气阀对往复式压缩机的能耗影响与解决措施

张纯龙（大庆油田有限责任公司天然气分公司）

北I-1油气处理厂共有4台压缩机组，每台压缩机共用44个气阀，4台压缩机共有气阀176个。为便于做好气阀的测温、测振及更换记录，对气阀进行阀位编号，其中A代表进气阀，B代表排气阀。

1 气阀能耗对比及运行现状分析

1.1 近三年气阀运行现状及能耗对比

根据《JGD/4-3型往复式压缩机操作手册》及《多级组维修保养制度》要求，北I-1油气处理厂每年对压缩机进行定期不同级别修保。维修保养以“养修并重，预防为主”的原则，做到定期保养、强制进行。根据对近3年压缩机修保内容的对比，气阀是压缩机组最容易损坏部件之一。2014—2016年气阀更换数量逐年递增，2014年更换气阀23件，2015年更换气阀30件，2016年更换气阀43件。通过长期跟踪记录，得出以下结论：

1）随着设备运转时间的持续，气阀损坏、更换数量有逐年递增的趋势。

2）从总体趋势看，同级排气阀更换数量明显多于进气阀，同时根据对现场气阀的检查情况看，多数进气阀的更换并不是因其损坏，而是由于使气阀用时间长，修保期限到所更换。

3）根据《多级组维修保养制度》及《气阀维修更换统计表》统计，各台压缩机一、二、三级气缸正下方两组排气阀，更换损坏数量要明显多于其它位置。

4）据统计气阀从更换时间上，夏季气阀明显多于冬季。

5）通过拆解损坏气阀，发现气阀各部件中损坏最多的是柱弹簧及阀片。

6）机组的耗电量是机组耗能情况的主要体现。根据2014—2016年气阀损坏情况及机组耗能情况统计发现，在有气阀损坏的机组运行期间，机组能耗明显上升，电量值较正常机组高。

1.2 运行现状分析

通过常年对JGD/4-3型往复式压缩机气阀的维修、保养与跟踪记录，在大量数据证实下，得出以下结论：

1）随着设备运转时间的持续，气阀在一个修保周期内，运行时间也持续延长，气阀受到机械磨损、气流脉动等因素的影响寿命逐渐降低，但由于同级压缩进气温度低、压力低，排气温度高、压力高导致在其它工况相同情况下，同一气缸内的排气阀受损程度更高，更加容易损坏，进气阀寿命要明显长于排气阀寿命。

2）在各级气缸中，由于重力沉降作用，在气缸内的有限杂质（积碳、破损阀片等）多数掉落到中间下方，也就是通过正下方排气阀排出，因此正下方排气阀的受损程度更高，概率更大。同时由于少数杂质的存在正下方气阀温度要普遍高于其它排气阀3～5℃，导致正下方气阀损坏的更多。

3）夏季气温高，来气量在28 000～30 000 m3/h，冬季温度低，来气量在24 000～26 000 m3/h，导致每台压缩机出口压力夏天在3.3～3.5 MPa，冬天在2.8～3.2 MPa，进而导致夏季气阀受压力较高影响，更容易损坏。

4）在一个完整气阀中柱弹簧在活塞作用下通过气体压力在不停的做伸缩动作，推动阀片做开启、关闭。由于一个气阀中只有柱弹簧和阀片是活动部件，因此柱弹簧、阀片寿命更短。

5）气阀属于单流阀。气阀内部构造损坏后，气阀开度发生明显变化，开关不到位会造成气阀窜气，进而导致气阀的憋气，现象体现在出口压力升高，最终影响机组的整体能耗，电量值即随之升高[1-3]。

2 JGD/4-3型往复式压缩机气阀保养及维修对策

因此基于对JGD/4-3型往复式压缩机气阀运行现状的分析与研究及时调整气阀修保周期及维修侧重点：

1）在日常巡回检查中，运用气阀测温法，从横向上对比机组之间同位置气阀温度、振动差异，在纵向上对比单体机组同级气阀温度、振动差异，发现参数偏离及时查找原因。

2）在压缩机各级修保过程中重点检查排气阀，尤其是B3、B6排气阀，同时在一个完整修保期内没有更换过的B3、B6排气阀，将其更换。

3）根据以往经验，更换下来的进、排气阀并无全部损坏，因此对气阀进行修旧利废，更换易损件、疲劳件如柱弹簧、阀片等。同时由于原阀片虽能耐高温，但长期震动下，极易造成破损，因此我们将原耐高温材质阀片更换成聚醚醚酮材质阀片，即解决耐高温问题，还具有很好的耐震性，保障了阀片的使用寿命[4-5]。

3 结论

通过采取以上措施，2017年气阀损坏数量减少，机组能耗降低明显，单台压缩机组能耗下降约67 kW/h，4台机组节约268 kW/h，年节约费用约136.68万元。北I-1油气处理厂整体能耗同比2016年1—9月份能耗下降67 kW/h，能耗降低5.3%。

在对JGD/4-3型往复式压缩机气阀运行状况的对比及分析中，一方面可对以往气阀更换数量做以统计，建立气阀使用台账；另一方面对易损坏气阀点作为重点检查内容，避免因气阀损坏，造成不必要的停机，做到发现问题及时处理，同时通过气阀修的旧降低每年因大量更换气阀的维修成本，在避免因气阀造成停机的同时，降低机组能耗，研究成果即适用于JGD/4-3型往复式压缩机，同样适用于采用同类型的各中往复式压缩机机组[6]。