压缩机气阀故障的原因和分类概述

 

一般情况下，造成压缩机气阀故障的原因通常可分为以下几个方面：

 

外部因素,如运行工况的改变；介质组份的改变；介质含腐蚀性成分；介质含颗粒粉尘；积碳、结垢等；液体残留夹带；润滑油量不当（过多或过少）；系统发生压力波动；系统产生共振；系统冷却器、气液分离器工作不良；系统过滤器失效；系统安A全阀、回流调节阀、截止阀等阀门故障；系统活塞环、填料、刮油环失效；气阀安装有问题；主机日常保养维护不当；主机操作失误；其它环境性因素。

内部因素,如设计缺陷；材料缺陷；制造缺陷。其它因素,如压缩机的频繁开停；经常冷车起动，但事先不清洗气阀，不放空缸内积油、积液等。

 

分析过程，内部因素,机组自2012年8月投产以来，气阀运行一直较为稳定，所以先排除气阀设计和制造批次等因素；其它因素,经现场了解，可排除。

 

外部因素,在排除安装、操作等其它因素后，确定本次故障主要原因集中在介质组份改变（设计值与实际值） 和注油量不当方面：压缩机气阀介质组份，压缩机介质氢气是由制氢装置生产的纯度较高的氢，混合一部分重整装置产生的重整氢而组成，实际氢含量在某个范围内变。从故障前后压缩机介质组份的分析结果可知，介质氢含量在92.456%~98.477%之间变化。按照现场工艺的要求，氢含量低标准为92%。

 

比照气阀原始设计参数及实际运行参数，压缩机实际运行参数接近原始设计参数，变化明显的是介质气体的摩尔分子量，设计介质组份为：H2：98.92%、CH4：1.039%、C 6H14：0.041%，摩尔分子量为2.19 g/Mol，而2014年8月12日的介质组份，摩尔分子量5.55 g/mol，变化超过一倍。

 

分别用氢含量98.48%、95.36%、92.46%的介质组份校核各级气阀主要的设计参数，二级盖侧排气阀片撞击速度分别为大允许撞击速度的92.7%、93.5%、95.4%，阀片关闭时的撞击速度，随摩尔分子量的增加而逐渐增大。同时，关闭弹簧力则随摩尔分子量增加而变得越来越弱；更严重的是：当介质气体中H2含量从98.48%向92.46%变化时，二级盖侧排气阀模拟运行时的关闭角越来越大，并有二次关闭的情况，二次关闭的关闭角均超过180毅，气阀实际延迟关闭。

 

注油情况，该机每个气缸均有上、下2个注油点，各点注油量10~15滴/min左右，每个气缸注油量大致在25~30滴/min。

 

拆机后发现，排气阀的阀压盖内积有较多的润滑油，同时，损坏的阀片表面覆盖有油垢，断裂处油垢有粘性。

 

我们知道，阀片运动时通常不会平行地冲撞阀座，而是其一端一次撞击阀座后，阀片要旋转某个角度由另一端二次撞击阀座。阀片的倾侧运动是由往复压缩机的脉动气流导致的，因此一般情况下阀片外圈的撞击速度总是撞击次数总是多的，也是容易提前损坏的。

 

一般来说，有油润滑的往复压缩机，压缩机气阀阀片与阀座（阀盖） 之间的油膜具有使阀片吸附在阀座（阀盖） 的趋势，并使气阀打开（关闭） 时间较无油润滑大为延迟。如果润滑过度，则较多的润滑油会使得阀片粘结在阀座或阀盖上，不能在设计的节点开启或者关闭，而是要延迟到在后续气流的强大冲击下才得以开闭，其运动速度会超过阀片许用速度的很多倍，使得阀片提前断裂，此类情况在设计时很难计算阀片运动轨迹和速度，只能通过结构上的调整来改进。