發表時間： 2023-02-11 18:36:37
作者： 石油化工設備維護與檢修網
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氣閥工作狀態的好壞是壓縮機技術發展的核心問題之一，往復壓縮機有60%以上的故障發生在氣閥上。據某石化公司煉油廠對循環氫壓縮機的故障統計，氣閥故障引起的停機次數占總停機次數的85%以上。
氣閥一旦發生故障，馬上影響壓縮機的產氣量，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，活塞和活塞環損壞，帶來更為嚴重的問題。
所以及時發現氣閥故障，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生的問題。氣閥故障現象及產生原因有以下幾種：
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—環狀閥片與導向塊工作面之間產生的摩擦磨損，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向塊上或者失去密封作用。環狀閥片在工作時轉動，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力集中，在循環載荷作用下，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) 介質腐蝕—壓縮介質本身有腐蝕性或介質中含有水分，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腐蝕麻點和空洞，引起應力集中，產生腐蝕疲勞破壞。
2、氣閥彈簧損壞
原因：
(1) 彈簧從閥片全閉到全啟，其載荷由預壓縮力變化到最大壓縮力，承受脈動循環載荷，引起疲勞破壞；
(2) 彈簧變形時與彈簧孔壁發生摩擦磨損，強度下降而斷裂；
(3) 介質對彈簧表面腐蝕，產生麻點、凹坑，引起應力集中，加速彈簧疲勞破壞；
(4) 材質不符合要求，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下降，因此可從各級排氣壓力和氣量是否下降來加以判別。
氣閥故障診斷方法的研究
如上所述，氣閥故障主要表現為閥片損壞、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，導致閥片碎裂。
因此，利用閥片沖擊力的變化、氣閥是否產生泄漏等特征參數來判斷閥片和彈簧故障，是當前研究利用振動信號診斷氣閥故障的主要方法之一。
監測氣閥的故障信號，除了觀察壓縮機的熱力參數變化之外（如壓縮機各級吸、排氣壓力變化、氣量變化、閥腔內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生的動力性能變化來診斷故障。
目前對氣閥故障進行監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) 在氣閥閥室內用位移傳感器拾取閥片運動規律信號，校核閥片運動規律；
(3) 引出氣缸的壓力，作出氣缸內的p-V示功圖，從示功圖的變化上判別氣閥故障；
(4) 測量吸、排氣腔內的脈動壓力和溫度變化診斷氣閥故障。
