往复压缩机气阀弹簧的优化设计
往复式天然气压缩机常见故障及维修处理措施研究
往复式天然气压缩机常见故障及维修处理措施研究摘要：在石油和天然气的压力储运过程中，石油化工的安全和稳定是石油化工产品长距离高效运输的关键。
然而，往复压缩机的结构相对复杂。
同时，往复式压缩机在实际生产运行过程中故障率高，受设备超负荷、机组运行环境差、维护不及时等多种因素影响，不时发生各种大小安全生产事故。
往复压缩机的振源不同，机身结构复杂，设备的工作环境复杂(高温、高压、易燃、易腐蚀等)，振动源头多样，难以稳定捕获，这使得故障诊断和维护往复压缩机变得困难。
如何运用现代先进的技术对压缩机进行故障诊断，保证其安全可靠，是石油化工企业长期以来所关心的问题。
关键词：往复式天然气；压缩机；常见故障；维修措施引言往复式压缩机主要指的是活塞式空压机，在进行天然气介质输送的过程中，其应用相对较为广泛，可以为天然气介质的输送提供动力。
由于该种类型设备的应用效率相对较高，在使用过程中的能耗相对较低，且设备的造价相对较低，因此，该种类型的设备得到了巨大的发展。
但是该种类型设备在应用的过程中也存在一定的缺点，由于其内部的零部件数量相对较多，且部分零部件之间处于相互摩擦的状态，因此，容易出现多种类型的故障问题。
在故障问题出现以后，设备的运行效率将会大幅降低，同时，由于该种类型设备在天然气管道沿线十分关键，其故障问题还将会对能源的输送产生重要影响。
1往复式压缩机工作原理往复式压缩机的工作原理是由外部电机驱动机箱内的曲轴旋转，带动连杆动作，连杆拉动活塞做往复运动，气缸容积会随着设备的运行而不断变化，这种变化具有规律性。
当活塞从气缸顶部缸盖处开始运动时，气缸内的容积是一个逐步增大的过程，这时外部气体打开进气阀片，新气体进入气缸内，当气缸容积增大到一定程度时，进气阀便关闭，完成进气过程。
当活塞向缸盖处挤压运动时，气缸内容积是一个逐步缩小的过程，气缸内气体被活塞压缩，气体压力升高，当压力升高到一定程度时，排气阀会自动打开将气体排出。
往复压缩机气阀设计和维修
往复压缩机气阀设计和维修马西莫·斯基亚沃尼;克劳迪奥·瓦格里尼;恩佐·嘉柯麦利【摘要】阐述了压缩机气阀的设计和维修方法%This paper has specified the method for designing and maintaining valve in compressor【期刊名称】《压缩机技术》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】3页(P52-53,83)【关键词】气阀;维修【作者】马西莫·斯基亚沃尼;克劳迪奥·瓦格里尼;恩佐·嘉柯麦利【作者单位】柯赞尼(北京)压缩机气阀有限化司,北京102209;柯赞尼(北京)压缩机气阀有限化司,北京102209;柯赞尼(北京)压缩机气阀有限化司,北京102209【正文语种】中文【中图分类】TH4571 应用许多装置使用往复压缩机压缩气体来实现多种工艺应用。
压缩机的操作和气阀的维修影响着压缩机性能、安全性和可靠性，这需要从项目初始阶段就开始关注。
性能仿真可以使运行工况下的效率和机械性能达到最优。
选择合适的技术对降低维护费用有重要意义，同时也考虑到了终端用户的需求。
气阀（包括由金属或塑料制成的阀片或阀环）一般运转平稳，除非有污垢或者其他异常情况出现的时候才会不平稳。
当运行参数（压力、温度、容量）超出合理范围内时，有必要进行调查，以确定发生问题的原因，除非是遇到需要立即停机的情况，对气阀的维护应该是可以事先预期的，这样其维护就可以同机组的其他维护工作一起进行。
2 维修维修策略（预防、预测、预判）由维修场地情况、工艺的重要性、监控和诊断系统来决定。
气阀维修的目的是使它们恢复到原始的性能，同时达到部件费用最小化和降低MTTR（平均故障维修时间）的目的。
平均故障维修时间关系到压缩机拆解、气阀维修进而影响到装置的可用性。
拆卸气阀所需的时间取决于气阀的大小和控制系统。
MTTR通常都很短，但是，如果仅仅是因为气阀的原因而停机，那就还得算上用于停机，开机和恢复到正常生产程序的所需的时间。
压缩机气阀弹簧的最优化设计
（） ３ 压缩 弹簧 的高度 函数为 ：
日（ ）＝（ ｎ＋ｎ ） ．ｄ
Ｄ￣ ｎ， ３
由上 面的三个公式 可知 ， 目标 函数 Ｆ（ 是簧丝 ） 直 径 ｄ 弹簧 中径 、 作 圈 数 ｎ的 函 数 。 因 此 可 取 、 工
目标 函数 的设 计 变 量 为 ： Ｘ＝［ Ｉ ， Ｊ ｄ Ｄ ， ， 妁 ＝［ ， ２ ｎ ｌ
Ｊ２ 』３
到满 足要求的最优结果 ， 而且设计周期还 比较短。
其中 ， 、 、 、 Ｉ ２ 为加权 系数 ， 且 Ｉ ＋ ＝ ＋ ３
１ 根据 设 计 要 求 分 别 取 不 同 的值 。 如 果 对 重 量 要 求 ，
２ 数 学 模 型 的 建 立 ．
２ １设 计 变 量 和 目标 函数 ．
—
—
弹 簧 中径 ；
ｄ ——簧丝直径 ；
（） １ 弹簧缠绕 比
一
ｎ ——工作圈数 ； （） ２ 压缩 弹簧 的体积 函数为 ：
（ ）＝－－ ｄ＋Ｄ ） ｎ＋ｎ ） ２ 仃 ｄ（ ２ （
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般 ， ３—１ Ｄ ／ ， 以 ， Ｃ＝ ６＝ ｄ 所 其约束 函数为 ：
（ ９）
到 最 小 的 目标 函 数 ； 果 。 ， ＝ ， ＝１ 则 是 如 ＝０ ０ 。 ， 高 度 达 到 最 小 的 目标 函 数 。而 ， ， 是 常 数 ， 用
（ ） 缩 弹 簧 的重 量 函数 为 ： １压
来将三个单 目标函数化为统 一数量级。
（ ＝ ｄＤ（ ＋ ） 手 ２ｎ ）
比较 长 。 利 用 有 限 元 软 件 Ａ Ｓ Ｓ进 行 优 化 ， 可 以找 ＮＹ 既
２
所以 ， 目标 函 数 最 终 为 ：
往复式压缩机气阀的作用__概述说明
往复式压缩机气阀的作用概述说明1. 引言1.1 概述往复式压缩机作为一种常用的压缩机类型，广泛应用于工业生产和能源领域。
在往复式压缩机中，气阀起着至关重要的作用。
气阀可以通过开闭操作来控制气体通过进、排气道，并调节压缩机的输出。
对于往复式压缩机而言，气阀可谓是“心脏”，它直接影响到压缩机的性能和效率。
1.2 文章结构本文将围绕着往复式压缩机气阀的作用展开详细论述。
文章分为五个主要部分，即引言、正文、往复式压缩机气阀的设计和优化、故障分析与维修方法以及结论。
其中，正文部分将对往复式压缩机的基本原理进行介绍，并重点探讨气阀在往复式压缩机中扮演的角色以及其工作过程。
其次，我们将深入研究气阀的设计和优化方面，并讨论选择合适的气阀类型以及如何进行结构设计和参数优化。
此外，我们还将涉及到材料选择和磨损问题，以更好地提高气阀的可靠性和使用寿命。
在故障分析与维修方法部分，我们将介绍常见的气阀故障原因，并提供相应的诊断与排除方法，同时给出预防和维护措施以延长气阀的使用寿命。
最后，在结论部分，我们将总结往复式压缩机气阀的重要性与作用，并对未来发展进行展望并给出建议。
1.3 目的本文目的在于全面介绍往复式压缩机气阀的作用，并深入探讨其设计、优化、故障分析与维修方法。
通过对该主题的研究，我们旨在增强读者对往复式压缩机气阀工作原理和重要性的理解，并为相关领域从业人员提供有价值的参考和指导。
2. 正文：2.1 往复式压缩机的基本原理往复式压缩机是一种常见的压缩气体设备，它通过活塞在气缸内做往复运动，将气体从吸入口吸入，在增压过程中将气体压缩后排出。
这是一种非连续工作原理的压缩方式。
2.2 气阀在往复式压缩机中的作用气阀在往复式压缩机中起到了至关重要的作用。
它们位于活塞与气缸之间，负责控制气体的进出。
具体而言，气阀有两个主要功能：吸气和排气。
首先，吸气过程中，当活塞向下运动时，气阀打开使得低压空气从外部进入到气缸内。
这样，活塞在上行运动时就能够将大量空气吸入，并为下一步的压缩创造条件。
汽车发动机气门弹簧的最优化设计与计算分析论文
0引言配气机构是汽车发动机最重要的组成部分之一，而气门弹簧是配气机构气门组的重要零件，其功用是保证气门关闭时能紧密地与气门座或气门座圈贴合，并克服在气门开启时配气机构产生的惯性力，使传动件始终受凸轮控制而不相互脱离。
因此，气门弹簧应具有合适的刚度、足够的抗疲劳强度、质量要轻、弹力要小以及避免在工作时发生颤振现象。
本文对气门弹簧设计的变量、目标函数及约束条件进行了分析，提出了气门弹簧优化设计的数学模型，并进行实例验证数学模型的可行性，旨在克服传统设计方法耗费大量人力物力的缺陷，降低制造成本，提高产品的市场核心竟争力。
1气门弹簧最优化设计数学原理1.1最优化参数的确定圆柱形螺旋气门弹簧设计时，除选材料及规定热处理要求外，主要是根据最大工作载荷、最大变形以及结构要求等来确定弹簧的钢丝直径d,中径Dz、工作圈数n、节距t或螺旋升角a和高度H等。
通常取弹簧钢丝直径d，弹簧中径D:和弹簧工作圈数n为最优化设计的'设计变量。
1. 2建立最优目标函数目标函数可根据弹簧的工作特点和对它的专门要求来建立。
例如，对于因工作特点极易导致疲劳损坏的弹簧，则应以疲劳安全系数最大作为最优化设计的目标;对于安装空间很紧、要求尽量减小轮廓尺寸的弹簧，则应以其外径或高度最小，从而得到最小安装尺寸作为最优化设计的目标，本文以弹簧弹力最小作为最优化设计的目标。
1 .3最优化设计数学模型的确定由上述得到的最优化条件和约束条件，其数学模型可以归结。
2气门弹簧实例设计计算设对江铃某一小型柴油发动机气门弹簧进行优化，其不同工况的转速为:怠速850 r/min;中速时2 500 r/min;高速(额定转速)时3 600 r/min其气门弹簧材料采用65Mn.剪切弹簧性模量G=81 340 MPa，最大变形量d =31. 17 mm，工作温度T=126 0C，弹簧结构:2.5 mm<d<6 60="" c="(Dld)" mm.30="" n2="2.">60。
往复式压缩机气阀部件改造
往复式压缩机气阀部件改造摘要：往复式氢气压缩机吸排气阀压盖上通过安装的六条压紧压阀罩顶丝实现压紧气阀，存在顶丝顶紧力不均、运行期间易振动松动、静密封点多易泄漏，维修工作量大等问题。
本文对往复式压缩机气阀阀盖、压阀罩等配件进行改造，采用气阀阀盖直接压紧压阀罩实现压紧气阀，代替原有的通过多条顶丝紧固压紧压阀罩，气阀压盖的侧面增设O形圈实现阀盖与汽缸的静密封。
提高气量调节器材质，增强其耐蚀性及操作的灵活性。
压缩机气阀由七个静密封点减到一个，同时提高压缩机气阀稳定性，减少了检修工作量，保障压缩机气阀实现长周期安全、稳定运行。
关键词：活塞式压缩机；气阀；阀盖；顶丝；材质改造齐鲁石化公司某装置安装的两台氢气压缩机，产于沈阳气体压缩机股份有限公司，型号：6M32-186/37-BX，为固定水冷对称平衡型，六列四级压缩往复式活塞压缩机。
该装置设置两台压缩机组一开一备[1]。
压缩机上所有气阀盖与缸体通过铜垫片、紧固螺栓压紧实现静密封。
气阀的压紧方式都是通过在气阀盖上安装的六条顶丝压紧压阀罩，从而实现气阀与阀座（其间安装密封铜垫片）固定、密封。
每条气阀顶丝外端装有密封螺帽，螺帽与阀盖通过铜垫片拧紧密封（每台机组安装64只气阀）。
压缩机气阀密封点多（每只气阀上有六条顶丝、气阀与缸座、阀盖与气缸等），检修难度大。
为了减少静密封点，减少施工工作量，增加气阀工作的稳定性，采取对气阀压阀罩、气阀压盖等配件进行改造。
1压缩机的基本情况及改造前存在的问题1.1压机的基本情况6M32-186/37-BX型压缩机为六列四级压缩，利用高压电机作为驱动，带动活塞往复运动，确保外送氢气流量及压力。
1.2压缩机改造前存在的缺陷1.气量调节器2.顶丝及顶丝螺母（每个封盖有6组顶帽与封盖间加铜垫片密封）3.封盖(压阀盖)4.密封垫片（通常为紫铜材质）5.压阀罩6.吸气阀（气阀与缸体间装有铜垫片密封）活塞压缩机气阀是自动吸气（吸气阀）或排气（排气阀）的单向阀，其阀体与气缸通过铜垫片密封，工作时由阀片两侧气体压力差和弹簧力、气体动力决定阀片开启或闭合。
往复式压缩机气阀故障原因分析及预防措施
往复式压缩机气阀故障原因分析及预防措施摘要：气阀是往复式压缩机重要组成部分之一，其品质好坏关系到压缩机高效、稳定运行。
本文分析了气阀故障原因，并提出一些预防措施，以此降低气阀故障率，保障压缩机平稳高效运行。
关键词：往复式压缩机；气阀；故障分析；改善措施1往复式压缩机气阀结构及组成往复式压缩机的气阀结构由以下几个主要组成部分组成。
气阀座是气阀的固定部分，通常由金属材料制成。
它提供了气阀座和气缸之间的密封，以确保气阀在工作过程中的正常运行。
气阀板是连接在气阀座上方的可移动部分。
它通常由金属材料制成，具有气阀的开启和关闭功能。
气阀板上通常有开孔或阀瓣，使气体能够流入或流出气缸。
气阀板弹簧是负责气阀板关闭和开启的弹簧组件。
它提供了适当的弹力，使气阀板在工作过程中能够快速、准确地响应气压变化。
气阀板导向通常是位于气阀座和气阀板之间的环形零件。
它有助于稳定气阀板的运动，并提供适当的导向作用，以确保气阀的正常运行。
往复式压缩机的气阀结构和组成可以根据具体压缩机的设计和类型而有所不同。
不同的压缩机制造商可能会采用不同的气阀结构和组成，以满足特定的压缩要求和性能需求。
因此，在具体应用和实际压缩机中，气阀结构和组成可能会有所差异。
图1 气阀主要组成部分1--阀座；2--阀片；3--弹簧；4--升程限制器2往复式压缩机气阀工作原理往复式压缩机的气阀是实现气体进出压缩机气缸的关键部分，活塞下行时，气阀板打开。
气阀板离开气阀座，气缸内外的气压趋于平衡，使外部空气通过吸气阀进入气缸。
当活塞上行并接近顶点时，气阀板被气阀座弹簧推到原位，关闭吸气阀。
这样避免气体逆流，保持气缸内的气体在压缩室中。
活塞向上运动时，气阀板与气阀座完全密封，阻止气体从压缩室逸出。
活塞的上行运动增加了气缸内气体的压力，将气体逐渐压缩。
在活塞上行的末端，当压缩后的气体达到一定压力时，排气阀打开。
排气阀打开后，压缩室的气体被释放到排气系统中，完成气体排放。
往复式压缩机气阀设计与维修
实 际中气 阀设计 多是采 用传 统的类比和相似设计理论 ，而 优化现有 的气 阀设计方法将 可 以很好地提高往复式压缩机气阀
的使用性能 ，一个好 的气 阀既要有 长的寿命也要有 高 的效 率， 我们 就必 须在 定量 分析计算和设计理论中做到 日臻完善 。从小 的零件 到整体 的设计模式 ，都要使用较为先进的设计手段 ，全 新的设计理念，和优质的设计 团队 。优 良的产品都是需要几这 个方面的全力配合 ，共 同将气 阀的优化做到毫无瑕疵 。下面从 个例 子来 进行说 明 ： 如 弹簧 刚度对 气 阀性 能有 着重要 的影 响，弹簧刚度太小 ，气 阀撞击升程 限制器 的速度大 ，影响 阀片 寿命 ，也会导致气 阀不能及时关 闭，影响排气量 ；阀片便在 阀 座 与升程 限制器 之 间来 回震 动，使有 限 的气 阀流 通面 积不 能 充分 利用 ，关 闭角度随 着弹簧 刚度 的增 大而减 小 ，理 想关 闭 角度是 １ ８ ０ 。，当刚度 为 １ ２ ０ ０ Ｎ／ ｍ时 关闭角度 比较合适 。刚度 小于１ ０ ０ ０ Ｎ ／ ｍ 时，撞击 速度 随着 刚度增 加而 增加 ； 刚度大 于 １ ０ ０ ０ Ｎ ／ ｍ 时，撞 击速 度随着 刚度 增加 反 而减 小。所 以刚度 为 １ ２ ０ ０ Ｎ ／ ｍ 是最优 的弹簧刚度 ，能同时保证压缩机优 良的启 闭性 能和较 小的振动 。 ３ ．往复式压缩机气阀的维修 ３ ． １气阀零件 的检修 通 过检 查气阀的各个零部件来检查气阀在工作时所 出现 的 问题 ： ①检查阀片和弹簧是否扭 曲、断裂 、变形及弹簧是否还 有弹性 ，如果出现上述情况，则应该更换零部件 ，从而使得密 封面研 磨均匀，确保密封面结合紧密 ，保证介质不会泄漏 。② 在往复式压缩机 的气 阀密封表面损伤严重时 ，则应将 阀片或 阀 座换新 。 ③ 定时检查阀片和升程限制器导轨配合处的磨损情况 ， 当阀片套在导轨上面时 ，若果用手径 向移动 阀片表面位移大于 ０ ． ５ ｍ ｍ 时当对其 予以报废 。 ３ ． ２气阀试漏 往复式压缩机气 阀安装前必 需进行严格试漏检验 。由于在 阀片的使用 中，新 的技术是现在强烈所 需， 目前大量 的新 型非 金属材料应用于 阀片制造 ，随着这些 阀片的使用 ，以前所 用的 旧的技术 已不能完全适用 于现在 的气 阀。在进行检修 时， 由于 气 阀密封性 能是 由内外压 差来 实现 的，所以只有 用能够很好的 适宜于其工作特性 的检验方法才能准确对气 阀进 行检验 。在进 行新型此类气 阀试漏 时应 当采用气 密性 测定，正确的检测往复 式压缩机气 阀是否能够 良好的运作 。 ４结束 语 往 复式压缩 机气 阀在使 用过程 中，是较容 易出现故障 的， 但 是在 对其进行 良好设计后 ，可 以极大 的提高气 阀在整个往复 式压缩机的性能 ，即使是在 出现故障后 ，掌握 良好 的维修技术 也是能够很 好地对其进 行维修 ，从 而使压缩机 设备正常运 转， 使得企业取得更好的利益 。 参考 文献
031_压缩机吸气阀片的优化设计
2006年用户年会论文压缩机吸气阀片的优化设计叶航王毅周莘[1扎努西电器机械天津压缩机有限公司，天津，300171]叶金铎[2天津理工大学机械工程学院，天津，300191][ 摘要 ] 本文使用ANSYS WORKBENCH对压缩机吸气簧片阀进行了优化设计分析。
通过对计算结果和敏感度的分析发现，阀片最细截面宽度和阀片伸展角度对其承载能力和工作性能影响较大。
合理地设计这两个参数可以有效提高压缩机的寿命。
[ 关键词 ] 簧片阀优化设计敏感度分析Optimization on the compressor suction valveYe Hang WangYi Zhou Xin(1Zanussi Elettromeccanica Tianjin Compressor Company Ltd.,300171)YeJinduo(2 School of Mechnics and Engineering,Tianjin University of Technology, Tianjin, 300191)[Abstract] In this paper, the authors use ANSYS WORKBENCH do an optimization on compressor suction valve. Both the results and sensitive analysis indicate that the length of the valve’sminimum cross section and valve’s angel are the main factors, which influence the stressand working performance. Designing these two parameters in a propriety way will benefits alot.[Key word]Suction valve, optimization, sensitive analysis1引言簧片阀是冰箱压缩机的重要部件，也是易损件，直接影响压缩机的性能。
往复式压缩机进气阀调节机构改造技术
| 111近顶端位置上，当需要吸气阀正常工作时，具有一定压力的外界气源从上部的仪表风入口进入，推动活塞向下运动，这时，与之连成一体的阀杆推动卸荷阀阀头向下运动，从而使阀头密封面接触到吸气阀中心通孔端面达到闭合吸气阀中间通道，使气流通过吸气阀的环形面上的气孔，克服吸气阀内部弹簧力，推开吸气阀阀片，完成气体吸入过程。
这时，气缸内吸入的气体在活塞做反向行程进行压缩时，气阀内阀片在弹簧力以及气体压差的作用下自动闭合，缸内的气体从排气阀排出。
如果卸荷阀外界气源断开，卸荷阀阀头在弹簧力作用下向上移动，阀头密封面与吸气阀中心孔端面脱离，气流从吸气阀中间孔流回到进气腔及管道中去，而排气阀则根本不会开启，从而达到了调节输气量的目的。
1.2 机组概况及旧式调节机构存在的问题炼油一部Ⅲ重整C-302A/B 压缩机，型号：M-235/2.4-15.7，为上海压缩机厂生产，为四列四缸结构，共两级，一级气缸两个，每个气缸四个进气阀，二级气缸两个，每个气缸两个进气阀。
该压缩机采用正作用卸荷器控制机组负荷，进气阀为中空结构，当卸荷器的密封阀头堵住进气阀中心的通孔时，压缩机处于加载状态，反之则处于卸载状态。
原卸荷器的主要零件几乎都为碳钢材质，在长时间运行后，由于受到介质等的腐蚀，易生锈，影响反弹反应，再加上回位弹簧力偏小，有时甚至无法回位。
1.3 卸荷器改进为解决上述问题，对材质升级为马氏体不锈钢的同时，决定对该压缩机的卸荷器进行改进。
改造目的是让卸荷器在运行相当时长后仍能够上下运动顺畅，压缩机处于加载状态时，卸荷器不会产生任何跳动。
由于一二级卸荷器的缸径、仪表风压力相同，运动部件几乎相同，一级排气压力为0.66Mpa ，二级排气压力为1.66Mpa 。
因此，只需要对二级卸荷器进行计算，就能够保证一级也同样适用。
2 卸荷阀调节机构受力分析及验算。
2.1 卸荷器正常工作时受力情况要做到准确的计算调节阀所需要提供的卸荷力，首先需要对调节阀运动件做相应的受力分析： 如要使调节阀能够正常工作并顺利顶开吸气阀，则最低要求必须满足F1+F2+G ≥f1+f2+f3+f4。
往复压缩机气阀的优化设计及改造
往复压缩机气阀的优化设计及改造发布时间：2023-02-21T02:19:01.389Z 来源：《工程建设标准化》2022年19期10月作者：余锐城[导读] 我国的石油化工生产是一项十分重要的内容，而在化工生产过程中高压以及超高压的生产环境中，往复压缩机有着不可替代的重要作用余锐城福建福海创石油化工有限公司，福建漳州 363000摘要：我国的石油化工生产是一项十分重要的内容，而在化工生产过程中高压以及超高压的生产环境中，往复压缩机有着不可替代的重要作用。
气阀对于往复压缩机的使用来说至关重要，气阀是否能够保持自身的稳定性和有效性，直接影响到压缩机在运行过程中整体是否能够处于平稳的状态。
气阀在运行过程中如果出现故障，则必然会导致压缩机的平衡、稳定运行受到影响，常见的气阀故障包括阀片断裂、气阀温度升高等状况。
因此在应用压缩机气阀时，相关工作人员应当选择一种有效的优化方式，针对往复压缩机气阀进行优化和改造，进而保障压缩基础与稳定合理的运行状态，使石油化工生产工作能够更为顺利的开展。
关键词：压缩机；往复压缩机；气阀；优化分析；改造在近年来的研究调查中，显示往复压缩机在使用过程中大约三个月左右就容易反复出现气阀阀片断裂损伤、气阀温度异常升高，等气阀在运行期间失效的问题，在对气阀进行更换，并且针对这一机组进行再次运行时依旧容易存在，短暂使用后的气阀故障问题因此需要针对往复压缩机气阀进行拆解，并针对这一往复压缩机的运行和维修记录进行分析，才能够有助于保障设备的运行质量。
一、往复压缩机气阀优化改造的必要性分析往复压缩机的使用与多方面因素密切相关，气阀的效果将直接决定往复，压缩机在使用时是否能够保持良好的状态。
气阀的整体设计和功能参数需要满足往复压缩机的使用要求，进而使往复压缩机气阀运行的稳定性得到提升，使往复压缩机的气阀效用得到优化并最好的发挥往复压缩机的运行质量使气阀的维修和更换频率得到控制，进而使石油化工企业的生产效益得到提升。
《往复式压缩机气阀特性分析研究及结构优化设计》
《往复式压缩机气阀特性分析研究及结构优化设计》一、引言往复式压缩机作为一种广泛应用于各种工业领域的重要设备，其性能与稳定性对工业生产有着举足轻重的影响。
而气阀作为往复式压缩机的核心部件之一，其性能的优劣直接关系到压缩机的运行效率和可靠性。
因此，对往复式压缩机气阀的特性进行分析研究及结构优化设计，具有重要的理论价值和实践意义。
二、往复式压缩机气阀特性分析（一）气阀的工作原理往复式压缩机气阀主要由进气阀和排气阀两部分组成，其工作原理主要是通过阀片在气缸内的开启和关闭，实现气体的吸入和排出。
气阀的开启和关闭受到弹簧力、气体压力、惯性力等多种因素的影响。
（二）气阀的特性参数气阀的特性参数主要包括开启压力、关闭压力、泄漏量、启闭速度等。
这些参数直接反映了气阀的工作性能，对压缩机的运行效率和稳定性有着重要影响。
（三）气阀特性的影响因素气阀特性的影响因素主要包括气体性质、气阀结构、弹簧力、温度等。
其中，气体性质如气体成分、压力、温度等对气阀的启闭性能有显著影响；气阀结构如阀片形状、阀座结构等直接影响气阀的密封性能和启闭速度；弹簧力则是影响气阀开启和关闭压力的重要因素。
三、气阀结构优化设计（一）优化设计的目标气阀结构优化设计的目标主要是提高气阀的密封性能、降低泄漏量、提高启闭速度，从而提高压缩机的运行效率和稳定性。
（二）优化设计的原则在进行气阀结构优化设计时，应遵循可靠性、适用性、经济性的原则。
首先，要保证优化后的气阀结构具有足够的强度和耐久性，以满足长期运行的需要；其次，要保证优化后的气阀结构能够适应不同的工作条件和气体性质；最后，要在保证性能的前提下，尽量降低制造成本，提高经济效益。
（三）优化设计的措施针对往复式压缩机气阀的特点和存在的问题，可以采取以下优化设计的措施：1. 改进阀片形状和材质，提高密封性能和耐磨损性能；2. 优化阀座结构，降低泄漏量；3. 调整弹簧力，使气阀在各种工况下都能保持良好的启闭性能；4. 采用先进的制造工艺，提高气阀的加工精度和装配质量。
弹簧式压力调节器原理分析与改进
弹簧式压力调节器原理分析与改进单位：第四车间姓名：***二〇一〇年六月三十日弹簧式压力调节器原理分析与改进摘要：本文介绍了弹簧式压力调节阀的用途和工作原理，结合我车间生产实际，简述了弹簧式调节阀在选择、使用中应注意的环节，分析了在实际使用中，经常出现的故障及其原因，并针对弹簧式压力调节阀的结构提出改进方法。
关键词：结构原理压差值故障处理改进前言第四车间现在使用的压缩机主要分为两种，一种是往复活塞式空气压缩机，一种是螺杆式空气压缩机。
相对于螺杆式压缩机，活塞式空压机拥有一些自身的特点，所以在我车间的液氮生产、湿压缩空气供给中大量应用。
对于活塞式空压机，其供气状态的调节是压缩机稳定运行所必须的，常用的调节系统有多种结构形式。
其中，压开吸气阀和截断吸气口的调节方式目前在活塞式压缩机上应用较为普遍。
这种调节系统由两部分组成，即控制器和执行机构。
我车间10#空压站的活塞式空压机，就是采用弹簧式压力调节器和执行机构，来调节空压机的空、满负荷。
1. 调节阀的结构与原理简介我车间10#空压站的活塞式空压机所使用调节阀的原理及其连接方法是：弹簧式压力调节器（以下简称调节器）一端接入10#站储气罐的出口处，用储气罐内的气体压力控制调节器的动作，另一端接入执行机构。
当外部用气量减少，储气罐内的压力升高达到调节器事先调整好的压力的上限值（Pmax）时调节器动作，储气罐内的压缩空气经调节阀流向执行机构，推动执行机构内部的卸荷活塞运动，将空压机的进气口截断。
这时，压缩机进入空载运行状态，没有气体被压缩，空压机不排气。
当外部用气，储气罐中的压力下降到调节阀设定的下限值（Pmin）时，调节阀在内部弹簧的作用下关闭，卸荷活塞靠弹簧力复位，空压机进气口打开，各级活塞恢复压缩气体，空压机恢复正常输出。
我们通过调整空压机调节阀，可以控制空压机的空、满载，进而控制压缩机的最高、最低工作压力，实现对压缩空气压力的控制。
对活塞式空压机来说，调节阀是调节、控制空压机空、满载的核心部件，特别是对于一些用气量变化较大的运行环境（比如我厂的湿压缩空气的用气状况），调节阀更是自动调节供气量的关键。
往复活塞式煤气压缩机吸气阀节能改造
往复活塞式煤气压缩机吸气阀节能改造摘要：通过增加压叉装置，对活塞式煤气压缩机吸气阀的结构功能改造，改变了压缩机的运行工况，满足了用户对煤气量的变化需求，达到节约电能的目的。
关键词：往复压缩机；活塞压缩机；节能；吸气阀；改造；排气量。
1、引言随着市场竞争日益激烈，节能降耗已是企业降低生产成本，提高经济效益的重要手段之一。
对煤气压缩机吸气阀结构功能改造，可以保证压缩机4种不同的运行方式。
选择与用户需求相匹配的运行方式，减小压缩机做不必要的功，最终达到节约电能的目的。
2、项目改造背景我公司有4台一级双缸对称平衡型往复活塞式煤气压缩机，气缸采用上进、下出。
其用途是完成对外用户单位的煤气输送功能。
设备的见设备主要性能表1表1设备主要性能表在实际生产中，用户单位对煤气的需求量变化不定，在很多时间，用户的需求量与压缩机的额定排气量存在不匹配问题。
为了同时保证煤气的输送量和输送压力，符合用户需求，在压缩机的日常操作中，通过调节循环门的方式进行控制，即将多余的煤气由出口的循环管线返回到压缩机的入口处。
根据往复活塞式压缩机的工作原理可知，这样操作，压缩机其实是一直在满负荷做功。
必然存在多做无用功，浪费电能的问题。
3、节能原理往复活塞式煤气压缩机工作原理是电动机通过联轴器与曲轴相连，曲轴带动连杆，连杆带动活塞做往复运动。
活塞的运动使气缸容积发生变化。
以左气缸的一侧气阀工作状态为例，当活塞向右运动时，气缸容积增大，吸气阀打开，排气阀关闭，煤气被吸进；当活塞向左运动时，吸气阀关闭，排气阀打开，煤气被排出。
由能量守恒原理可知，压缩机的做功与吸排气量成正比例关系。
以往通过调节循环门的方式控制并不能降低压缩机的工作负荷。
所以，只有改变压缩机的吸排气量，压缩机的做功就会减小，从而电动机的功率就会下降，这样就达到了节约电能的目的，同时又可以满足用户单位在不同时期对煤气需求量变化的问题。
4、改造方案及原理方案的思路是，通过一定的方法实现在压缩机工作过程中，可以控制进气阀的工作状态，使吸气量可调。
《往复式压缩机气阀特性分析研究及结构优化设计》
《往复式压缩机气阀特性分析研究及结构优化设计》一、引言往复式压缩机作为一种广泛应用于各种工业领域的重要设备，其性能和效率的优劣直接影响着生产过程的稳定性和能源消耗。
其中，气阀作为往复式压缩机的关键部件之一，其性能直接关系到压缩机的运行效率和可靠性。
因此，对往复式压缩机气阀特性进行深入分析研究，以及进行结构优化设计，具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、往复式压缩机气阀特性分析（一）气阀的工作原理与作用往复式压缩机气阀是控制气体在压缩过程中的进、排气的重要部件。
其工作原理主要是通过阀片在气缸内的往复运动，实现气体的吸入和排出。
气阀的作用是保证气体在压缩过程中的连续性和稳定性，同时防止气体回流和泄漏。
（二）气阀的特性分析气阀的特性主要包括启闭特性、流量特性、耐久性和可靠性等。
启闭特性主要指气阀在压缩过程中的开启和关闭速度，以及开启和关闭时的压力变化；流量特性主要指气阀在不同压力下的气体流量；耐久性和可靠性则主要取决于气阀的材料、制造工艺和运行环境等因素。
三、气阀结构优化设计（一）设计原则与目标在进行气阀结构优化设计时，应遵循以下原则：一是保证气阀的启闭特性和流量特性满足压缩机的运行要求；二是提高气阀的耐久性和可靠性，延长其使用寿命；三是降低制造成本，提高生产效率。
目标是在满足了这些设计原则的同时，寻找一种结构简单、操作稳定且高效的优化设计，以提高往复式压缩机的整体性能。
（二）气阀结构优化设计的方向1. 优化材料选择：根据气阀的工作环境和要求，选择耐腐蚀、耐高温、高强度的材料，以提高气阀的耐久性和可靠性。
2. 改进启闭特性：通过对气阀的结构设计，使气阀的开启和关闭速度更加迅速，同时保持稳定的压力变化，以减少气体在压缩过程中的泄漏和回流。
3. 优化流量特性：通过改进气阀的通道设计，使气阀在不同压力下具有更好的气体流量特性，从而提高压缩机的运行效率。
4. 结构简化与轻量化：在满足性能要求的前提下，尽量简化气阀的结构，降低制造成本，同时通过优化材料和结构实现轻量化，降低压缩机的整体重量。
往复式压缩机气阀弹性元件设计研究
即使 使 用 具 有 变刚 性 的 圆 锥弹 簧 或 者是 塔 形 弹 簧，由于气阀升程 小，弹簧弹力变化范围小 ，仍然无法
图１ 气阀工作原理图
１阀座 ２阀 片 ３弹 簧 ４升 程 限 制 器
压力 、高温度和介质腐蚀等 ，因此气阀也是压缩机 三大
易损件之一 。气阀寿命是压缩机质量的重要指标之一 ， 气阀的可靠性与经济性直接决定压缩机 的可靠性 与经济 性 ，进而对社会经济效益具有重大影响 。
气 阀的运动 部件 是 阀片 ，在气 流推 力和 气阀弹 簧 力共 同作用下 （ 忽略 阀片 自身的重 力作 用） ，随 着压缩 机 曲轴 的转动 ，周期性地 开启与闭合。当气阀内外压 力 差大于弹簧 力，阀片离开 阀座 ，气阀开 启 ；流经气阀的 气流推 力大于弹 簧作 用力时 ，使阀片继续 向升程 限制 器
重要。
ｆ
到 目前 为止 ，绝大 多数 往复式 压缩 机 气阀都 采用
／ ／ ／／ ／／ ／／ ／／ ／／ ／／
环状 气阀和 网状 气阀 ，其典 型特 征是 阀片 下面带 有弹 簧 ，通常为螺旋 弹簧 ，这些螺旋弹簧构成 了环状 气阀的 弹性元 件和 网状 气 阀弹 性元 件 的一部分 （ 气阀 工作原
撞 的频率 ，同样的阀片 ，相应 的寿命 同比下降 ，这对气
阀、尤其是气阀弹性元件设计提出 了更高 的要求。
在 现 代 气 阀设 计 过 程 中 ，为 了提 高 气阀 的 可靠
性 ，必须将气阀的升程降低 ，以减小阀片撞击速度。但
是 ，这更增加 了弹性元件的设计 难度：气阀升程降低 ， 弹性 元件 工作时伸缩范围变小，弹 力变化范围小 ，即开
压 缩机 气阀 的可靠 性很 大程 度上取 决于 气 阀阀 片
《往复式压缩机气阀特性分析研究及结构优化设计》
《往复式压缩机气阀特性分析研究及结构优化设计》摘要：本文对往复式压缩机气阀的特性进行了深入分析，探讨了其工作原理及结构特点，并通过实验研究和仿真分析，揭示了气阀的工作过程及影响因素。
同时，本文还对气阀结构进行了优化设计，以提高压缩机的性能和效率。
一、引言往复式压缩机作为重要的压缩设备，广泛应用于石油、化工、天然气等领域。
气阀作为往复式压缩机的关键部件，其性能直接影响压缩机的效率和稳定性。
因此，对往复式压缩机气阀特性进行分析及结构优化设计具有重要意义。
二、往复式压缩机气阀工作原理及结构特点往复式压缩机气阀主要由进气阀和排气阀组成，通过气阀的启闭实现气体在压缩机内部的循环。
气阀结构包括阀座、阀片、弹簧、升程限制器等部件。
在工作过程中，气阀根据压缩机的运行状态，自动开启或关闭，以控制气体的进出。
三、气阀特性分析（一）启闭特性分析气阀的启闭特性直接影响着压缩机的效率。
当气缸内的压力达到一定值时，气阀应迅速开启，使气体顺利进入或排出。
同时，在压缩过程中，气阀应能及时关闭，以防止气体泄漏。
因此，对气阀的启闭特性进行深入研究，有助于提高压缩机的性能。
（二）流阻特性分析气阀的流阻特性是指气体通过气阀时所受到的阻力。
流阻过大将导致气体在通过气阀时产生较大的能量损失，影响压缩机的效率。
因此，降低气阀的流阻是提高压缩机性能的关键。
四、实验研究与仿真分析（一）实验研究通过实验研究，可以直观地观察气阀的工作过程，分析气阀的启闭特性和流阻特性。
实验中，采用高速摄像技术记录气阀的启闭过程，同时测量气体通过气阀时的压力和流量，为后续的仿真分析和结构优化提供依据。
（二）仿真分析利用计算流体动力学（CFD）软件对气阀的工作过程进行仿真分析。
通过建立气阀的三维模型，模拟气体通过气阀的流动过程，分析气阀的流阻特性和启闭特性。
仿真分析可以预测气阀的性能，为结构优化提供指导。
五、气阀结构优化设计（一）优化目标气阀结构优化的主要目标是降低流阻、提高启闭速度和可靠性，从而提高压缩机的效率和稳定性。
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是重量达到最小的目标函数 ;当 ω1 = 0 ,ω2 = 1 ,ω3 = 0 ,则是体积达到最小的目标函数 ; 当 ω1 = 0 ,ω2 = 0 ,ω3 = 1 ,则是高度达到最小的目标函数 。而 T1 ,
T2 , T3 是常数 ,用来将 3 个单目标函数化为同一数
量级 。
3 约束函数
根据该种弹簧的工作情况和弹簧已有的知识 , 可分别从弹簧缠绕比 、强度 、疲劳强度 、无共振条 件及结构条件等方面进行约束[3 ,4 ] , 其约束函数如 下:
K
≈
4 4
C C
-
1 4
+
01615
C
所以 ,强度约束函数为
g3 ( X)
= [τ] -
8 F2 x 2 K
πx
3 1
≥0
(4) 疲劳强度约束
对于弹簧 ,当其受交变载荷时 ,它受到的最大应
力和最小应力分别为
τmax
=
8 D2 K πd3
F2
,
τmin
=
8 D2 K πd3
F1
要求安全系数
np
= τ0
X = [ x1 , x2 , x3 ] = [ d , D2 , n ]
因此 ,上面的 3 个公式可改写如下
W ( X)
=
π42ρg
x
2 1
x
2 2
(
x2
+
ne)
V ( X)
=
π 4 x1 ( x1
+
x2) 2 ( x3
+
ne)
H ( X) = ( x 2 + ne) x 1
通常我们在计算时都是分别对其计算 , 没有考
(1) 压缩弹簧的重量函数
W ( X) = π42ρgd2 D2 ( n + ne)
(2) 压缩弹簧的体积函数
V ( X)
=
π 4 d( d
+
D2) 2 ( n
+
ne)
(3) 压缩弹簧的高度函数
H ( X) = ( n + ne) d
式中 ρ———弹簧材料的密度 , kg/ mm3 g ———重力加速度 , g = 9181 m/ s2 ne ———压簧支撑圈数 D2 ———弹簧中径 , mm
1 前言
2 设计变量和目标函数
气阀是往复压缩机中的关键部件之一 , 它的好 坏直接影响到压缩机的性能 , 运转的可靠性及经济 性 , 而气阀中的弹簧则对保证气阀的正常可靠的工 作起着重要作用 , 它使阀片迅速弹回关闭进出口 阀 , 保证压缩机吸气量和排气量按设计要求工 作[1 ] 。气阀 弹 簧 设 计 除 了 满 足 材 料 、弹 簧 刚 度 、 工作温度 、加工制造等方面的要求外 , 通常的设计 是根据最大载荷 、最大变形 、阀片升程及结构要求 确定簧丝直径 、弹簧中径 、工作圈数 、螺旋升角及 高度等参数 , 其设计工作量大 , 周期长 。本文针对 以上情况 , 在同时考虑其体积 、重量和高度的基础 上建立了气阀弹簧的优化设计模型 , 并利用有限元 软件 ANS YS710 进行了实例优化求解 , 从而提高 弹簧的使用寿命和可靠性 。
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第4期
邱玉江 , 等 : 往复压缩机气阀弹簧的优化设计
·15 ·
d ———簧丝直径 , mm n ———工作圈数 由上面的 3 个式子可知 , 这些函数都是簧丝直 径 d 、弹簧中径 D2 、工作圈数 n 的函数 。因此 , 可取 目标函数的设计变量
= 3156 ×105
x1
x
2 2
x3
-
10 f v
≥0
(7) 不并圈条件
对于压缩机气阀弹簧 ,要求其在 F2 作用下的高 度 H2 大于并圈高度 ne ,即
H1 - h > ( n - 015) d 式中 H1 ———弹簧安装高度 , mm
h ———弹簧工作行程 , mm
由此可得不并圈条件约束函数为
+ 0175τmin τmax
≥[ np ]
式中 τ0 ———弹簧材料的脉动疲劳极限 , M Pa
[ np ] ———许用安全系数 ,取为 113 ～ 212
F1 ———弹簧承受的最小载荷 , N
所以 ,疲劳强度的约束函数为
g4 ( X)
=
τ0
+ 0175τmin τmax
-
[ np ] ≥0
(5) 稳定性条件
1 T3
其中 ,ω1 、ω2 、ω3 、为加权系数 ,且 ω1 + ω2 + ω3
= 1 ,根据不同的设计要求分别取不同的值 。如果对
重量要求较高 , 就将 ω1 取得大些 ; 如果对体积要求 较高 ,就将 ω2 取得大些 ;如果对高度要求较高 ,就将 ω3 取得大些 。特别是 ,当 ω1 = 1 ,ω2 = 0 ,ω3 = 0 ,则
· 1 4 · 压缩机技术 2004 年第 4 期 (总第 186 期)
使用维修 文章编号 : 100622971 (2004) 0420014204
往复压缩机气阀弹簧的优化设计
邱玉江 , 任保才
(焦作工学院机械工程系 , 河南 焦作 454000)
摘 要 : 以环状阀中广泛应用的圆柱形压簧为例 , 在同时考虑其体积 、重量和高度的基础上建立气阀 弹簧的优化设计模型 , 并利用有限元软件 ANSYS710 进行了实例优化求解 。 关键词 : 往复压缩机 ; 气阀 ; 圆柱形压缩弹簧 ; 环状阀 ; 优化设计 中图分类号 : TH45 文献标识码 : A
5 实例优化
511 初始条件
某往复压缩机排气阀弹簧材料为 50 CrV A 钢
丝 ,工作载荷为 Fmax = 2215N , Fmin = 1216N ,工作
频率为 f v = 20 Hz ,循环工作次数 N = 106 。结构上 要求 ,215 ≤ d ≤915mm , 30 ≤ D2 ≤60mm , n ≥3 , P0 = 11 N/ mm2 ,查得[τ] = 540 M Pa/ mm2 , G = 78500 M Pa 。
Abstract : For t he problem of t he valve spring of t he reciprocating compressor broken and soften easily in use , t he paper take t he cylindrical compression spring for example , a optimum design met hod of t he valve spring is introduced , which is established on t he base of weight , height and volume. At t he same time , an example was given t hat analyzed by t he finite element software ANSYS7. 0. Key words : reciprocating compressor ; gas - valve ; ring valve ; cylindrical compression spring ; optimized design
(1) 弹簧旋绕比 一般 , C = 3 ～ 16 = D2/ d ,其约束函数为 g1 ( X) = 615 - | x 2/ x 1 - 915 | ≥0 (2) 弹簧刚度约束 通常 ,要求弹簧设计刚度与要求刚度 P0 的相对 误差小于给定值 δ,对于压簧其刚度函数为
P′=
Gd4
8
D
3 2
n
, 从而可得约束函数为
g7 ( X) = H1 - h - ( x 3 - 015) x 1 ≥0 (8) 最小工作圈数 nmin 限制 ,即 n ≥ nmin ,约束 函数为
g8 ( X) = x 3 - nmin ≥0
(9) 其它界限约束
中径在允许范围内 ,则有
g9 ( X ) = x 2 - D2 min ≥0 g10 ( X ) = D2 max - x 2 ≥0
The Optimum Design of the valve Spring of the Reciprocating Compressor
Q IU Yu2jiang , REN Bao2cai
( T he Mechanical Depart ment of Jiaoz uo Instit uted of Technology , Jiaoz uo 454000 , Chi na)
4 优化方法简介
由于优化设计软件日益成熟 , 利用现有的优化 设计软件完全可以满足绝大部分的优化设计 , 所以 在此利用有限元分析软件 ANS YS710 的优化工具 箱 , 进行优化 , 就可以满足设计要求 。
ANS YS 程序提供了分析 - 评估 - 修正的循环 过程对设计方案进行优化 , 对初始设计进行分析 , 根据设计要求对分析结果进行评估 , 然后对设计进 行修正 。重复执行这一循环过程直到所有设计都能 满足要求 , 得到最优设计方案 。ANS YS 提供了零 阶方法和一阶方法两种优化方法 , 绝大多数的优化
·16 ·
压缩机技术
第4期
为防止共振 ,对于气阀类弹簧 ,应使其自振频率 f ( Hz) 原大于其工作频率 f v ( Hz) , 一般取 f ≥ 10 f v , 而对于减振弹簧则相反 ,取 f ≤015 f v 。自振 频率为
f
=
3156
×105