摘 要：近年来，在石油能源开采量、化工生产规模以及科技水平不断提升推动作用下，相关生产机械设备得到了较大程度更新与完善。其中，往复式压缩机作为化工生产过程中必要设备之一，也在不断更新换代，然而即便如此气阀故障仍是往复压缩机较为常见问题，严重影响着设备正常运行，甚至导致生产安全事故发生。 基于此，文章对往复式压缩机气阀常见故障进行了详细分析，进而对相关改善对策进行了有效探讨，希望能够为提升往复压缩机运行质量与使用寿命提供有效参考。
关键词：往复式压缩机；气阀；故障；分析
往复式压缩机在我国采矿、采油、冶金、化工等生产领域都有着较为广泛应用，甚至是生产过程中关键性设备。然而在实际使用过程中，压缩机故障仍然较为常见，其中最为频繁的当是气阀部位故障问题。压缩机气阀故障会使得压缩机产气量陡增，不但会消耗大量能源，而且会大大降低生产系统运行效率。压缩机气阀受损，极易出现气阀坠入气缸现象，导致气缸拉毛，进而使整个压缩机严重受损，甚至引发严重安全事故。为此，工作人员必须对往复压缩机气阀故障问题予以高度重视，深入分析气阀故障问题，采取有效措施进行改善、防治，将故障损失控制在最小范围内。
一、往复式压缩机中气阀结构及对气阀性能要求
（一）?气阀结构分析
了解气阀结构是对往复式压缩机气阀故障分析重要前提。气阀是往复压缩机得以安全、正常运行重要部件，压缩机做功、压缩、排气等功能实现都依赖于密闭性良好的气阀保障。气阀质量将会对压缩机能源消耗、最终产气量等造成直接影响。往复压缩机气阀种类多样，但在结构上都包括了阀盖、阀座、阀片、弹簧这四个部分结构。其中阀座是气体专用通道，也是气阀安装主体，弹簧则是气阀的弹性元件。阀盖与阀片主要起到密封作用。整个气阀采用螺栓、螺母进行固定。
（二）气阀性能要求
降低阻力损耗是往复压缩机气阀应用优势，因此在进行气阀设计时必须确保结构合理，能够实现气阀流量与流通面积最大化。在弹簧等弹性元件选择过程中，应确保能够满足气阀稳定开、关要求。气阀在运行过程中应实现最小余隙容积，最大限度地降低阻力损失。在往复压缩机运行过程中，应提高对气阀可控系数，确保气阀关闭状态下良好密封性，避免出现气阀泄露而降低往复压缩机运行效率。尤应注意的是，由于气阀在使用过程中周期性较长，对于弹簧弹性要求较高，并且要求弹簧阀片具备较好耐磨性能。
二、往复式压缩机气阀故障原因分析
一般来说，往复压缩机气阀故障主要是因为阀片受损、弹簧受损、密封座受损而导致气体泄漏。
（一）阀片受损
阀片受损是往复式压缩机气阀常见故障。主要分为以下几种情况：一是阀片疲劳受损。阀片在往复压缩机运行过程中频繁弯曲，以及承受连续控击荷载，进而导致阀片出现疲劳性损伤，降低其密闭性能。二是阀片磨损。往复压缩机运行过程中导向块与现状阀片之间存在较大摩擦，以及阀片运行经过多次运行出现边缘性磨损，出现阀片强度变弱，阀片使用寿命大幅减小。三是阀片自身质量原因。一些阀片在生产时存在夹层、夹渣等问题，使其在使用过程中应力集中度过大，极易受到循环应力而使阀片受损。加上许多压缩介质往往具备一定的腐蚀性，经过长时间冲刷使得阀片质量下降，腐蚀受损而出现密封不良问题。
（二）弹簧受损
压缩机气阀弹簧受损，主要是因为气阀弹簧阀片在频繁开启、闭合过程中，承受在气体最大压缩力脉冲循环荷载，导致弹簧劳损疲软、变形，以及弹簧在变形运行过程中和孔壁发生摩擦，进一步加大了弹簧片磨损程度，进而导致弹弹簧断裂等故障。
气体介质存在一定腐蚀性，也会对弹簧造成腐蚀，加上集中应力作用，弹簧损坏速度加快。此外，弹簧自身质量问题，在加工、热处理等生产环境控制不当，导致弹簧片存在较大质量问题，进而在使用过程中出现阀门故障。
（三）阀座密封受损
阀座封密受损导致封面不平整也是气阀故障主要原因之一。阀座密封不符合相关行业标准，弹簧力过小，密封面出现时间性损伤，阀片变形破裂，阀隙通道异物摩擦，润滑油温度过高，碳渣堵塞密封面，弹簧端面和轴线垂直度不高，阀片阀座出现损伤。这些阀座故障也会造成往复压缩机密封问题。
三、往复式压缩机气阀故障诊断方法
对压缩机气阀故障进行诊断，可以通过振动信号监测分析，阀片冲击力变化，气阀漏气等性能、现象进行判断。除了常规的故障信号监测，还可实时观察热力参数值变化情况，以及分析加速机载预警情况等来判断气阀故障。对于故障点的判断，主要可采取分析气阀运行动力性能变化情况进行确定，通过将传感器安装在压缩机中，获取振动与机体噪声信号，经过信号变化规律对比、分析来判断故障类型，也可以通过对气阀运动产生脉动压力与温度差来确定故障问题。
四、往复式压缩机气阀故障改善措施
（一）校核阀片运动规律
往复式压缩机在正常工作过程中，气阀阀片存在明显开、闭规律，工作人员应在准确计算往复压缩机工作时间前提下来对阀片进行开启、关闭。若是气阀运行不符合相应规律，应关闭阀片，借助对弹簧、阀片等传递信息对阀片进行及时调整。根据阀片受到的应力情况，选择较小阀片开启高度，使其受到的撞击速度变小，确保阀片可以实现及时有效地开启与闭合，改善阀片运动频率，延长气阀使用寿命。在降低阀片开启高度情况下，通过减少缝隙面积来提高气流阻力可以使得阀座通道系数增加，能够有效补偿气体流通量，因此可采用环形窄通道式气阀来改善阀片受力情况。
（二）调整弹簧力性能
延长阀门使用寿命，除了要确保阀片开启高度最小之外，还应在弹簧与弹簧片的选择上选择刚性较好的类型，增加弹簧开、闭缓冲力。宜选择钢丝直径较大、工作群数较多的弹簧阀片，以更好地适应压缩机高转速运行要求。同时，应确保阀片完全开启之后，弹簧不会出现较大变形量，以此来降低弹簧应力，减小弹簧受撞击速度，延长使用寿命。此外，弹簧弹力不能太大，避免气阀过早自动关闭，而导致气阀振顿，影响气体压缩效率。
（三）提高阀片制造水平
相关研究表明，阀片消磨时间应力最大值为200MPa，应力时间越长，阀片使用时间越短，因此需要采取打磨的方式对阀片进行处理，借助回火对阀片进行补充处理，最大限度地减小阀片残余应力，有效延长阀片使用寿命。阀片边缘采用圆角的方式能够有效消除由于阀片受到较大荷载冲击而导致边缘应力过于集中而导致边缘断裂问题。环状阀片的倒圆角采用小圆角设计方式，而外圈边缘采用大圆弧设置方式，以此提高阀片使用寿命。
五、结束语
综述可知，往复式压缩机结构十分复杂，故障原因也是多种多样，且一旦发生故障极难在较短时间内确定故障原因。而在压缩机故障中，超过50%的故障原因来自于气阀问题，因此必须加大对往复压缩机气阀故障分析力度，提高故障查找与解决防范力度，为往复压缩机顺利运行提供保障。
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