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氣閥工作狀態(tài)的好壞是壓縮機(jī)技術(shù)發(fā)展的核心問(wèn)題之一，往復(fù)壓縮機(jī)有60%以上的故障發(fā)生在氣閥上。據(jù)某石化公司煉油廠對(duì)循環(huán)氫壓縮機(jī)的故障統(tǒng)計(jì)，氣閥故障引起的停機(jī)次數(shù)占總停機(jī)次數(shù)的85%以上。

氣閥一旦發(fā)生故障，馬上影響壓縮機(jī)的產(chǎn)氣量，降低效率，浪費(fèi)能源。閥件破損后碎塊落入氣缸，引起氣缸拉毛，活塞和活塞環(huán)損壞，帶來(lái)更為嚴(yán)重的問(wèn)題。

所以及時(shí)發(fā)現(xiàn)氣閥故障，診斷出氣閥故障原因，采取合理的防治措施，對(duì)提高壓縮機(jī)的運(yùn)行可靠性，減少停機(jī)損失十分必要。

一、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(kāi)啟時(shí)間和高度不對(duì)以及安裝中產(chǎn)生的問(wèn)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：

(1) 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；

(2) 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(guò)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；

(3) 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(guò)1000h的閥片，其使用壽命較高；

(4) 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：

(1) 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；

(2) 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；

(3) 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?br style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;"/>

(4) 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：

(1) 閥座密封面不平，表面粗糙度達(dá)不到要求；

(2) 密封面被碰傷；

(3) 閥片變形、破裂；

(4) 閥隙通道有異物卡?。?br style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;"/>

(5) 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，見(jiàn)圖1；

(6) 彈簧力過(guò)小；

(7) 彈簧端面與軸線不垂直；

(8) 閥座、閥片嚴(yán)重磨損。

圖1

二、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(lái)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(guò)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(lái)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(lái)加以判別。

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?；橐蚬?，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(lái)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(guò)程中產(chǎn)生的動(dòng)力性能變化來(lái)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。