關(guān)于往復(fù)式壓縮機(jī)氣閥故障的診斷

賈曉磊(河北省定州市定州天鷺新能源有限公司 073000)

往復(fù)式壓縮機(jī)之所以應(yīng)用這么廣泛，是因?yàn)槠渑c其他的壓縮機(jī)相比具有很多的優(yōu)點(diǎn)，例如往復(fù)式壓縮機(jī)具有更高的排氣壓力，排氣的壓力比較穩(wěn)定，以及熱效率比較高等等。然而，壓縮機(jī)的正常工作都離不開氣閥，其對壓縮機(jī)運(yùn)行振動的控制也至關(guān)重要。

一、氣閥的組成和結(jié)構(gòu)

氣閥是壓縮機(jī)進(jìn)行進(jìn)氣和排氣的重要部件，壓縮機(jī)上的氣閥一般有兩種，一種是進(jìn)氣閥，一種是排氣閥。除了進(jìn)氣和排氣的功能，在壓縮機(jī)內(nèi)部的氣缸壓縮和膨脹的時候，氣閥還起到把氣缸密封起來的作用。氣閥的主要組成部分有閥座、閥片、彈簧和閥蓋。氣閥的結(jié)構(gòu)分為很多種，本文主要介紹環(huán)片閥和簧片閥。

1.環(huán)片閥

由于環(huán)片閥的優(yōu)點(diǎn)很多，因此環(huán)片閥在實(shí)際的應(yīng)用中最為廣泛。一般的中小型的壓縮機(jī)都使用這種氣閥，因?yàn)檫@種氣閥結(jié)構(gòu)相對簡單、穩(wěn)定性高。 但是這種氣閥也有一些弊端，由于它的閥片比較粗糙，所以摩擦力比較大，導(dǎo)致氣閥在氣缸內(nèi)容易產(chǎn)生一定的渦旋，使氣閥的損耗加大，因此對于這種氣閥的使用必須是閥片的速度低于一定的限值，適合低轉(zhuǎn)速的壓縮機(jī)。

2.簧片閥

簧片閥又叫翼狀閥和舌簧閥。氣閥的氣閥的啟閉由它的結(jié)構(gòu)決定，閥片的一端固定，另外一端是運(yùn)動的。與環(huán)形閥相比，它的質(zhì)量較小，因此慣性比較小，適合高轉(zhuǎn)速的壓縮機(jī)。

簧片閥由閥座、閥片、彈簧和閥蓋組成。閥座上裝有氣體的通道，通道的上方是閥片，兩者一同工作進(jìn)行進(jìn)氣和排氣。閥片可以進(jìn)行啟閉，配合通道的工作，彈簧是推動閥片的部件，為閥片提供動力。閥蓋是用來限制閥片的部件，主要用來限制閥片運(yùn)動的高度，防止運(yùn)動的幅度過大。

二、氣閥的動力學(xué)模型

通過進(jìn)氣閥的工作原理來簡單介紹氣閥動力學(xué)模型。其工作原理主要分為三步：第一，氣缸吸氣。主要是通過氣缸中的壓力來固定閥片，是內(nèi)部膨脹。第二，閥片升高撞擊限制器。第三，當(dāng)接近臨界位置時，氣缸吸氣的速度主鍵減少，閥片慢慢回到原來的位置。

閥片的動力學(xué)模型是非線性的。如果增加閥片的升程，那么閥隙通流的面積就會增加，這在一定程度上就會減少壓力的損失，提高壓縮機(jī)的效率。但是過高的升程，會增大閥片的損耗，從而影響氣閥的使用壽命。因此氣閥的材質(zhì)對于整個壓縮機(jī)的使用直觀重要，另外對于各項(xiàng)參數(shù)的選擇，即如何使閥片的效率達(dá)到最高也是必須要考慮的問題。

三、氣閥的故障診斷

氣閥是整個壓縮機(jī)的關(guān)鍵部件，而且氣閥是壓縮機(jī)上使用最廣泛的部件。同時，壓縮機(jī)上最容易發(fā)生故障的零件也是氣閥。準(zhǔn)確對氣閥進(jìn)行故障的檢測和診斷對于壓縮機(jī)的使用來說至關(guān)重要。又因?yàn)闅忾y非常容易發(fā)生故障，因此為了保證壓縮機(jī)的正常工作，必須確保對氣閥的故障診斷達(dá)到準(zhǔn)確無誤。研究的重點(diǎn)是怎樣最大的延長氣閥的壽命。氣閥的工作主要依靠的是閥片和彈簧，閥片故障率大約為55%，彈簧故障率大約為27%，是最容易發(fā)生故障的部位。對于不同的故障檢測的方法也不盡相同。一般來說，對于壓縮機(jī)振動和聲音異常可以依靠對壓力和溫度進(jìn)行檢測。而對于動力方面的異常故障，可以通過振動分析法和壓力分析法來診斷。

振動分析法通過壓縮機(jī)在振動過程中的各種振動參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。因?yàn)閴嚎s機(jī)的故障中因?yàn)檎駝铀a(chǎn)生的是最多的。而且在振動過程中由于運(yùn)動而產(chǎn)生的狀態(tài)信息很多，例如轉(zhuǎn)速、流量、壓力等等。可以對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時的記錄，便于對故障做出診斷。因此這種方法應(yīng)用的很廣泛。

除了振動分析法，通過氣缸內(nèi)部壓力的變化也可以對故障做出檢測。由于氣缸內(nèi)溫度環(huán)境的變化，使得氣閥很容易發(fā)生故障。另外，對于材質(zhì)、結(jié)構(gòu)相似的氣閥，其壽命應(yīng)該是相似的。閥片和彈簧一般是在中短期內(nèi)出現(xiàn)故障，閥座和升程限制器一般是在中后期出現(xiàn)故障。對于這些部件故障時的具體表現(xiàn)形式如下：

1.閥座的故障表現(xiàn)

閥座作為氣閥的主體，在壓縮機(jī)進(jìn)行工作時，是氣體的必經(jīng)之地。它與閥片一塊構(gòu)成一個密閉的空間用來對氣體形成密封，因此對于閥座的故障一般主要是因?yàn)殚y座遭到銹蝕或者磨損導(dǎo)致的。一方面對于氣缸內(nèi)的氣體一般是水蒸汽和各種易腐蝕的氣體。另一方面，氣缸內(nèi)容易形成各種粉塵的堆積，這會對閥座造成磨損。

出現(xiàn)故障時，一般會伴隨溫度升高、壓力異常等。可以通過檢測來判定。

2.彈簧的故障表現(xiàn)

彈簧的故障主要表現(xiàn)就是彈簧發(fā)生了折斷或者彈簧的彈性變?nèi)酢椈梢坏┌l(fā)生故障會造成閥片不能準(zhǔn)確的復(fù)位和不能正常的啟閉。彈簧之所以發(fā)生這樣的故障主要還是因?yàn)楦變?nèi)的氣體成分多、雜質(zhì)多。長期運(yùn)行會對彈簧產(chǎn)生侵蝕，是彈力發(fā)生變化。因此，彈簧的作用周期也可以通過熱力學(xué)和動力學(xué)的參數(shù)來反應(yīng)。

3.閥片的故障表現(xiàn)

閥片是氣閥的重要零件，它的啟閉直接決定氣缸內(nèi)的氣流的通暢。閥片故障的主要表現(xiàn)是發(fā)生變形或者是折斷。在實(shí)際的生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，閥片的失效往往是因?yàn)閺椈傻墓收蠈?dǎo)致的。由于彈簧的故障，導(dǎo)致閥片受力不均勻，慢慢發(fā)生變形甚至是斷裂的情況。如果閥片不能進(jìn)行正常的啟閉，那么振動方面會發(fā)生一系列的故障信號。

結(jié)語：

由于氣閥對于往復(fù)式壓縮機(jī)的重要性，使得其故障的診斷變得非常的重要，本文通過對氣閥的結(jié)構(gòu)的原理進(jìn)行介紹后，對于氣閥的不同部件的故障做了簡單的分析。然而在實(shí)際的應(yīng)用中要根據(jù)實(shí)時的情況進(jìn)行分析，根據(jù)理論的指導(dǎo)和一些物理方面的分析，最終做到對故障的準(zhǔn)確診斷。

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