煉油廠往復式壓縮機氣閥故障分析及預防措施

黃曉勇

[摘? 要]往復式活塞壓縮機在煉油、化工、天然氣加工和輸送過程中占有重要的地位。本文針對煉油廠重整加氫裝置氫氣壓縮機在運行過程中、檢修中存在的氣閥故障，進行分析并提出相應的預防措施，旨在延長設備的使用周期，提高操作人員、設備管理人員、維護、檢修人員的操作技能，實現設備的安、穩長周期運行

[關鍵詞] 往復式壓縮機 氣閥? 故障分析? 預防措施

[引? 言]氣閥是壓縮機中最重要的易損件之一，它的性能優劣直接影響到壓縮機的排氣量、功率消耗和安全運行。如排氣閥漏氣會使壓縮機出口氣體的溫度升高，排氣量降低，影響正常的生產運行;若破碎的閥片或彈簧進入氣缸會損壞活塞及氣缸，降低設備的使用時間，直接影響生產平穩、長周期運行和經濟效益。為此，不斷提高操作人員、設備管理人員和維護人員，對設備出現的常規故障的綜合分析和判斷水平，實現煉油、化工裝置“安、穩、長、滿、優”的運行目標。

一、氣閥的組成及工作原理

1.氣閥主要由以下零部件組成。

（1）閥座：氣閥的靜止密封元件。

（2）閥片：壓縮機氣閥的啟閉密封元件，常用2Cr13、3Cr13或1 Cr18Ni9Ti等不銹鋼材料，也可用純聚四氟乙烯、尼龍6等非金屬材料。

（3）氣閥彈簧：壓縮機吸、排氣結束時，彈簧推使閥片及時落到閥座上形成密封，同時緩沖閥座、閥片密封面開啟時對升程限制器產生的沖擊力。

（4）頂開器（升程限制器）：限制閥片開啟的最大升程，其頂開器上的導向塊對閥片的啟閉進行導向，即只允許閥片作垂直于閥座的起落運動，作為安置彈簧的底座。

2.工作原理。

進排氣閥的工作過程是類似的，現以進氣閥為例說明氣閥的工作過程。活塞由外止點（活塞離曲軸旋轉中心最遠距離處）向內止點運動時，位于活塞左側（缸蓋側）與缸蓋之間的空間變大，殘余的氣體開始膨脹降壓，氣缸內壓力變小，氣缸與進氣腔之間的壓力差作用于氣閥閥片上，當壓力大于氣閥彈簧力時，閥片離開閥座密封面，氣體通過產生的間隙進入氣缸，壓縮機吸入壓縮介質，在氣流的壓力作用下繼續推動閥片上升，直到氣閥閥片撞到頂開器，活塞在接近壓縮機氣缸內止點時速度逐步降低，進氣流量、速度和氣流產生的壓力也相應減少，當壓力差不足以克服氣閥彈簧力時，氣閥閥片離開頂開器，在彈簧力的作用下逐步進入關閉狀態;活塞由內止點轉向外止點運動，缸內氣體被壓縮而壓力逐步升高，氣缸內壓力大于排氣閥彈簧力時，排氣閥閥片離開閥座，排出氣體。

二、氣閥損壞的原因分析

1.閥片損壞。

（1）材料機械性能缺陷。閥片是往復活塞式壓縮機中氣閥的重要部件之一，它的好壞直接影響壓縮機的工作。 閥片工作時承受著交變的沖擊載荷，并承受腐蝕、磨損、高溫等綜合因素的作用，因此大部分損壞的閥片都是徑向斷裂或局部剝落并伴隨有磨損，為了提高閥片的使用壽命，閥片應具有較高疲勞強度、沖擊性、耐磨性和抗腐蝕性。

（2）疲勞造成損壞。

閥片在吸排氣過程中主要承受兩種載荷。一種載荷是由氣體壓力差引起的靜載荷，在這種靜載荷力的作用下，閥片會產生永久性彎曲變形，由于往復式壓縮機與生俱來就有的壓力脈動變化規律（氣缸內的壓力由較低的吸氣壓力變化到較高的排氣壓力），則加劇了閥片的疲勞破壞;另一種是為撞擊載荷，吸排氣過程中在閥座和升程器之間來回跳動的閥片，會受到閥座和升程器的撞擊產生彎曲變形。

（3）輸送介質或壓縮氣體引起腐蝕。

閥片在工作過程中受到輸送介質的沖刷，會破壞閥片表面造成金屬表面出現部分麻點或空洞，引起閥片與閥座密封不嚴加速閥片損壞。

2.進排氣氣閥的彈簧損壞。

閥片在工作過程中與氣閥升程器頻繁接觸，氣閥彈簧由于受壓縮不斷變化，壓縮機活塞往復運行一周，氣閥彈簧則由預壓縮力（閥片全閉）變化到最大壓縮力（閥片全開），氣閥彈簧在這種脈動的不斷循環變化的載荷作用下，彈簧也是最易損壞的氣閥零部件。在壓縮機工作過程中氣閥經常會出現“咳嗽”現象，多數是由于彈簧與升程限制器的導向面配合在安裝過程中過松或過緊而產生的故障，裝配時過松會引起氣閥波形彈簧的劇烈跳動（常見徑向運動）和周向旋轉，造成彈簧磨損，產生永久變形甚至折斷，而過緊的裝配會引起波形彈簧卡死，長期會造成波形片折斷，也會引起壓縮機的氣閥損壞。

3.降低壓縮機冷卻效果。

壓縮機處于正常工作狀況時，氣缸內吸氣溫度正常，水套冷卻水的冷熱交換效果是排氣閥排氣溫度高低的關鍵環節，冷卻介質若是采用循環水作為冷媒時，循環水在密閉的環境、適宜的溫度下，經過長時間運行易滋生生物或引起水腔結垢，流通孔徑會越來越小，導致冷卻效果不好，尤其到了夏季外界環境溫度升高，引起排氣溫度過高，排氣閥氣閥彈簧、閥片工作條件惡化，致使氣閥彈簧、閥片損壞。

4.安裝質量差。

在裝配過程中若出現氣閥漏氣，則使高溫、高壓的氣體倒流入氣閥，使氣閥的工作條件惡化，也可導致閥片、彈簧的損壞。

三、防止氣閥損壞的預防措施

1.合理選擇彈簧材質。彈簧最好用不銹鋼彈簧鋼絲來制造，以保證性能的穩定性，增強彈簧承受脈動和循環載荷的能力。

2.調整彈簧力。為減輕閥片受到閥座和升程器的撞擊，可在升程器上鑲嵌橡膠圈來緩沖撞擊力，或適當增加彈簧力。

3.優化閥片材質。閥片使用尼龍閥片，可有效提高使用壽命。

4.及時檢修。定期對氣閥閥片、彈簧進行檢查清洗。如果氣閥彈簧損壞，則該氣閥所有彈簧應同時更換。

5.加強散熱。防止循環水過臟，定期清洗冷卻水套。

6.提高安裝質量。杜絕因氣閥裝配不良而引起的閥片、彈簧損壞的現象發生。

7.嚴格控制介質組分。在操作中防止出現氣包液、氣帶液等現象發生，定期對破沫網進行檢查、清掃，加強脫液。

三、結束語

在生產運行過程中，我們只要嚴格按照設備操作規程進行操作，對壓縮機氣閥常見故障加強分析，認真查找產生故障的原因，及時維護保養，就可以延長壓縮機的正常運行時間，減少設備故障，能夠為企業的長周期生產提供保障。

參考文獻：

[1]王海洋，李蒙.重整加氫裝置壓縮機常見故障分析與處理[J].工程技術（引文版），2016（11）：00126-00126.

[2]宋天民 《煉油廠動設備》中國石化出版社? 2006年1月? ?第一版

[3]吳軍超 《往復活塞式壓縮機常見故障的分析》化工裝備技術 2007年4月 第一版

中國石油青海油田分公司安全監督中心? 甘肅? 敦煌? 736202