氣閥對往復式壓縮機的能耗影響與解決措施

張純龍（大慶油田有限責任公司天然氣分公司）

北I-1油氣處理廠共有4臺壓縮機組，每臺壓縮機共用44個氣閥，4臺壓縮機共有氣閥176個。為便于做好氣閥的測溫、測振及更換記錄，對氣閥進行閥位編號，其中A代表進氣閥，B代表排氣閥。

1 氣閥能耗對比及運行現狀分析

1.1 近三年氣閥運行現狀及能耗對比

根據《JGD/4-3型往復式壓縮機操作手冊》及《多級組維修保養制度》要求，北I-1油氣處理廠每年對壓縮機進行定期不同級別修保。維修保養以“養修并重，預防為主”的原則，做到定期保養、強制進行。根據對近3年壓縮機修保內容的對比，氣閥是壓縮機組最容易損壞部件之一。2014—2016年氣閥更換數量逐年遞增，2014年更換氣閥23件，2015年更換氣閥30件，2016年更換氣閥43件。通過長期跟蹤記錄，得出以下結論：

1）隨著設備運轉時間的持續，氣閥損壞、更換數量有逐年遞增的趨勢。

2）從總體趨勢看，同級排氣閥更換數量明顯多于進氣閥，同時根據對現場氣閥的檢查情況看，多數進氣閥的更換并不是因其損壞，而是由于使氣閥用時間長，修保期限到所更換。

3）根據《多級組維修保養制度》及《氣閥維修更換統計表》統計，各臺壓縮機一、二、三級氣缸正下方兩組排氣閥，更換損壞數量要明顯多于其它位置。

4）據統計氣閥從更換時間上，夏季氣閥明顯多于冬季。

5）通過拆解損壞氣閥，發現氣閥各部件中損壞最多的是柱彈簧及閥片。

6）機組的耗電量是機組耗能情況的主要體現。根據2014—2016年氣閥損壞情況及機組耗能情況統計發現，在有氣閥損壞的機組運行期間，機組能耗明顯上升，電量值較正常機組高。

1.2 運行現狀分析

通過常年對JGD/4-3型往復式壓縮機氣閥的維修、保養與跟蹤記錄，在大量數據證實下，得出以下結論：

1）隨著設備運轉時間的持續，氣閥在一個修保周期內，運行時間也持續延長，氣閥受到機械磨損、氣流脈動等因素的影響壽命逐漸降低，但由于同級壓縮進氣溫度低、壓力低，排氣溫度高、壓力高導致在其它工況相同情況下，同一氣缸內的排氣閥受損程度更高，更加容易損壞，進氣閥壽命要明顯長于排氣閥壽命。

2）在各級氣缸中，由于重力沉降作用，在氣缸內的有限雜質（積碳、破損閥片等）多數掉落到中間下方，也就是通過正下方排氣閥排出，因此正下方排氣閥的受損程度更高，概率更大。同時由于少數雜質的存在正下方氣閥溫度要普遍高于其它排氣閥3～5℃，導致正下方氣閥損壞的更多。

3）夏季氣溫高，來氣量在28 000～30 000 m3/h，冬季溫度低，來氣量在24 000～26 000 m3/h，導致每臺壓縮機出口壓力夏天在3.3～3.5 MPa，冬天在2.8～3.2 MPa，進而導致夏季氣閥受壓力較高影響，更容易損壞。

4）在一個完整氣閥中柱彈簧在活塞作用下通過氣體壓力在不停的做伸縮動作，推動閥片做開啟、關閉。由于一個氣閥中只有柱彈簧和閥片是活動部件，因此柱彈簧、閥片壽命更短。

5）氣閥屬于單流閥。氣閥內部構造損壞后，氣閥開度發生明顯變化，開關不到位會造成氣閥竄氣，進而導致氣閥的憋氣，現象體現在出口壓力升高，最終影響機組的整體能耗，電量值即隨之升高[1-3]。

2 JGD/4-3型往復式壓縮機氣閥保養及維修對策

因此基于對JGD/4-3型往復式壓縮機氣閥運行現狀的分析與研究及時調整氣閥修保周期及維修側重點：

1）在日常巡回檢查中，運用氣閥測溫法，從橫向上對比機組之間同位置氣閥溫度、振動差異，在縱向上對比單體機組同級氣閥溫度、振動差異，發現參數偏離及時查找原因。

2）在壓縮機各級修保過程中重點檢查排氣閥，尤其是B3、B6排氣閥，同時在一個完整修保期內沒有更換過的B3、B6排氣閥，將其更換。

3）根據以往經驗，更換下來的進、排氣閥并無全部損壞，因此對氣閥進行修舊利廢，更換易損件、疲勞件如柱彈簧、閥片等。同時由于原閥片雖能耐高溫，但長期震動下，極易造成破損，因此我們將原耐高溫材質閥片更換成聚醚醚酮材質閥片，即解決耐高溫問題，還具有很好的耐震性，保障了閥片的使用壽命[4-5]。

3 結論

通過采取以上措施，2017年氣閥損壞數量減少，機組能耗降低明顯，單臺壓縮機組能耗下降約67 kW/h，4臺機組節約268 kW/h，年節約費用約136.68萬元。北I-1油氣處理廠整體能耗同比2016年1—9月份能耗下降67 kW/h，能耗降低5.3%。

在對JGD/4-3型往復式壓縮機氣閥運行狀況的對比及分析中，一方面可對以往氣閥更換數量做以統計，建立氣閥使用臺賬；另一方面對易損壞氣閥點作為重點檢查內容，避免因氣閥損壞，造成不必要的停機，做到發現問題及時處理，同時通過氣閥修的舊降低每年因大量更換氣閥的維修成本，在避免因氣閥造成停機的同時，降低機組能耗，研究成果即適用于JGD/4-3型往復式壓縮機，同樣適用于采用同類型的各中往復式壓縮機機組[6]。