況和氣閥耗損進行數據統計得到以下結果。老廠區1#壓縮機因三、四級氣閥損壞，非正常停車13次更換氣閥141塊，其中三級氣閥68塊（閥片136片彈簧816個），四級73塊（閥片146片，彈簧876個）。在使用過程中由于氣閥本體損壞更換氣閥7塊（其中三級3塊，四級4塊）。老廠區3#壓縮機因三、四級氣閥損壞，非正常停車12次，更換氣閥133塊，其中三級氣閥62塊（閥片124片，彈簧744個），四級71塊（閥片142片，彈簧852個）。在使用過程中，由于氣閥本體損壞更換氣閥8塊（三級2塊，四級6塊）。經實際運行使用，得到普通氣閥閥片的使用壽命大約為15—20天。

表1.1#壓縮機備件消耗表

表2.3#壓縮機備件消耗表

2.普通氣閥和PEEK氣閥組合使用備件耗損情況

為了評價普通氣閥和PEEK氣閥組合使用情況，我們以2#壓縮機為實驗組，將其三四級普通氣閥換為PEEK氣閥。同樣在2011年9月1日到2012年3月31日（7個月）考察周期內對2#壓縮機的運行情況和氣閥耗損進行數據統計得到以下結果。老廠2#壓縮機沒有出現三、四級氣閥損壞及由此造成的停車等消耗。

表3.2#壓縮機備件消耗表

3.其他損耗情況

（1）開車用電損耗

每次因氣閥損壞倒車需要三機并開大約需要2小時，電耗為2600*2=5200KW/h，每度電按0.7元計算，結果如下：

表4.倒車電耗表

（2）維修人工損耗

表5.人工損耗表

每次因氣閥損壞更換，都至少需4名維修人員處理一天，結果如下：

4.整機使用普通氣閥和組合使用氣閥總消耗對比

將以上的備件損耗，電耗，工耗，進行總結可以得到單臺壓縮

機的消耗總值，對比結果如下：

表6.單臺壓縮機損耗總值表

三、數據分析

從表1和表2數據可看出普通氣閥閥片的耗損占一半以上的總耗，對比表3可見使用PEEK氣閥可完全避免因閥片損壞造成的耗損。同時，也消除了因氣閥損壞所帶來的其它損耗。表6的總結對比也證實在長時間生產過程中使用PEEK氣閥比較合適。

總結

雖然PEEK氣閥價格較貴，但在壓縮機三,四級上應用使得設備運行過程中損耗少，維修率低，對生產的影響小，能夠更加穩定設備日常生產的運行。同時，因一、二級進排氣壓力在低壓范圍，對普通氣閥壽命影響不大，考慮成本因素不需更換。經過對比壓縮機的三,四級氣閥改用PEEK氣閥，一，二級使用普通氣閥這種組合可以在長時間生產過程中體現其良好經濟價值。

[1]張國亮.PEEK工程塑料在4D12壓縮機氣閥上的應用[M].化工生產與技術，2001年，第8卷第6期，p45-46.

[2]郭潔 陳建新 滑紅.活塞式壓縮機進排氣閥故障分析及改進[J].河南冶金，2007年2月,第15卷第1期,p48-50.