往復式壓縮機氣閥氣體檢漏方法探索

張洪彬

摘要：本文主要結合往復式壓縮機氣閥檢漏過程中發現的問題，及通過對氣體檢漏方法的不斷探索，設計制作出較為完善的氣閥氣體檢漏設備，并服務于公司往復式壓縮機氣閥檢漏。

關鍵詞：氣閥;檢漏;探索;服務

中圖分類號：TH45? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）20-0125-02

0? 引言

往復式壓縮機以其壓力適用范圍廣，排氣效率高、排氣量大等特點，被廣泛應用于我國石化、鋼鐵、冶金、紡織等國民經濟的各個部門，而壓縮機的關鍵部件——氣閥，其密封可靠性直接影響壓縮機的效率和安全穩定運行。

1? 氣閥檢漏現狀

目前國內往復式壓縮機用戶在對氣閥泄漏檢查時，普遍采用煤油反向檢漏（閥片關閉方向加煤油，煤油通過密封面成線狀泄漏即為密封失效）的方式（見圖1），這種檢漏方式存在以下問題：

①由于煤油具有一定的表面張力，部分泄漏點可能存在無法檢出的問題;

②對彈簧力較弱的氣閥可能存煤油重量加閥片重量大于彈簧力的情況，造成氣閥假象泄漏;

③對于CE型非金屬環狀閥（閥片為獨立環狀結構，密封形式為線密封），在運輸、搬運過程中可能導致個別閥片偏置，造成密封大量泄漏問題;

④檢漏時間長，采用煤油檢漏一般需要在加注煤油后等待20-30分鐘，查看泄漏情況。

我公司往復式壓縮機使用的氣閥即為由賀爾碧格提供的CE型高效非金屬環狀閥，在前期使用過程中均采用煤油進行檢漏，但發現檢漏合格的氣閥上機使用效果并不理想，頻繁出現排氣溫度高、排氣量不足等問題，因此通過詳細分析開始著手對氣閥檢漏方式進行研究探索改進。

2? 氣閥氣體檢漏探索

通過對氣閥在壓縮機上實際運行狀態進行分析，壓縮機活塞往復運動產生氣缸容積變化，使通過氣閥的氣流方向發生變化，要求氣閥在關閉時實現密封功能，而此時氣閥閥片受自身彈簧力以及正向氣壓疊加進行關閉密封。因此考慮是否可以通過線下對閥片施加正向氣壓進行泄漏檢測，這樣的檢漏方式更接近于氣閥實際工況，而且還能通過氣體流量計對氣閥泄漏量進行定量檢測。

通過行業調研，以及與氣閥專業廠家進行充分溝通，了解到氣閥廠家普遍采用氣體正向加壓的方式對氣閥泄漏進行定量測試，當向氣閥廠家提出檢漏設備采購意向事宜時，得到的回復均為“該檢漏系統為國外進口，且涉及技術保密，無法單方面進行對外銷售”。另據多方咨詢，了解到該套檢漏設備價值高達30萬人民幣以上。因此基于以上因素決定對氣閥檢漏方式進行自行研究探索。

2.1 第一代氣閥氣體檢漏設備設計制作

2.1.1 氣閥檢漏設備試制

通過對我公司往復式壓縮機各級進、排氣閥結構特點觀察和外觀尺寸測量，思考并解決了①氣閥檢漏過程中如何安裝固定;②能夠實現對不同尺寸氣閥檢漏的通用性;③如何實現泄漏氣體的收集和泄漏量檢測等三個問題后設計制作出第一代氣閥氣體檢漏設備（見圖2）。

該檢漏設備設計有獨立的氣閥安裝腔室，可實現各型號氣閥的安裝固定，儀表空氣通過減壓閥控制進氣壓力，氣體通過進氣閥進入被檢氣閥閥片處，若氣閥泄漏則壓板頂部的壓力表會有相應指示，同時轉子流量計會顯示對應的泄漏量。

2.1.2 氣閥檢漏設備試用

第一代氣閥氣體檢漏設備試制完成后，隨即利用氣閥廠家新修復到貨的一批氣閥進行檢測，發現氣閥普遍泄漏量較大，個別還出現流量計滿表的情況，與廠家出廠檢驗報告上的泄漏量數據差距甚遠，拆卸壓板對閥片進行撥動調整后，再次安裝檢測，有部分好轉，但通過對同一只氣閥進行反復拆裝測試，發現每次檢測出的泄漏量均不相同，且差異較大，因此初步懷疑檢漏設備還存在缺陷。

2.1.3 存在問題分析

通過對氣閥檢漏設備試用情況出現的問題，進行反復研究分析，得出氣閥檢漏設備多次檢測結果不一致的原因為：儀表空氣進入氣閥安裝腔室后由于進氣空間小，加之進氣口正對著氣閥，導致閥片受氣流影響發生偏置，進而導致氣閥泄漏量增大，而通過拆卸調整閥片后有說好轉，但反復測試同一氣閥由于每次閥片都會受進氣氣流影響，而每次氣閥閥片偏置程度不一，而使檢測結果存在較大差異。

2.2 第二代氣閥氣體檢漏設備設計制作

2.2.1 氣閥檢漏設備改進制作

帶著第一代氣閥檢漏設備試用過程中存在的問題及相關原因分析，開始著手設計制作出第二代氣閥氣體檢漏設備。第二代氣閥氣體檢漏設備主要是將原有氣閥安裝腔室擴大，使儀表空氣進入氣閥安裝腔室后壓力緩慢上升，避免氣閥閥片周圍出現瞬時氣流，導致閥片產生位移;同時將進氣方向由底部進氣改進為側方位進氣，避免了進氣管正對氣閥進氣，造成部分閥片偏置泄漏。

2.2.2 氣閥檢漏設備試用

第二代氣閥氣體檢漏設備制作出來后，同樣利用氣閥廠家新修復到貨的一批氣閥進行檢測，發現氣閥仍然普遍出現泄漏量較大的問題，但對同一只氣閥進行反復測試，泄漏量相對穩定，未出現較大幅度的泄漏量波動問題。取出氣閥對閥片進行調整后再次安裝檢測，發現氣閥泄漏量明顯降低，與維修出廠檢測報告數據對比較為接近。通過對全部一批次的28只氣閥進行檢測，均出現首次檢測泄漏量較大，通過對閥片調整后泄漏量明顯降低，與維修出廠檢測報告數據對比約有30%泄漏數據吻合，70%的泄漏量超出維修出廠檢測報告數據。

2.2.3 存在問題

通過對氣閥氣體檢漏設備第二次改進試用，檢漏效果有顯著提升，基本解決了第一次針對同一只氣閥反復檢測出現的泄漏數據差異問題，通過對氣閥閥片調整后泄漏量明顯降低，但泄漏量與廠家出廠檢測報告數據吻合度仍然不高，還不能作為衡量氣閥泄漏的檢測設備。同時在對該批次閥門進行檢測過程中又暴露出一個新問題，即每只氣閥都需要經過安裝檢測，發現泄漏大之后又拆卸對閥片進行調整，再安裝檢測，若數據差距大，還得再次重復拆裝進行調整檢測。如此反復將氣閥在檢漏設備上拆裝不僅耗時費力，而且每次調整閥片后都不能確保閥片是否處于最佳密封位置，因此還需要對檢漏設備做進一步的改進完善。

2.3 第三代氣閥氣體檢漏設備設計制作

2.3.1 氣閥檢漏設備改進制作

根據第二代氣閥檢漏設備存在的需反復對氣閥進行拆裝調整的問題，在第三代氣閥氣體檢漏設備設計制作上進行了較大改進（見圖3）。第三代氣閥氣體檢漏設備主要是取消了出口壓力表，并將轉子流量計從排氣端改至進氣端，同時對氣閥安裝腔室進行改進，可實現氣閥閥片在線調整，避免了反復拆裝，能更迅速的找到閥片最佳密封位置，充入的氣壓還能在調整閥片時瞬間將密封面殘留的異物吹掃干凈，避免了異物對氣閥密封造成的影響。

2.3.2 氣閥檢漏設備試用

第三代氣閥氣體檢漏設備制作完成后，利用新修復的氣閥進行檢漏測試，所有氣閥均能實現一次拆裝、在線調整，且檢驗結果與賀爾碧格修復報告數據吻合，每只氣閥平均檢漏時間（包含拆裝過程）在2分鐘以內，大大縮短了檢漏時間和檢漏的準確性。該批次氣閥通過自行設計制作的氣閥氣體檢漏設備檢驗合格后進行上機安裝使用，壓縮機各級排氣量、溫度達到設計值，滿足裝置安全穩定運行要求。因此可以初步判定往復式壓縮機氣閥氣體檢漏方法及設備設計制作成功。

3? 后續使用效果驗證

隨著氣閥氣體檢漏設備試用成功后，對后續4批次總計112只各尺寸氣閥進行入廠檢驗，檢驗發現賀爾碧格提供的有一批次中3只氣閥泄漏量超標，通過溝通協調，將該三只氣閥進行返廠檢查，通過廠家檢查發現確實存在泄漏超標問題，經修復后返回公司并在賀爾碧格氣閥工程師的現場見證下進行入廠檢驗，檢驗結果合格。也因此得到了賀爾碧格氣閥工程師的高度認可，并指出我們是國內往復式壓縮機用戶中，能自主設計制作氣閥氣體檢漏設備的第一家，基本打破了國外廠家在該類型氣閥氣體檢漏設備在國內的壟斷現狀。

4? 結束語

通過對公司往復式壓縮機氣閥入廠檢驗時發現，采用傳統的煤油檢漏方式不僅存在檢漏消耗時間長，且檢驗結果不準確，氣閥上機安裝使用后頻繁出現排氣溫度高、排氣量不足等問題。因此，通過對壓縮機各級進、排氣閥結構特點觀察和外觀尺寸測量，思考如何設計制作出一種能同時兼顧通用性、易加工性、易操作性以及安全性要求的氣閥氣體檢漏設備。經過不斷對氣閥氣體檢漏設備的探索，在前期設計制作出的第一代、第二代氣閥檢漏設備上發現的問題，不斷改進并反復試驗，最終設計制作出較為理想的第三代氣閥氣體檢漏設備，且通過幾個批次一百多只不同尺寸氣閥的檢漏測試和氣閥上機使用，用事實說服了國際知名氣閥廠家——賀爾碧格，使其認可我公司自行設計制作的氣閥氣體檢漏設備的檢驗結果。目前該氣閥氣體檢漏設備已向國家知識產權局申請國家專利，待批復。

參考文獻：

[1]4K-300MG-63/（0.34-0.71）-41.29型迷宮壓縮機使用說明書.

[2]賀爾碧格CE型高效非金屬環狀閥產品介紹.

[3]機械設計手冊[M].五版.機械工業出版社，2010.

[4]HN248《氣閥密封測試》.

[5]TSG 21-2016，固定式壓力容器安全技術監察規程[S].