C-3002往復(fù)式壓縮機(jī)閥片斷裂原因分析及改進(jìn)

楊敬德，陳 永，劉 武

（獨山子石化設(shè)備檢修公司煉油鉗工車間，新疆克拉瑪依 833699）

0 引言

蠟油加氫裝置C-3002A/B是由沈陽壓縮機(jī)公司制造，型號為2D20-86/5-BX，二級壓縮，一級排氣壓力0.154 MPa，二級排氣壓力0.5 MPa，有油潤滑，輸送介質(zhì)為氫氣。壓縮機(jī)采用的是環(huán)狀金屬閥，在使用過程中閥片頻繁斷裂，嚴(yán)重影響裝置運行。經(jīng)技術(shù)改進(jìn)后，閥片不再斷裂，壓縮機(jī)平穩(wěn)運行。

1 故障現(xiàn)象

該壓縮機(jī)氣閥是由溫州大路生產(chǎn)，閥片是環(huán)狀金屬閥片，在投用后多次出現(xiàn)氣閥溫度升高，氣閥異響，機(jī)組排氣量減少的故障現(xiàn)象，使壓縮機(jī)不能正常工作，拆檢后發(fā)現(xiàn)均是氣閥閥片斷裂，增加了非計劃檢修頻次，嚴(yán)重影響裝置安全平穩(wěn)運行。

2 閥片斷裂特征分析及原因分析

2.1 閥片斷裂特征

經(jīng)多次拆卸統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，損壞閥片以最外環(huán)閥片為主，伴隨有氣閥閥片補償彈簧損壞。排氣閥拆下過程中氣閥表面及閥窩均有大量油泥（圖1）。

圖1 閥片斷裂特征

2.2 閥片斷裂原因分析

（1）介質(zhì)中帶液。壓縮機(jī)入口介質(zhì)比較臟，介質(zhì)中帶液使介質(zhì)的比重增大，在工作過程會對氣閥造成液擊閥片受到的壓強增大。液擊是指介質(zhì)中的液體具有不可壓縮性，在高壓氣體的作用下，對氣閥的各個零部件造成較強沖擊，損壞閥片。

（2）壓縮機(jī)注油量過大。由于壓縮機(jī)在運行時注油量過大，缸內(nèi)潤滑油不能及時消耗，閥內(nèi)積油，通過壓縮后殘留在氣閥表面，最后導(dǎo)致油泥較多，閥片在開啟和關(guān)閉過程中產(chǎn)生油黏滯力。油黏滯就是介質(zhì)中的油液在閥片與閥座之間形成的油膜，產(chǎn)生較大的吸附力，造成閥片的傾側(cè)運動和延時關(guān)閉，（介質(zhì)作用于閥片開啟的最小壓差必須等于彈簧預(yù)置力和黏滯力之和，當(dāng)壓差增高并達(dá)到最大值，閥片開啟因有黏滯力而延時，一旦閥片離開閥座，油黏滯力降為零，此時氣流力很大，而彈簧力過小造成閥片以很大加速度運動，在升程過大的情況下閥片撞擊閥座的沖擊速度過大造成閥片損傷，同時氣閥關(guān)閉時彈簧力必須克服氣流力和閥蓋對閥片的黏滯力，由于彈簧力過小活塞過了死點后閥片才關(guān)閉，導(dǎo)致氣流回流，閥片在氣流力作用下關(guān)閉時對發(fā)作產(chǎn)生過大沖擊力。

由于閥片采用剛閥片，韌性、塑性較差，在承受較大沖擊的過程中使氣閥閥片提前產(chǎn)生疲勞斷裂，達(dá)不到使用要求，影響機(jī)組運行。

3 改進(jìn)措施

（1）降低壓縮機(jī)注油量。針對目前注油量過高的情況逐步降低注油量，將壓縮機(jī)缸體注油量控制在（5～7）滴/min，改善閥窩大量積液情況。

（2）對閥片彈簧力進(jìn)行適當(dāng)加大。增大彈簧力可以再一定程度上解決閥片延遲關(guān)閉的問題，但過大的彈簧力會造成閥功率損失過大，嚴(yán)重的情況還會造成閥片的振顫，同樣會造成閥片受損，所以必須經(jīng)過精確的計算，適量的增大彈簧力。

（3）改善閥片材料，提高閥片抗沖擊能力。對閥片的材料進(jìn)行升級更換，由原來的鋼閥片改為PEEK（Polyethere Therketone，聚醚醚酮）填充碳纖維，提高閥片的韌性及抗沖擊能力。

4 PEEK閥片比鋼閥片的優(yōu)勢

PEEK的密度比金屬小的多，彈性模量也比金屬小的多，因而在撞擊速度相同時，與閥座、升程限制器之間的撞擊接觸應(yīng)力PEEK閥片比金屬閥片小的多。PEEK閥片有很高的沖擊韌性，能吸收大量的沖擊能量，其抗沖擊、抗疲勞能力是金屬閥片的2倍。PEEK閥片能適用于含有液體和微小異物的氣體。PEEK閥片的自潤滑性、耐磨性、耐腐蝕性較金屬閥片優(yōu)異的多?？梢詼p免閥片的磨損及腐蝕。

5 運行效果

2017年3 月更換為賀爾碧格產(chǎn)PEEK閥片，同時對注油量進(jìn)行控制。到目前為止壓縮機(jī)運行平穩(wěn)，未發(fā)生因氣閥故障產(chǎn)生的檢修壓縮機(jī)作業(yè)。