發(fā)表時(shí)間： 2025-07-03 08:55:32
作者： 石油化工設(shè)備維護(hù)與檢修網(wǎng)
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01. 氣閥結(jié)構(gòu)及種類
壓縮機(jī)氣閥主要由閥座、啟閉元件、升程限制器、彈性元件等部件組成。
閥座：閥座是氣閥的基礎(chǔ)，具有進(jìn)氣或排氣氣流通道，與啟閉運(yùn)動(dòng)元件形成閉鎖氣流狀態(tài)，氣閥關(guān)閉時(shí)，承受氣閥兩側(cè)壓力差。
啟閉元件：交替周期性開啟和關(guān)閉閥座氣流通道，通常制成片狀，稱為閥片。閥片是氣閥的關(guān)鍵部件。在閥片兩邊氣體壓差下自動(dòng)開啟，以實(shí)現(xiàn)氣體的吸入和排出。
升程限制器：用來限制啟閉元件的開啟速度，升程器上幾個(gè)同心凸臺(tái)起導(dǎo)向作用，同時(shí)又做彈性元件的支撐座。
彈性元件：開啟時(shí)防止啟閉運(yùn)動(dòng)元件以高速度撞擊升程限制器，關(guān)閉時(shí)及時(shí)將啟閉元件閉鎖閥座通道。彈簧起輔助閥片迅速?gòu)椈匾约氨ＷC密封的作用。通常在開車后的0.5-200h之間氣閥最容易損壞。
氣閥中最容易損壞的部件是閥片和彈簧等運(yùn)動(dòng)部件。
據(jù)某壓縮機(jī)配件廠商統(tǒng)計(jì)，氣閥、活塞桿填料、活塞環(huán)是往復(fù)壓縮機(jī)3大易損件，同時(shí)，因氣閥工作環(huán)境惡劣，強(qiáng)度大，它又是3大易損件中最容易損壞的零部件，因氣閥損壞而引起的停車占非計(jì)劃停車的40%以上。而氣閥的結(jié)構(gòu)和性能直接決定往復(fù)式壓縮機(jī)能否長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行，因此，氣閥被稱為往復(fù)壓縮機(jī)的心臟。
往復(fù)壓縮機(jī)常用的氣閥有環(huán)狀閥、網(wǎng)狀閥、菌狀閥、指狀閥、氣墊閥、活塞閥等。到目前為止，絕大數(shù)往復(fù)壓縮機(jī)都采用環(huán)狀閥和網(wǎng)狀閥，但不論哪種氣閥，基本都是由閥座、彈簧、閥片以及閥蓋組成，其中閥片和彈簧的質(zhì)量是氣閥壽命的主要影響因素，一般對(duì)長(zhǎng)周期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)，氣閥的壽命要求達(dá)8000h以上。
環(huán)狀閥和網(wǎng)狀閥的閥片材質(zhì)分為不銹鋼和PEEK，它們的優(yōu)點(diǎn)是：氣流阻力小，氣閥彈簧力小，還可設(shè)置緩沖片來提高氣閥的穩(wěn)定可靠性。其缺點(diǎn)是：每個(gè)彈簧可能受力不均勻，導(dǎo)致閥片對(duì)閥體的撞擊力加大，致使閥片斷裂、閥片有豁口，彈簧失效。
菌狀閥和指狀閥類似，菌狀閥的閥頭比指狀閥大，它們的優(yōu)點(diǎn)是：小升程，噪聲低，單一閥頭，閥頭不是同時(shí)損壞，對(duì)裝置影響較小，不會(huì)造成設(shè)備的突然停車。其缺點(diǎn)是：直徑較大，重量較大，閥頭及彈簧易損。
氣墊閥的優(yōu)點(diǎn)是：每個(gè)閥片均設(shè)有一個(gè)氣墊腔，減緩閥片與閥座的撞擊及彈簧的損壞。其缺點(diǎn)是：因氣墊腔的存在導(dǎo)致氣閥的流通面積較小，氣閥阻力損失大，進(jìn)而導(dǎo)致能耗大。
活塞閥是一種安裝在活塞上的新型氣閥，用排氣閥組和活塞相結(jié)合的活塞閥替代傳統(tǒng)的活塞，與傳統(tǒng)外置型相比，不再需要閥蓋的密封，消除了氣體泄漏的隱患，目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少。
02. 氣閥故障現(xiàn)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(shí)間和高度不對(duì)以及安裝中產(chǎn)生的問題。氣閥故障現(xiàn)象及產(chǎn)生原因有以下幾種：
1）閥片損壞原因：
a）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(chǎn)生疲勞破壞。實(shí)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；
b）閥片磨損——環(huán)狀閥片與導(dǎo)向塊工作面之間產(chǎn)生的摩擦磨損，可減弱閥片強(qiáng)度，降低使用壽命。磨損量過大時(shí)閥片可能卡死在導(dǎo)向塊上或者失去密封作用。環(huán)狀閥片在工作時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，將引起閥片邊緣磨扳；
c）閥片材料缺陷——材料夾渣、夾層、裂紋等缺陷引起閥片應(yīng)力集中，在循環(huán)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；
d）介質(zhì)腐蝕——壓縮介質(zhì)本身有腐蝕性或介質(zhì)中含有水分，工作時(shí)沖刷閥片，破壞閥片表面保護(hù)膜，在閥片局部地方出現(xiàn)腐蝕麻點(diǎn)和空洞，引起應(yīng)力集中，產(chǎn)生腐蝕疲勞破壞。
2）氣閥彈簧損壞原因：
a）彈簧從閥片全閉到全啟，其載荷由預(yù)壓縮力變化到最大壓縮力，承受脈動(dòng)循環(huán)載荷，引起疲勞破壞；
b）彈簧變形時(shí)與彈簧孔壁發(fā)生摩擦磨損，強(qiáng)度下降而斷裂；
c）介質(zhì)對(duì)彈簧表面腐蝕，產(chǎn)生麻點(diǎn)、凹坑，引起應(yīng)力集中，加速?gòu)椈善谄茐模?/span>
d）材質(zhì)不符合要求，彈簧的加工、熱處理有缺陷。
3）氣閥漏氣原因：
a）閥座密封面不平，表面粗糙度達(dá)不到要求；
b）密封面被碰傷；
c）閥片變形、破裂；
d）閥隙通道有異物卡住；
e）氣體溫度高，潤(rùn)滑油易變成炭渣卡住密封面。石油氣壓縮機(jī)，溫度和壓力越高，聚合物積炭越嚴(yán)重，炭渣黏著在閥片和閥座上，使氣閥漏氣；
f）彈簧力過小；
g）彈簧端面與軸線不垂直；
h）閥座、閥片嚴(yán)重磨損。
03. 氣閥漏氣鑒別方法
1）在多級(jí)壓縮機(jī)中，若某一級(jí)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(jí)排氣溫度升高，排氣壓力下降，而且該級(jí)的排出氣量不足，使前級(jí)的排氣壓力上升。因此判別某級(jí)排氣閥是否漏氣，可測(cè)量該級(jí)閥蓋上的溫度是否升高，本級(jí)排氣壓力是否下降，前級(jí)排氣壓力是否上升等方面來識(shí)別。此外，還可以用金屬棒或泄漏檢測(cè)儀檢查，氣閥漏氣嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)出吱吱的聲音。
2）某一級(jí)吸氣閥漏氣，則該級(jí)吸氣閥部位溫度升高。同時(shí)由于該級(jí)吸入氣體又在壓縮過程中泄漏出去，使前級(jí)排氣壓力上升，而后面各級(jí)因吸入氣量不足，排氣壓力下降。因此同樣可用測(cè)量溫度、壓力和聲音的方法來判別。
3）如果第一級(jí)吸氣閥漏氣，則隨后各級(jí)氣量下降，各級(jí)排氣壓力也相應(yīng)下降，因此可從各級(jí)排氣壓力和氣量是否下降來加以判別。煤油測(cè)試氣閥泄漏量為何不再普遍適用？ 隨著技術(shù)的發(fā)展，新的材料和設(shè)計(jì)的產(chǎn)生，原先用煤油測(cè)試氣閥泄漏量已不再普遍適用，因?yàn)椋?
（1）非金屬閥片氣閥用煤油測(cè)定泄漏很有可能出現(xiàn)合格，但如果通過了氣密性測(cè)定法，上機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)就沒問題。閥片密封是靠壓差實(shí)現(xiàn)的，氣密性測(cè)定法正是模擬這一工作特點(diǎn)，測(cè)試了閥片在有壓差存在時(shí)對(duì)氣體的密封能力。
（2）對(duì)于一些有特殊結(jié)構(gòu)的氣閥而言，如閥片與閥座間有升程墊片等間隔物，如果采用煤油試漏，氣閥中間肯定是漏的。
（3）沒有一個(gè)氣閥是絕對(duì)無泄漏的，只要泄漏量低于允許值就是合格的。
04. 氣閥故障診斷方法的研究
如上所述，氣閥故障主要表現(xiàn)為閥片損壞、彈簧折斷和氣閥漏氣方面，其實(shí)這3種故障常常互為因果，閥片損壞可導(dǎo)致氣閥漏氣；彈簧折斷使得閥片對(duì)閥擋和閥座的沖擊速度和撞擊力增大，導(dǎo)致閥片碎裂。因此，利用閥片沖擊力的變化、氣閥是否產(chǎn)生泄漏等特征參數(shù)來判斷閥片和彈簧故障，是當(dāng)前研究利用振動(dòng)信號(hào)診斷氣閥故障的主要方法之一。'
監(jiān)測(cè)氣閥的故障信號(hào)，除了觀察壓縮機(jī)的熱力參數(shù)變化之外（如壓縮機(jī)各級(jí)吸、排氣壓力變化、氣量變化、閥腔內(nèi)溫度變化以及壓力脈動(dòng)變化等），更主要的是希望從氣閥工作過程中產(chǎn)生的動(dòng)力性能變化來診斷故障。目前對(duì)氣閥故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)和診斷的主要方法有：
1）在壓縮機(jī)氣閥閥蓋上用傳感器拾取振動(dòng)信號(hào)或噪聲信號(hào)，然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理和故障識(shí)別；
2）在氣閥閥室內(nèi)用位移傳感器拾取閥片運(yùn)動(dòng)規(guī)律信號(hào)，校核閥片運(yùn)動(dòng)規(guī)律；
3）引出氣缸的壓力，作出氣缸內(nèi)的p-V示功圖，從示功圖的變化上判別氣閥故障；
4）測(cè)量吸、排氣腔內(nèi)的脈動(dòng)壓力和溫度變化診斷氣閥故障。
信息來源：氫能源化工
