100萬蠟油加氫C-1002壓縮機氣閥故障原因分析與對策

艾買江·買合木提，黎曉勇，陳文忠

（中國石油獨山子石化分公司設備檢修公司煉油鉗工車間，新疆獨山子 833699）

1 引言

100萬蠟油加氫C-1002壓縮機是該裝置的關鍵機組，該機組為某廠家制造的型號為4M50-18/24-180-BX，四列三級對稱平衡式往復壓縮機。100萬蠟油加氫項目改造后，對該機組增加了無級氣量調節系統，并且更換了所有的氣閥。

根據檢修資料統計，統計從2016年7月至2017年2月在該機組改造后對氣閥進行的檢修故障，下表1所示。

由表1的檢修次數統計來看，該機組改造以后，進氣閥頻繁出現故障，出現損壞的閥片均為進氣閥，且閥片損壞的閥溫度都比正常閥升高8°以上，未出現排氣閥閥片損壞和溫度升高情況。拆解了損壞的進氣閥，故障現象均為閥片斷裂。氣閥運行最短7天，最長16天，嚴重不滿足生產需要。

2 原因分析

2.1 頂開器與氣閥間隙不正確

進氣閥在安裝過程中有一個關鍵裝配尺寸，就是氣閥頂開器與氣閥之間的間隙，如果間隙過小，頂開器的行程可能會超出氣閥卸荷器的行程，導致閥片受力被頂死，若間隙過大，則會導致頂開器無法完全頂開卸荷器，導致卸荷不完全。根據無級氣量調節系統廠家給出的間隙標準值為2±0.5 mm，現場測量了每一個進氣閥的安裝間隙值，表2所示。

表1

測量結果顯示頂開器與氣閥的間隙符合廠家提供的標準值。

2.2 閥片結構不合適

目前壓縮機氣閥閥片的結構分為環狀閥和網狀閥，環狀氣閥又分為開式和閉式2種，是目前壓縮機使用最多的一種氣閥，它的密封元件閥片是環狀的，結構簡單，價格低廉，缺點是閥片易斷裂。網狀閥在高、低壓縮機廣泛使用，閥片呈網狀，該種氣閥使用壽命長，結構較復雜，費用較高，閥片不易斷裂。該進氣閥閥片結構為網狀閥，從結構形勢上來看，網狀閥閥片的抗斷裂能力是大于環狀閥的圖2。

結論：閥片結構不合適不是主要原因

2.3 閥片材質不合適

該氣閥的閥片材質為PEEK（聚醚醚酮），查閱該材質的性能特點，和金屬閥片相比，PEEK的密度比金屬小，彈性模量也比金屬小，因而在撞擊速度相同時，與閥座，升程限制器之間的撞擊接觸應力比金屬閥片小的多，同時，PEEK具有良好的柔韌性，具有很高的沖擊韌度，能吸收大量的沖擊動能，其抗沖擊，抗疲勞能力是金屬閥片的兩倍。PEEK材料存在下列缺點或局限性：氣閥的壓差不能超過22.5 MPa，使用溫度不能高于250°。

圖1 氣閥間隙測量

表2 單位：mm

圖2

壓縮機工藝變化，與生產車間溝通了解到壓縮機采用新氣量調節系統后，出口壓力均比改造前要低，現三級出口壓力在13 MPa左右，原壓力在16 MPa，進口壓力未變，則氣閥運行壓差遠小于22.5 MPa，同時對進氣閥溫度進行測量，均小于40°，符合PEEK材質的使用范圍。

2.4 閥片強度不夠

C-1002壓縮機改造后增加了無級氣量調節系統，無級氣量調節系統通過液壓系統經電磁閥的控制，通過頂開進氣閥來實現壓縮機氣量在10%到100%之間調節。只要壓縮機不是在100%負荷的工況下工作，氣量調節系統就不停的在對進氣閥施加頂開的動作。對損壞的進氣閥閥片進行了仔細觀察，如圖3所示。

通過對損壞閥片的仔細觀察，發現閥片斷裂的部位并不是隨機的，所有斷裂的位置都是在氣閥頂開器的爪子位置附近。由于有氣量調節系統，當不處于100%負荷時，閥片會在壓縮階段被氣閥頂開器頂開，閥片長時間受到頂開器爪子的力，發生了疲勞斷裂。因此斷定閥片強度不夠是造成閥片斷裂的要因。

2.5 閥片升程高度不合適

氣閥的升程大小對閥片的使用壽命也有很大的影響。在保證流量的情況下，氣閥的升程，對閥片的影響很大，升程越大，閥片的速度就越大，對閥片造成的沖擊力就越大，造成閥片工作情況惡劣，應力過大，導致氣閥提前損壞。按照活塞式壓縮機檢維修規程力規定的升程大小對現有的氣閥升程進行了測量

檢修規程中規定的閥片升程高度，見表3。

表3 閥片的升降高度

該壓縮機的轉速為330 r/min，查閱檢修規程，閥片升程高度應該為3～4 mm，我們測得的氣閥升程高度如表4所示。

表4

圖3 損壞的進氣閥閥片

氣閥升程高度均小于檢修規程里規定的最大升程大小。

3 制定對策，表5

表5

4 對策實施

我們將分析的要因和改進建議反饋給氣閥制造廠家，由氣閥制造廠家生產增加厚度的閥片。并將改進后的閥片重新安裝到壓縮機上。

5 結論

自從2017年2月安裝增加厚度的新閥片后，密切關注氣閥的運行情況，每周對氣閥溫度進行一次監測，從更換后到現在，沒有再出現過檢修，氣閥故障的解決，保證了100萬蠟油加氫裝置的長周期運行。降低了檢修人員的勞動強度和接觸危害介質的頻次，從而為員工提供了一個健康、安全的檢修環境。