苏伟东 王艳虎 季静
浙江强盛压缩机制造有限公司 浙江 325025
摘要：在社会发展下，带动了我国科学技术水平的进步。目前，往复式压缩机是一种容积式压缩机，输送介质大多数为高压易燃易爆气体，是石油化工行业的重要设备，其运行状态直接影响装置的安全与平稳生产。气阀是往复压缩机最容易出故障的部件，因高频开启关闭、受力情况复杂时常导致泄漏等故障的发生，对机组高效、稳定运行产生不利影响。因此研究气阀的故障诊断与维保方法对往复式压缩机的平稳运行显得尤为重要。主要对往复式压缩机气阀故障的诊断及维护保养等方面进行相关的研究与分析，有助于延长气阀的使用寿命，保障压缩机的气量，降低功率消耗，提升企业的设备管理水平。
关键词：往复压缩机；故障；诊断
引言
往复压缩机在石油化工等许多行业广泛应用，又因往复压缩机结构复杂，在长期工作中难免会出现气阀等故障引起一系列的事故。所以，往复压缩机故障诊断一直是国内外学者研究的热点之一。
1往复式压缩机气阀的组成及结构
往复式压缩机气缸上装有进、排气阀，它们是控制压缩机进气和排气的关键部件。往复式压缩机的气阀结构见图１。气阀主要是由阀片、弹簧、阀座、升程限制器组成，并用螺栓连接固定。气阀各零部件的作用见表１。
图１气阀结构图
表１气阀各零部件作用
2往复压缩机故障诊断研究现状
目前往复压缩机故障诊断主要针对气阀和轴承间隙的故障模拟与诊断，已经取得了许多研究成果。对以往复压缩机阀片断裂故障、气阀泄漏故障等分析诊断方法进行了研究。对轴承间隙故障进行模拟与诊断，并对往复压缩机轴承故障特征提取方法进行了研究。利用拉格朗日方程和材料力学知识对含有柔性活塞杆的往复压缩机间隙故障进行了研究，在其运动中发现了众多混沌现象。
3往复压缩机故障诊断方法
3.1气阀失效后其它阀盖温升规律
实践表明，当某吸气阀泄漏，该吸气阀盖温度会升高，同一缸同一作用侧的其它吸气阀盖温度基本不变，但同一缸同一作用侧的排气阀盖温度均会升高；当首级或中间级某排气阀泄漏，该排气阀盖温度会升高，同一缸同一作用侧的其它吸、排气阀盖温度基本不变，该缸背压及压比均会减小，会导致同一缸另一侧排气阀盖温度有所下降。
3.2过度磨损
系统内的运行部件主要是注油泵的摇臂和柱塞以及分配器计量阀块内的活塞，由于润滑油内含有微量的金属颗粒等固体杂质，活塞在长时间运行中磨损量不断加大，当活塞与缸筒间隙超标后会导致高压润滑油泄漏，造成注油泵压力不足或分配器工作不正常。该压缩机组的注油系统在机组运行超过12000h后开始出现无油流报警停机，最后检查计量阀块活塞发现活塞磨损，更换新分配器后，系统恢复正常。
3.3监测阀盖温度
气阀磨损、密封不严导致气体泄漏，压缩气体反流回气缸被重复压缩，从而造成压缩机做功持续转化为内能，气缸及阀盖温度升高。定期监测气阀阀盖表面温度，详细记录各级气阀阀盖温度，并结合压缩机的运行负荷，制定出阀盖温度的合理范围。根据阀盖温度的异常变化，分析、掌握气阀运行状况，及时发现气阀故障情况。
3.4系统堵塞
系统内出现堵塞是引起注油系统故障的最主要原因，通常多发生在注油泵、过滤器、分配器等设备中，而造成系统堵塞的本质原因是润滑油内金属颗粒较多。因此每月对注油器润滑油进行化验非常重要。润滑油内的金属颗粒的主要来自注油泵及凸轮传动机构的运行磨损。对润滑油进行油磨损金属颗粒测定，化验报告结果表明该油样内含有中等数量的严重滑动磨粒和切削磨粒。此时，需检查注油器的传动机构并更换新润滑油。
在机组出现堵塞故障导致停机后，对系统内主要部件逐一排查，确定堵塞位置后进行清理或部件更换，我们的经验表明，分配器内的堵塞排查较为困难，因此在确定注油泵及过滤器不是堵塞原因后，可考虑更换新分配器，看机组是否能恢复正常运行，从而进一步确认故障具体原因。
3.5绝对判断方法及准则
气阀异常不仅要按照上述方法进行识别诊断外，同时排气阀盖温度还要满足以下三级评价准则。该准则是笔者参照相关技术规范，总结多年监测经验探索形成，并在实践中得到验证。A区：排气阀盖温度不大于100℃，认为压缩机温度正常。业内一般认为，排气温度低于120℃，压缩机温度正常。考虑氢气压缩机排气阀盖温度通常比排气温度低18~22℃，因此排气阀盖温度异常报警线不应超过100℃。
B区：排气阀盖温度大于100℃且不大于110℃，认为压缩机已经处于严重过热状态。润滑油到150℃会变稀薄，到175℃左右开始分解变质。支撑环、活塞环一般不大于180℃，气阀阀片材质最高耐温一般不大于250℃，高于此温度活塞环会分解碳化。此外，美国石油学会API618规定：往复压缩机最大预期排气温度应不超过150℃，如使用高压氢气或无油润滑气缸，对于富氢分子量≤12，预期排气温度不应超过135℃。考虑氢气压缩机排气阀盖温度通常比排气温度低20~25℃，因此排气阀盖温度不应超过110℃，超过应尽快停机检修。C区：排气阀盖温度大于110℃且不大于130℃，或机组流量下降或末级背压下降已无法满足生产条件，应立即停机。美国石油学会API618推荐：排气温度跳闸设定值比最高预期排气温度高30℃；但温度跳闸设定不应超过180℃。考虑氢气压缩机排气阀盖温度通常比排气温度低30~35℃，因此排气阀盖温度不应超过130℃。针对其它介质的压缩机，其设定值可推算。
3.6气阀零部件的检查
１）检查气阀零件的损坏情况，如果有下列情况，请及时更换：阀片断裂、扭曲，弹簧变形，弹簧刚度不能满足要求，阀座及阀盖有明显磕碰且不能修复。２）检查密封面磨损情况。若阀片及阀座密封表面有轻微磨损时，可研磨修复，若密封表面磨损严重且不能修复，需更换阀片或阀座。３）检查气阀阀片和升程限制器导轨配合处的磨损情况。检查阀片与导轨之间的径向间隙，若间隙值不符合标准，应及时更换。
结语
往复式压缩机结构复杂、易损件多，气阀作为往复压缩机关键部件之一，产生故障的原因复杂多样，希望能够通过分析往复式压缩机气阀故障的原因、故障诊断方法、维护保养的重点从而让技术人员更加了解设备的运行状态，提高设备管理水平，使设备能够平稳运行，提高经济效益。
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