C-3002往复式压缩机阀片断裂原因分析及改进

2018-03-12杨敬德

设备管理与维修 2018年17期

杨敬德，陈永，刘武

（独山子石化设备检修公司炼油钳工车间，新疆克拉玛依 833699）

0 引言

蜡油加氢装置C-3002A/B是由沈阳压缩机公司制造，型号为2D20-86/5-BX，二级压缩，一级排气压力0.154 MPa，二级排气压力0.5 MPa，有油润滑，输送介质为氢气。压缩机采用的是环状金属阀，在使用过程中阀片频繁断裂，严重影响装置运行。经技术改进后，阀片不再断裂，压缩机平稳运行。

1 故障现象

该压缩机气阀是由温州大路生产，阀片是环状金属阀片，在投用后多次出现气阀温度升高，气阀异响，机组排气量减少的故障现象，使压缩机不能正常工作，拆检后发现均是气阀阀片断裂，增加了非计划检修频次，严重影响装置安全平稳运行。

2 阀片断裂特征分析及原因分析

2.1 阀片断裂特征

经多次拆卸统计发现，损坏阀片以最外环阀片为主，伴随有气阀阀片补偿弹簧损坏。排气阀拆下过程中气阀表面及阀窝均有大量油泥（图1）。

图1 阀片断裂特征

2.2 阀片断裂原因分析

（1）介质中带液。压缩机入口介质比较脏，介质中带液使介质的比重增大，在工作过程会对气阀造成液击阀片受到的压强增大。液击是指介质中的液体具有不可压缩性，在高压气体的作用下，对气阀的各个零部件造成较强冲击，损坏阀片。

（2）压缩机注油量过大。由于压缩机在运行时注油量过大，缸内润滑油不能及时消耗，阀内积油，通过压缩后残留在气阀表面，最后导致油泥较多，阀片在开启和关闭过程中产生油黏滞力。油黏滞就是介质中的油液在阀片与阀座之间形成的油膜，产生较大的吸附力，造成阀片的倾侧运动和延时关闭，（介质作用于阀片开启的最小压差必须等于弹簧预置力和黏滞力之和，当压差增高并达到最大值，阀片开启因有黏滞力而延时，一旦阀片离开阀座，油黏滞力降为零，此时气流力很大，而弹簧力过小造成阀片以很大加速度运动，在升程过大的情况下阀片撞击阀座的冲击速度过大造成阀片损伤，同时气阀关闭时弹簧力必须克服气流力和阀盖对阀片的黏滞力，由于弹簧力过小活塞过了死点后阀片才关闭，导致气流回流，阀片在气流力作用下关闭时对发作产生过大冲击力。

由于阀片采用刚阀片，韧性、塑性较差，在承受较大冲击的过程中使气阀阀片提前产生疲劳断裂，达不到使用要求，影响机组运行。

3 改进措施

（1）降低压缩机注油量。针对目前注油量过高的情况逐步降低注油量，将压缩机缸体注油量控制在（5～7）滴/min，改善阀窝大量积液情况。

（2）对阀片弹簧力进行适当加大。增大弹簧力可以再一定程度上解决阀片延迟关闭的问题，但过大的弹簧力会造成阀功率损失过大，严重的情况还会造成阀片的振颤，同样会造成阀片受损，所以必须经过精确的计算，适量的增大弹簧力。

（3）改善阀片材料，提高阀片抗冲击能力。对阀片的材料进行升级更换，由原来的钢阀片改为PEEK（Polyethere Therketone，聚醚醚酮）填充碳纤维，提高阀片的韧性及抗冲击能力。

4 PEEK阀片比钢阀片的优势

PEEK的密度比金属小的多，弹性模量也比金属小的多，因而在撞击速度相同时，与阀座、升程限制器之间的撞击接触应力PEEK阀片比金属阀片小的多。PEEK阀片有很高的冲击韧性，能吸收大量的冲击能量，其抗冲击、抗疲劳能力是金属阀片的2倍。PEEK阀片能适用于含有液体和微小异物的气体。PEEK阀片的自润滑性、耐磨性、耐腐蚀性较金属阀片优异的多。可以减免阀片的磨损及腐蚀。