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1 引言
由于往复式压缩机的热效率较高、使用性能和能量指标较好，因此得到了各行业的广泛应用。往复式压缩机是石油化工业的常用设备，但随着使用频率的上升，也使往复式压缩机出现故障的可能性提高。
气阀是往复式压缩机的“心脏”，压缩机运行的可靠性和经济性在很大程度上取决于气阀的运行是否可靠，气阀一旦发生故障，即刻就会影响到压缩机的排气量，从而造成压缩机工作效率的降低及大量能源的浪费。再者，频繁的停机检修，更换气阀，将大幅增加企业的检维修成本，也为设备的安全运行增加了隐患。因此，必须要及时诊断出往复式压缩机气阀故障，并采取有效的措施进行改善。
2 往复式压缩机气阀的特点
要使往复式压缩机正常工作，首先要保证气阀各项功能正常，否则压缩机将无法实现膨胀、吸气、压缩及排气四个过程（见图1）。气阀的性能直接关系着往复式压缩机的排气量和功率损失，其寿命直接影响压缩机的连续运转周期。
往复式压缩机的气阀又称“自动阀”，是靠压缩机进排气压差产生的力自动完成开启和关闭。气阀有很多种结构，随着科学技术的不断发展，为适应不同的压缩机“量身定制”的要求和更加高效节能的需求，气阀结构也更加复杂多样，但其基本结构一般包
括：阀座、阀盖、阀片和弹簧（见图2）。
图1 压缩机工作的四个阶段
阀座是其他零件安装的载体，同时承受气缸的进排气压力，设计有带角度（一般为10°）的气体流通槽；阀盖是阀片的升程限制器；阀片是阀座通道的开启和关闭元件，传统的阀片多采用金属材质，近几年随着非金属材料技术的不断进步，阀片多选用PEEK材质，具有抗冲击、对杂质不敏感、抗油粘滞性能好、自润滑性能好、运行噪音低等优点；弹簧即为弹性元
件，起到辅助关闭阀片的作用，结构一般为柱状或者锥状，有的气阀由于安装尺寸较小，会采用波型弹簧
片代替。
图2 气阀的基本结构
3 往复式压缩机气阀故障的分析3.1 阀片损坏
清明节哀悼亲人的诗句往复式压缩机气阀阀片损坏的主要原因有：
（1）疲劳损坏：由于阀片所承受的撞击载荷与弯曲交变载荷，导致阀片产生疲劳损坏。
（2）摩擦损坏：气阀在运行过程中，由于非金属阀片与中心导向套的热膨胀系数不一致，导致阀片开启和关闭时摩擦较大，或是脉动气流偏吹导致阀片倾侧运动（见图3），从而产生了摩擦损坏，降低了气阀的使用寿命。
（3）制造工艺：有的非金属阀片的原材料存在质量问题（见图4），或者在烧结时存在夹渣、夹层等制造缺陷。
（4）介质腐蚀：压缩机介质中含有腐蚀性气体（如
硫化氢、湿的二氧化硫等），易造成阀片腐蚀损坏。
图3
气流偏吹造成阀片倾侧运动
图4 在电子显微镜下拍摄的填充PEEK材料
往复式压缩机气阀失效原因分析及解决措施
尹志刚
中国石化北京燕山分公司 北京 102500
摘要：随着我国对石油能源需求量的不断增加以及石油化工业的迅速发展，相关设备的发展也取得了很大的进步，往复式压缩机是石油化工业中的一项常用设备，在往复式压缩机的使用过程中，气阀出
现故障的频率最高。本文通过分析总结压缩机气阀的失效形式，对往复式压缩机气阀出现故障的原因进行诊断并提出解决措施。
关键词：往复式压缩机 气阀 故障分析 解决措施
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3.2 弹簧损坏
彭昱畅往复式压缩机气阀弹簧损坏的主要原因有：
（1）疲劳损坏：弹簧在工作过程中载荷由预压缩力逐渐变为最大压缩力，这种交变循环载荷会引起弹簧疲劳损坏。
（2）摩擦磨损：弹簧在变形过程中会与气阀阀盖弹簧孔壁发生一定的摩擦，从而造成摩擦磨损。
（3）介质腐蚀：压缩机介质中含有腐蚀性气体，易造成弹簧表面腐蚀，加速了弹簧的损坏。
罗慧娟个人资料照片（4）制造缺陷：弹簧本身的材质不符合要求或是加工及热处理存在缺陷。
3.3 气阀泄漏
往复式压缩机气阀泄漏的主要原因有以下几点：（1）阀座密封面问题：阀座的密封面粗糙不平，不符合气阀的设计制造要求，或是气阀在运行过程中，密封面受到杂质等异物损伤，造成气阀密封不严。
（2）阀座流通槽问题：介质含有杂质，或者润滑油因气体温度过高而结焦等原因，造成流通槽被异物卡住，致使阀片无法有效密封。
（3）阀片问题：非金属阀片受潮变形，或者阀片本身在运行过程中有裂纹，造成密封不严。
（4）弹簧问题：弹簧力过小，不满足辅助关闭的
要求，产生阀片延迟关闭的现象（见图5）。
图5 弹簧力与阀片的运动状态
4 往复式压缩机气阀故障的改善措施4.1 重新校核阀片的运动状态
往复式压缩机气阀不是“万能阀”，其适用有一定的工况范围，要达到最佳的使用效果，必须跟该压缩机目前的工况参数相匹配，工况参数包括：各级压力、进排气温度、介质组份等。
一旦气阀运行出现故障，需要第一时间采集该压缩机的工况参数，以此校核原气阀设计是否符合目前的工况，具体包括：
（1）阀片升程是否合理：升程过大，将造成阀片的撞击速度超标，阀片容易疲劳损坏；升程过小，气阀阀损较大，气阀使用效率降低。
（2）弹簧力选择是否合理：气阀弹簧力的选择直接关系到气阀阀片的开启和关闭时间。弹簧力过小，则压缩行程开始一段时间后阀片才完全关闭，产生延迟关闭的现象，造成部分已经吸入缸内的气体沿吸气
阀泄漏回吸气管线；弹簧力过大，则阀片两端的压力差无法使阀片保持一段时间的完全开启，阀片在
阀座与阀盖之间来回运动，产生阀片颤振现象；而理想的阀片运动规律应该是阀片开启顺畅，保持一段时间的完全开启；在吸气过程结束（活塞运动到内止点）时阀片刚好关闭（见图五）。
（3）改变弹簧结构：将原来的圆柱形弹簧改为圆锥形弹簧，这类弹簧可以增加阀片在开启过程中的缓冲力，尤其是对于转速较高的压缩机，采用这类弹簧可以减小其工作应力，从而延长使用寿命。再者，由于这类弹簧会降低阀片的撞击速度，所以也能够在一
定程度上延长气阀的使用周期（见图6）。
网上火车票几点放票图6 气阀弹簧的两种结构
4.2 改变气阀结构
如果通过上述校核阀片的运动状态还不能有效改变设计，可考虑以下方案：
工伤赔偿程序（1）对气流偏吹造成阀片倾侧运动的解决方案：行之有效的方法就是在阀片与阀盖之间增加一至两片缓冲片，缓冲片有很好的扶正阀片的作用，且降低阀
片的撞击速度，有效地保护阀片（见图7）。
图7 气阀的双缓冲结构
张云雷南京坠楼（2）对介质较脏的解决方案：改变流通槽设计，加宽槽道，降低流通槽堵塞的情况；同时在气阀表面喷涂防污涂层，使杂质不易粘附。
5 结束语
综上所述，气阀作为往复式压缩机的“心脏”，全面总结往复式压缩机气阀故障的判定方法，能够对气阀可能出现的问题进行预防，同时根据气阀出现的具体故障，有针对性的判别和处理，有效延长压缩机的非计划停车周期，提高压缩机的利用率。
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