往复式压缩机气阀气体检漏方法探索

张洪彬

摘要：本文主要结合往复式压缩机气阀检漏过程中发现的问题，及通过对气体检漏方法的不断探索，设计制作出较为完善的气阀气体检漏设备，并服务于公司往复式压缩机气阀检漏。

关键词：气阀;检漏;探索;服务

中图分类号：TH45                                       文献标识码：A                                      文章编号：1674-957X（2020）20-0125-02

0  引言

往复式压缩机以其压力适用范围广，排气效率高、排气量大等特点，被广泛应用于我国石化、钢铁、冶金、纺织等国民经济的各个部门，而压缩机的关键部件——气阀，其密封可靠性直接影响压缩机的效率和安全稳定运行。

1  气阀检漏现状

目前国内往复式压缩机用户在对气阀泄漏检查时，普遍采用煤油反向检漏（阀片关闭方向加煤油，煤油通过密封面成线状泄漏即为密封失效）的方式（見图1），这种检漏方式存在以下问题：

①由于煤油具有一定的表面张力，部分泄漏点可能存在无法检出的问题;

②对弹簧力较弱的气阀可能存煤油重量加阀片重量大于弹簧力的情况，造成气阀假象泄漏;

③对于CE型非金属环状阀（阀片为独立环状结构，密封形式为线密封），在运输、搬运过程中可能导致个别阀片偏置，造成密封大量泄漏问题;

④检漏时间长，采用煤油检漏一般需要在加注煤油后等待20-30分钟，查看泄漏情况。

我公司往复式压缩机使用的气阀即为由贺尔碧格提供的CE型高效非金属环状阀，在前期使用过程中均采用煤油进行检漏，但发现检漏合格的气阀上机使用效果并不理想，频繁出现排气温度高、排气量不足等问题，因此通过详细分析开始着手对气阀检漏方式进行研究探索改进。

2  气阀气体检漏探索

通过对气阀在压缩机上实际运行状态进行分析，压缩机活塞往复运动产生气缸容积变化，使通过气阀的气流方向发生变化，要求气阀在关闭时实现密封功能，而此时气阀阀片受自身弹簧力以及正向气压叠加进行关闭密封。因此考虑是否可以通过线下对阀片施加正向气压进行泄漏检测，这样的检漏方式更接近于气阀实际工况，而且还能通过气体流量计对气阀泄漏量进行定量检测。

通过行业调研，以及与气阀专业厂家进行充分沟通，了解到气阀厂家普遍采用气体正向加压的方式对气阀泄漏进行定量测试，当向气阀厂家提出检漏设备采购意向事宜时，得到的回复均为“该检漏系统为国外进口，且涉及技术保密，无法单方面进行对外销售”。另据多方咨询，了解到该套检漏设备价值高达30万人民币以上。因此基于以上因素决定对气阀检漏方式进行自行研究探索。

2.1 第一代气阀气体检漏设备设计制作

2.1.1 气阀检漏设备试制

通过对我公司往复式压缩机各级进、排气阀结构特点观察和外观尺寸测量，思考并解决了①气阀检漏过程中如何安装固定;②能够实现对不同尺寸气阀检漏的通用性;③如何实现泄漏气体的收集和泄漏量检测等三个问题后设计制作出第一代气阀气体检漏设备（见图2）。

该检漏设备设计有独立的气阀安装腔室，可实现各型号气阀的安装固定，仪表空气通过减压阀控制进气压力，气体通过进气阀进入被检气阀阀片处，若气阀泄漏则压板顶部的压力表会有相应指示，同时转子流量计会显示对应的泄漏量。

2.1.2 气阀检漏设备试用

第一代气阀气体检漏设备试制完成后，随即利用气阀厂家新修复到货的一批气阀进行检测，发现气阀普遍泄漏量较大，个别还出现流量计满表的情况，与厂家出厂检验报告上的泄漏量数据差距甚远，拆卸压板对阀片进行拨动调整后，再次安装检测，有部分好转，但通过对同一只气阀进行反复拆装测试，发现每次检测出的泄漏量均不相同，且差异较大，因此初步怀疑检漏设备还存在缺陷。

2.1.3 存在问题分析

通过对气阀检漏设备试用情况出现的问题，进行反复研究分析，得出气阀检漏设备多次检测结果不一致的原因为：仪表空气进入气阀安装腔室后由于进气空间小，加之进气口正对着气阀，导致阀片受气流影响发生偏置，进而导致气阀泄漏量增大，而通过拆卸调整阀片后有说好转，但反复测试同一气阀由于每次阀片都会受进气气流影响，而每次气阀阀片偏置程度不一，而使检测结果存在较大差异。

2.2 第二代气阀气体检漏设备设计制作

2.2.1 气阀检漏设备改进制作

带着第一代气阀检漏设备试用过程中存在的问题及相关原因分析，开始着手设计制作出第二代气阀气体检漏设备。第二代气阀气体检漏设备主要是将原有气阀安装腔室扩大，使仪表空气进入气阀安装腔室后压力缓慢上升，避免气阀阀片周围出现瞬时气流，导致阀片产生位移;同时将进气方向由底部进气改进为侧方位进气，避免了进气管正对气阀进气，造成部分阀片偏置泄漏。

2.2.2 气阀检漏设备试用

第二代气阀气体检漏设备制作出来后，同样利用气阀厂家新修复到货的一批气阀进行检测，发现气阀仍然普遍出现泄漏量较大的问题，但对同一只气阀进行反复测试，泄漏量相对稳定，未出现较大幅度的泄漏量波动问题。取出气阀对阀片进行调整后再次安装检测，发现气阀泄漏量明显降低，与维修出厂检测报告数据对比较为接近。通过对全部一批次的28只气阀进行检测，均出现首次检测泄漏量较大，通过对阀片调整后泄漏量明显降低，与维修出厂检测报告数据对比约有30%泄漏数据吻合，70%的泄漏量超出维修出厂检测报告数据。

2.2.3 存在问题

通过对气阀气体检漏设备第二次改进试用，检漏效果有显著提升，基本解决了第一次针对同一只气阀反复检测出现的泄漏数据差异问题，通过对气阀阀片调整后泄漏量明显降低，但泄漏量与厂家出厂检测报告数据吻合度仍然不高，还不能作为衡量气阀泄漏的检测设备。同时在对该批次阀门进行检测过程中又暴露出一个新问题，即每只气阀都需要经过安装检测，发现泄漏大之后又拆卸对阀片进行调整，再安装检测，若数据差距大，还得再次重复拆装进行调整检测。如此反复将气阀在检漏设备上拆装不仅耗时费力，而且每次调整阀片后都不能确保阀片是否处于最佳密封位置，因此还需要对检漏设备做进一步的改进完善。

2.3 第三代气阀气体检漏设备设计制作

2.3.1 气阀检漏设备改进制作

根据第二代气阀检漏设备存在的需反复对气阀进行拆装调整的问题，在第三代气阀气体检漏设备设计制作上进行了较大改进（见图3）。第三代氣阀气体检漏设备主要是取消了出口压力表，并将转子流量计从排气端改至进气端，同时对气阀安装腔室进行改进，可实现气阀阀片在线调整，避免了反复拆装，能更迅速的找到阀片最佳密封位置，充入的气压还能在调整阀片时瞬间将密封面残留的异物吹扫干净，避免了异物对气阀密封造成的影响。

2.3.2 气阀检漏设备试用

第三代气阀气体检漏设备制作完成后，利用新修复的气阀进行检漏测试，所有气阀均能实现一次拆装、在线调整，且检验结果与贺尔碧格修复报告数据吻合，每只气阀平均检漏时间（包含拆装过程）在2分钟以内，大大缩短了检漏时间和检漏的准确性。该批次气阀通过自行设计制作的气阀气体检漏设备检验合格后进行上机安装使用，压缩机各级排气量、温度达到设计值，满足装置安全稳定运行要求。因此可以初步判定往复式压缩机气阀气体检漏方法及设备设计制作成功。

3  后续使用效果验证

随着气阀气体检漏设备试用成功后，对后续4批次总计112只各尺寸气阀进行入厂检验，检验发现贺尔碧格提供的有一批次中3只气阀泄漏量超标，通过沟通协调，将该三只气阀进行返厂检查，通过厂家检查发现确实存在泄漏超标问题，经修复后返回公司并在贺尔碧格气阀工程师的现场见证下进行入厂检验，检验结果合格。也因此得到了贺尔碧格气阀工程师的高度认可，并指出我们是国内往复式压缩机用户中，能自主设计制作气阀气体检漏设备的第一家，基本打破了国外厂家在该类型气阀气体检漏设备在国内的垄断现状。

4  结束语

通过对公司往复式压缩机气阀入厂检验时发现，采用传统的煤油检漏方式不仅存在检漏消耗时间长，且检验结果不准确，气阀上机安装使用后频繁出现排气温度高、排气量不足等问题。因此，通过对压缩机各级进、排气阀结构特点观察和外观尺寸测量，思考如何设计制作出一种能同时兼顾通用性、易加工性、易操作性以及安全性要求的气阀气体检漏设备。经过不断对气阀气体检漏设备的探索，在前期设计制作出的第一代、第二代气阀检漏设备上发现的问题，不断改进并反复试验，最终设计制作出较为理想的第三代气阀气体检漏设备，且通过几个批次一百多只不同尺寸气阀的检漏测试和气阀上机使用，用事实说服了国际知名气阀厂家——贺尔碧格，使其认可我公司自行设计制作的气阀气体检漏设备的检验结果。目前该气阀气体检漏设备已向国家知识产权局申请国家专利，待批复。

参考文献：

[1]4K-300MG-63/（0.34-0.71）-41.29型迷宫压缩机使用说明书.

[2]贺尔碧格CE型高效非金属环状阀产品介绍.

[3]机械设计手册[M].五版.机械工业出版社，2010.

[4]HN248《气阀密封测试》.

[5]TSG 21-2016，固定式压力容器安全技术监察规程[S].