普通氣閥和PEEK氣閥組合效用分析

李密 賈曉磊（河北定州天鷺新能源公司 河北定州 07300）

前言：

河北定州天鷺新能源公司是以生產(chǎn)工業(yè)甲醇為主營的企業(yè)。在生產(chǎn)過程中，往復(fù)式壓縮機(jī)（6MD-314/25）是其大型機(jī)組之一。壓縮機(jī)能否長周期正常運(yùn)轉(zhuǎn)直接影響到甲醇的產(chǎn)出，繼而影響公司的收益。結(jié)合使用過程和文獻(xiàn)報(bào)道，我們發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)的三四級(jí)氣閥壽命對(duì)機(jī)組運(yùn)行影響最大。為改善這一情況，我們對(duì)各級(jí)氣閥壽命影響機(jī)組運(yùn)行情況進(jìn)行了考察，并實(shí)驗(yàn)在三四級(jí)使用PEEK氣閥，一二級(jí)使用普通氣閥這種組合，評(píng)價(jià)其對(duì)整體消耗的貢獻(xiàn)。

一、普通氣閥和PEEK氣閥

往復(fù)式壓縮機(jī)的氣閥一般主要由閥座、閥片、彈簧、升程限制器組成。而普通氣閥和PEEK氣閥重要區(qū)別在于閥片材質(zhì)的不同。普通氣閥閥片多為金屬材質(zhì)，而PEEK氣閥閥片由PEEK工程塑料制作而成。金屬材質(zhì)閥片耐高溫，不易變形，其制造原料易得，工藝簡單，便于大批量生產(chǎn)，價(jià)格便宜。缺點(diǎn)是易腐蝕，尤其是在酸濕性氣體條件。其次，強(qiáng)度隨使用時(shí)間減弱。PEEK氣閥其優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕、噪音低、耐腐蝕、密封性好和使用壽命長。主要技術(shù)性能指標(biāo)（Q/WKFO5-1999）：抗拉強(qiáng)度≥75MPa，彎曲強(qiáng)度≥180MPa，沖擊強(qiáng)度（無缺口）≥35KJ/m2,沖擊強(qiáng)度（有缺口）≥20KJ/m2,熱變形溫度≥200℃；洛氏硬度≥100HRM。[1]PEEK氣閥的缺點(diǎn)是制造原料需人工合成，價(jià)格高。

活塞式壓縮機(jī)正常運(yùn)行對(duì)進(jìn)排氣閥的基本要求是：阻力損失小,壽命長;良好的密封性,在關(guān)閉狀態(tài)下不漏氣;氣閥形成的余隙容積小,噪音小。[2]對(duì)比普通氣閥和PEEK氣閥可以發(fā)現(xiàn)PEEK氣閥有著明顯優(yōu)勢。同時(shí)，PEEK氣閥對(duì)雜質(zhì)不敏感。金屬閥片堅(jiān)硬，遭顆粒沖擊時(shí)有斷裂危險(xiǎn)而塑料閥片可以變形，堅(jiān)硬顆粒能嵌入閥片內(nèi)。PEEK氣閥耐沖擊。在“閥片破壞試驗(yàn)機(jī)”上的試驗(yàn)證實(shí),PEEK氣閥閥片材料,比金屬閥片具有更高的抗沖擊力。

二、實(shí)驗(yàn)部分

1.整機(jī)使用普通氣閥備件耗損情況

我們選擇了2011年9月1日到2012年3月31日（7個(gè)月）作為考察周期。在這一考察期內(nèi)對(duì)1#、3#壓縮機(jī)的運(yùn)行情況和氣閥耗損進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得到以下結(jié)果。老廠區(qū)1#壓縮機(jī)因三、四級(jí)氣閥損壞，非正常停車13次更換氣閥141塊，其中三級(jí)氣閥68塊（閥片136片彈簧816個(gè)），四級(jí)73塊（閥片146片，彈簧876個(gè)）。在使用過程中由于氣閥本體損壞更換氣閥7塊（其中三級(jí)3塊，四級(jí)4塊）。老廠區(qū)3#壓縮機(jī)因三、四級(jí)氣閥損壞，非正常停車12次，更換氣閥133塊，其中三級(jí)氣閥62塊（閥片124片，彈簧744個(gè)），四級(jí)71塊（閥片142片，彈簧852個(gè)）。在使用過程中，由于氣閥本體損壞更換氣閥8塊（三級(jí)2塊，四級(jí)6塊）。經(jīng)實(shí)際運(yùn)行使用，得到普通氣閥閥片的使用壽命大約為15—20天。

表1.1#壓縮機(jī)備件消耗表

表2.3#壓縮機(jī)備件消耗表

2.普通氣閥和PEEK氣閥組合使用備件耗損情況

為了評(píng)價(jià)普通氣閥和PEEK氣閥組合使用情況，我們以2#壓縮機(jī)為實(shí)驗(yàn)組，將其三四級(jí)普通氣閥換為PEEK氣閥。同樣在2011年9月1日到2012年3月31日（7個(gè)月）考察周期內(nèi)對(duì)2#壓縮機(jī)的運(yùn)行情況和氣閥耗損進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得到以下結(jié)果。老廠2#壓縮機(jī)沒有出現(xiàn)三、四級(jí)氣閥損壞及由此造成的停車等消耗。

表3.2#壓縮機(jī)備件消耗表

3.其他損耗情況

（1）開車用電損耗

每次因氣閥損壞倒車需要三機(jī)并開大約需要2小時(shí)，電耗為2600*2=5200KW/h，每度電按0.7元計(jì)算，結(jié)果如下：

表4.倒車電耗表

（2）維修人工損耗

表5.人工損耗表

每次因氣閥損壞更換，都至少需4名維修人員處理一天，結(jié)果如下：

4.整機(jī)使用普通氣閥和組合使用氣閥總消耗對(duì)比

將以上的備件損耗，電耗，工耗，進(jìn)行總結(jié)可以得到單臺(tái)壓縮

機(jī)的消耗總值，對(duì)比結(jié)果如下：

表6.單臺(tái)壓縮機(jī)損耗總值表

三、數(shù)據(jù)分析

從表1和表2數(shù)據(jù)可看出普通氣閥閥片的耗損占一半以上的總耗，對(duì)比表3可見使用PEEK氣閥可完全避免因閥片損壞造成的耗損。同時(shí)，也消除了因氣閥損壞所帶來的其它損耗。表6的總結(jié)對(duì)比也證實(shí)在長時(shí)間生產(chǎn)過程中使用PEEK氣閥比較合適。

總結(jié)

雖然PEEK氣閥價(jià)格較貴，但在壓縮機(jī)三,四級(jí)上應(yīng)用使得設(shè)備運(yùn)行過程中損耗少，維修率低，對(duì)生產(chǎn)的影響小，能夠更加穩(wěn)定設(shè)備日常生產(chǎn)的運(yùn)行。同時(shí)，因一、二級(jí)進(jìn)排氣壓力在低壓范圍，對(duì)普通氣閥壽命影響不大，考慮成本因素不需更換。經(jīng)過對(duì)比壓縮機(jī)的三,四級(jí)氣閥改用PEEK氣閥，一，二級(jí)使用普通氣閥這種組合可以在長時(shí)間生產(chǎn)過程中體現(xiàn)其良好經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

[1]張國亮.PEEK工程塑料在4D12壓縮機(jī)氣閥上的應(yīng)用[M].化工生產(chǎn)與技術(shù)，2001年，第8卷第6期，p45-46.

[2]郭潔 陳建新 滑紅.活塞式壓縮機(jī)進(jìn)排氣閥故障分析及改進(jìn)[J].河南冶金，2007年2月,第15卷第1期,p48-50.