CNG压缩机进、排气阀故障分析

CNG压缩机进、排气阀故障分析
摘要：本文简要阐述了CNG压缩机进、排气阀的工作原理及工作情况，对CNG压缩机气阀在生产运行过程中所出现的问题进行分析并提出改进意见。

将CNG压缩机与管道长输天然气压缩机进行比较，了解CNG压缩机气阀易损的真正原因。

合理选择CNG压缩机气阀。

及气阀在拆卸、安装时应该注意的问题。

关键词：CNG压缩机气阀安装应用
一、CNG压缩机气阀概念
气阀为活塞式压缩机核心部件，直接影响机组性能，如排温、排量、功率及可靠性等
1.气阀的组成及原理
压缩机气阀为高速网状阀或环状阀，它由阀座、PK（或尼龙）阀片、缓冲片（有的气阀无缓冲片）、导向块、阀片弹簧、缓冲片弹簧（若无缓冲片则无该件）、阀档等组成，由一中心螺柱和自锁螺母连成一体。

气阀与气缸之间装有垫片，以防气体泄漏。

2.区分进、排气阀
进气阀：阀座面向阀帽，垫片在防护装置上，阀片移离中心螺栓。

正确安装时，阀座面向阀帽。

阀门垫片滑动安装在保护装置的上方。

排气阀：防护装置面向帽，垫片在阀座上，阀片移向中心螺栓。

正确安装时，阀的防护装置面向阀帽。

阀门垫片滑动安装在阀座上面。

二、CNG压缩机气阀问题及分析
1.气阀问题
由于化工生产的特点,气阀的使用寿命普遍很低,针对此问题,对大型活塞压缩机气阀阀片的损坏原因进行了分析,并对提高大型活塞式压缩机气阀的使用寿命进行了探讨。

气阀的失效形式及损坏原因分析气阀的失效主要原因是气阀阀片损坏,阀弹簧断裂或阀弹簧松驰变形，以及天然气气质的影响。

1.1根据大量损坏的阀片统计,阀片失效主要是产生径向裂纹或断裂（——此插图显示开口阀片左舷出现的一个典型故障。

由于不均匀的气体通过整个阀片，阀片正好没有水平关闭导致阀片首先接触到了阀座上的一侧。

这种关闭方式在阀片的外径处会产生很高的应力从而导致阀片的损坏）和磨损及腐蚀麻点。

1.2阀弹簧的失效主要有3种形式,一是阀弹簧的磨损,从使用的阀簧中,大多数的阀弹簧端圈已经磨得发亮,其中不少阀端部磨平圈长度已经减少,许多弹簧外圈已经磨出了光亮的棱;二是松驰变形,有些弹簧的节距已经不等,尤其在靠近端圈的几圈,节距明显变大,刚度下降,自由高度恢复不到原来的高度;三是阀弹簧碎断。

1.3所有处理气体在他们各自的临界温度和压力的情况下都会液化现象。

丙烷和丁烷（重烃）在气体处理中占有很高的比重，因此是引起往复式压缩机产生问题的主要原因。

这就是每一级压缩必须在气体冷却器和气缸的进气法兰之间配有一个分离器的原因。

2.气阀问题对压缩机产生的影响分析
2.1进排气温度异常
因阀片变形、破损、阀座面不良、阀附着杂物，阀安装不良，安装面密封不良，贴合不严，弹簧破损等引起吸排气阀温度异常
2.2往复活塞式压缩机在正常运行时，阀片主要承受两种荷载
一种是由气体压力引起的静荷载，在静荷载的作用下，阀片将产生弯曲变形，由于气缸内的压力是由较低的吸气压力变化到较高的排气压力，也由于气体本身的脉动变化，使阀片承受的荷载具有脉动循环的特点，在脉动循环静荷载的作用下，阀片一出现疲劳弯曲损坏。

阀片在受力平均值径处产生的环向裂纹正是由此而引起的。

阀片承受的第二种荷载为撞击荷载，往复活塞式压缩机在运行过程中，阀片在阀座和阀盖之间来回调动，形成撞击。

阀片与阀座撞击时，两者在气流通道内并不接触，阀片与阀盖撞击时，两者在弹簧座孔处也不接触，这就使阀片的接触部位承受撞击荷载，未接触部位出现弯曲变形。

由于阀片质量小，撞击能量不大，但撞击次数高，阀片在这种小能量、高频次撞击荷载的作用下，很容易出现断裂破坏，特别是在阀片边缘存在应力集中的地方更易断裂。

2.3进排气阀阀片破损，弹簧损坏
阀片在与阀盖撞击的同时，也与气阀弹簧撞击。

压缩机曲轴每旋转一圈，弹簧承受的荷载便由气阀全闭时的预压缩力变化到气阀全开时的最大压缩力，在这种脉动循环荷载的作用下，弹簧弹簧也成为气阀组件中主要易损件之一。

三、气阀改进意见
随着全球工业化的不断发展，压缩机气阀产品也不断的更新换代，目前压缩机阀片主要采用三种不同的塑料阀片，分别是RF、MT、PEEK。

采用塑料阀片
的原因有以下几点：
1.塑料发片密度小，弹性模量小，冲击力减小，由此产生的疲劳磨损随之降低，阀的寿命大大延长，正常情况下塑料阀片的寿命大大优于金属阀片。

2.密封性能好，漏气减少，阀片的炮和性能好
3.流通性优于同类金属阀片，阀隙间气流摩擦而引起的能量损失低，气阀能耗降低可达5%-10%。

4.耐固体颗粒和液滴的冲击
5.阀片断裂后，碎片材质软，即使掉入气缸也不会造成气缸的损坏。

6.运转时噪音低。

7.自润滑性能好，可用于有润滑和无油润滑的工况。

四、CNG压缩机管道长输天然气压缩机的不同
从表格两种压缩机的性能参数对比来看，RDS压缩机排量较大是由于其缸径及气阀尺寸较大，但是CNG压缩机的排气温度及各级排气压力相对更高，这样，就造成CNG压缩机气缸内活塞运动环境更为恶劣，那么CNG压缩机气阀随之开启闭合过程中就更易损坏。

五、结论
经过近两年的CNG加气站工作，我对CNG压缩机有了初步的认识，对气阀这类CNG压缩机的最易损部件的结构，功能及导致压缩机产生故障的原因和解决措施有了一定的了解。

CNG压缩机气阀组件易损根本原因是CNG压缩机要求天然气排气压力较高（20mpa以上）。

由于气阀组件是由弹簧连接阀片受压不断进行开启-闭合反复运动，这样对气阀的强度要求会更高。

由于压缩机气阀的工作特性，强烈冲击、高温、高压，这些恶劣环境使易损部件易产生老化和实效，所以对压缩机要定期进行检修和维护，保持其正常工作，有效地运行。

参考文献
[1]安定纲.《往复式压缩机技术问答》.中国石化版社.2005-09-01.
[2]杨丽萍.《油气田常用压缩机》.石油工业出版社.2012-03-01.。