往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥故障原因及預(yù)防措施分析

尹莎

摘要：石油和煤化工企業(yè)在我國的社會(huì)發(fā)展過程中發(fā)揮著重要的作用。保障石油和煤化工企業(yè)生產(chǎn)的正常運(yùn)行，對(duì)促進(jìn)我國的社會(huì)發(fā)展具有重要的 意義。往復(fù)式壓縮機(jī)是石油和煤化工企業(yè)生產(chǎn)過程中涉及到的重要機(jī)械設(shè)備，氣閥的故障對(duì)整個(gè)往復(fù)式壓縮機(jī)的正常運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生極大的影響。要想對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥的故障原因和預(yù)防措施進(jìn)行分析，首先就要了解往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥的結(jié)構(gòu)和性能要求。本文對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥故障原因及預(yù)防措施進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：往復(fù)式壓縮機(jī);氣閥故障;預(yù)防措施

1氣閥的結(jié)構(gòu)與原理

壓縮機(jī)氣閥一般由閥座、閥蓋、閥片、緩沖片、彈簧、定位銷、導(dǎo)向環(huán)、升程限位器、固定螺栓等部位組成。按照閥片形式一般分為網(wǎng)狀閥、環(huán)狀閥及蘑菇閥，按照氣閥功能主要分為進(jìn)氣閥和排氣閥。壓縮機(jī)活塞每 完成一個(gè)沖程，進(jìn)排氣氣閥各自打開關(guān)閉一次，從而完成氣體吸氣、膨脹、 壓縮、排氣 4 個(gè)工作過程，進(jìn)而開始下一個(gè)工作循環(huán)。目前，絕大多數(shù)往復(fù)式壓縮機(jī)的氣閥，都是利用氣閥前后形成的氣體壓差克服氣閥彈簧力而 自行開啟的自動(dòng)閥。當(dāng)氣閥前后壓差大于彈簧力時(shí)，氣閥開啟;當(dāng)氣閥前后壓差小于氣閥彈簧力時(shí)，氣閥關(guān)閉。運(yùn)動(dòng)狀況如圖 1 所示：進(jìn)氣過程中， P 外> P 內(nèi)，F(xiàn)f > Fs，閥片下移，氣體進(jìn)人氣閥及氣缸;隨著氣體的逐漸進(jìn)人，P 外 =P 內(nèi)，F(xiàn)f < Fs，閥片上移，阻止氣體的繼續(xù)進(jìn)人。

2往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥發(fā)生故障的主要原因

2.1閥片損壞原因分析

通過前面的分析可以得知，氣閥在往復(fù)式壓縮機(jī)中具有重要的作用。往復(fù)式壓縮機(jī)的氣閥容易出現(xiàn)故障的情況主要有三種。閥片故障是引起往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥故障的主要原因之一。而閥片故障主要是由于往復(fù)式壓縮機(jī)在運(yùn)行過程中造成的磨損和自身的質(zhì)量問題導(dǎo)致的。當(dāng)閥片受到磨損和損壞時(shí)，如果沒有及時(shí)進(jìn)行更換，就會(huì)使閥片更容易受到腐蝕的影響。

2.2彈簧損壞原因分析

彈簧損壞是引起往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥故障的另一個(gè)主要原因。在對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)的氣閥結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，為了減小彈簧在實(shí)際的應(yīng)用過程中受到的磨損，通常需要選擇更耐磨損的彈簧材料。然而即使這樣，彈簧在應(yīng)用過程中也會(huì)產(chǎn)生一定程度的損耗。彈簧容易損壞的主要原因除了前面分析到的彈簧與閥片之間的相互作用之外，還主要會(huì)受到彈簧材料本身的質(zhì)量問題的影響。

2.3漏氣原因分析

因?yàn)橥鶑?fù)式壓縮機(jī)在石油和煤化工企業(yè)的生產(chǎn)過程中主要是通過對(duì)氣體的加壓和輸送來發(fā)揮作用的，因而漏氣會(huì)給其造成最直接的影響。與前面閥片的損壞和彈簧的損壞原因不同，漏氣故障產(chǎn)生的原因主要是由于受到氣閥閥座以及整個(gè)往復(fù)式壓縮機(jī)的密封性能的影響，再加上閥片和彈簧受損，都會(huì)導(dǎo)致往復(fù)式壓縮機(jī)發(fā)生漏氣故障。

3預(yù)防往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥故障問題的措施

3.1應(yīng)用科學(xué)的氣閥故障診斷方法

通過前面的分析可以得知，氣閥的故障會(huì)阻礙往復(fù)式壓縮機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。往復(fù)式壓縮機(jī)的主要工作原理是通過曲軸、連桿、活塞等一系列的運(yùn)作來改變氣缸內(nèi)的容積，達(dá)到對(duì)氣體進(jìn)行加壓的目的。往復(fù)式壓縮機(jī)的氣閥主要包括進(jìn)氣閥和出氣閥，在往復(fù)式壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，氣閥產(chǎn)生故障并不會(huì)對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)的造成最明顯的影響，而是通過閥片和彈簧等的磨損而產(chǎn)生漏氣的情況。漏氣不僅會(huì)影響往復(fù)式壓縮機(jī)的工作效率，還會(huì)縮短往復(fù)式壓縮機(jī)的使用壽命。因此，要想有效地預(yù)防和應(yīng)對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥發(fā)生的故障，就要應(yīng)用科學(xué)的氣閥故障診斷方法，根據(jù)氣閥發(fā)生的具體故障原因來對(duì)其進(jìn)行預(yù)防和應(yīng)對(duì)。在對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)的氣閥進(jìn)行故障診斷時(shí)，主要是依據(jù)信號(hào)檢測(cè)設(shè)備對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的閥片沖擊力、氣閥漏氣等造成的設(shè)備元件振動(dòng)而產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)來判斷其是否發(fā)生故障。除此之外，還可以在往復(fù)式壓縮機(jī)中安裝相應(yīng)的故障預(yù)警和報(bào)警機(jī)制，這種預(yù)警機(jī)制一般是根據(jù)往復(fù)式壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中氣閥運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的熱力參數(shù)值、排氣壓力、氣量、閥腔內(nèi)溫度、壓力脈動(dòng)等方面的變化來對(duì)其是否發(fā)生故障進(jìn)行診斷的。通過這些往復(fù)式壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的具體動(dòng)力參數(shù)變化來對(duì)氣閥故障進(jìn)行診斷，主要是依據(jù)動(dòng)力性能作為診斷的主要原理的。

3.2及時(shí)校核閥片

針對(duì)現(xiàn)階段我國石油和煤化工企業(yè)生產(chǎn)過程中往復(fù)式壓縮機(jī)容易因閥片損壞而產(chǎn)生的氣閥故障，主要可以采用及時(shí)校核閥片的方法來對(duì)其進(jìn)行預(yù)防。往復(fù)式壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，主要是通過彈簧和閥片的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體進(jìn)行控制的作用，閥片的損壞會(huì)直接影響整個(gè)往復(fù)式壓縮機(jī)的密閉性。因?yàn)闄C(jī)械設(shè)備是依據(jù)一定的物理和運(yùn)動(dòng)規(guī)律來實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)的，而閥片在往復(fù)式壓縮機(jī)中主要通過運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)價(jià)值。因此要想有效及時(shí)預(yù)防往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥閥片損壞，可以通過對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中對(duì)閥片運(yùn)動(dòng)發(fā)生的相關(guān)規(guī)律進(jìn)行觀察和分析，并對(duì)閥片在運(yùn)動(dòng)過程中容易出現(xiàn)的故障進(jìn)行及時(shí)校核。通過這種措施不僅能夠有效減少閥片損壞造成的氣閥故障對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)造成的影響，還能夠間接對(duì)彈簧的預(yù)壓縮量進(jìn)行控制。而在往復(fù)式壓縮機(jī)的氣閥元件構(gòu)成中，升程限制器主要起到的是限制閥片的升程作用，彈簧則是對(duì)氣體的控制發(fā)揮作用的最主要元件。當(dāng)閥片受到損壞時(shí)，也會(huì)對(duì)其產(chǎn)生一定程度的影響，因而在校準(zhǔn)閥片時(shí)，還要及時(shí)調(diào)整彈簧的剛度系數(shù)和閥片的升程系數(shù)。

3.3優(yōu)化氣閥結(jié)構(gòu)

氣閥結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，不僅是往復(fù)式壓縮機(jī)正常運(yùn)行的重要保證，還能夠通過更加科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，來減小和降低因氣閥故障給整個(gè)往復(fù)式壓縮機(jī)的正常運(yùn)行造成的影響。在往復(fù)式壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，由于閥片與彈簧之間會(huì)因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)和氣缸內(nèi)氣體的流動(dòng)而產(chǎn)生一定的沖擊效果，因此閥片和彈簧是往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥中最容易產(chǎn)生損壞的兩個(gè)部件。因此在對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)的氣閥結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，需要重點(diǎn)對(duì)閥片和彈簧的相關(guān)參數(shù)和系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。具體來說，要想通過優(yōu)化氣閥結(jié)構(gòu)來預(yù)防往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥容易出現(xiàn)的故障，可以在對(duì)氣閥結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，將閥片的開啟高度降低。這樣不僅能夠在一定程度上減緩氣體在流動(dòng)過程中對(duì)彈簧和閥片的撞擊受力大小，還能夠降低氣體撞擊的速度。在減小閥片磨損的同時(shí)，延長整個(gè)往復(fù)式壓縮機(jī)的使用壽命。但在調(diào)整閥片開啟高度時(shí)， 還會(huì)導(dǎo)致氣流的阻力變大，這就會(huì)讓往復(fù)式壓縮機(jī)不能夠起到減小氣流阻力消耗的目的。因此在調(diào)整閥片開啟高度的同時(shí)，還要增設(shè)閥座通道、設(shè)置緩沖片等形式來讓閥片能夠在往復(fù)式壓縮機(jī)的氣閥中發(fā)揮更大的作用。

3.4優(yōu)化制造工藝

在現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展過程中，科學(xué)技術(shù)水平的進(jìn)步使得我國的各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域的生產(chǎn)技術(shù)得到了一定程度的革新。對(duì)于石油和煤化工企業(yè)生產(chǎn)過程中的往復(fù)式壓縮機(jī)設(shè)備而言，依靠現(xiàn)代社會(huì)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)對(duì)其制造工藝進(jìn)行優(yōu)化，不僅能夠有效預(yù)防氣閥故障對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)造成的影響，還能夠促進(jìn)往復(fù)式壓縮機(jī)設(shè)備整體結(jié)構(gòu)和制造工藝的優(yōu)化升級(jí)，間接促進(jìn)我國石油和煤化工企業(yè)生產(chǎn)效率的提高。在對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥的制造工藝進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，不僅要對(duì)制造工藝本身的技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，還要重點(diǎn)注意對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)的整個(gè)生產(chǎn)制造過程進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)范。在生產(chǎn)和制造往復(fù)式壓縮機(jī)的過程中，通過對(duì)氣閥生產(chǎn)和制造的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的具體規(guī)劃和設(shè)定來保證氣閥的制造能夠符合實(shí)際的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，還要對(duì)氣閥中的各具體元件的材質(zhì)進(jìn)行仔細(xì)地選擇，這樣才能大大提高往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥的生產(chǎn)質(zhì)量，有效預(yù)防氣閥故障情況的發(fā)生。

結(jié)束語

綜上所述，氣閥故障會(huì)對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。在我國石油和煤化工企業(yè)的生產(chǎn)過程中，通過對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)的氣閥容易產(chǎn)生故障的原因進(jìn)行分析，并提出具體的應(yīng)用科學(xué)的氣閥故障診斷方法、及時(shí)校核閥片、優(yōu)化氣閥結(jié)構(gòu)、優(yōu)化制造工藝四個(gè)方面的具體措施，來有效預(yù)防往復(fù)式壓縮機(jī)容易出現(xiàn)的氣閥故障，不僅能夠保證往復(fù)式壓縮機(jī)的正常運(yùn)行，還能夠間接促進(jìn)我國石油和煤化工企業(yè)的發(fā)展。

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