压缩机气阀故障的原因和分类概述

发布时间:2021-11-25    字号:    
压缩机气阀故障的原因和分类概述
 
一般情况下,造成压缩机气阀故障的原因通常可分为以下几个方面:
 
外部因素,如运行工况的改变;介质组份的改变;介质含腐蚀性成分;介质含颗粒粉尘;积碳、结垢等;液体残留夹带;润滑油量不当(过多或过少);系统发生压力波动;系统产生共振;系统冷却器、气液分离器工作不良;系统过滤器失效;系统安A全阀、回流调节阀、截止阀等阀门故障;系统活塞环、填料、刮油环失效;气阀安装有问题;主机日常保养维护不当;主机操作失误;其它环境性因素。
压缩机气阀
内部因素,如设计缺陷;材料缺陷;制造缺陷。其它因素,如压缩机的频繁开停;经常冷车起动,但事先不清洗气阀,不放空缸内积油、积液等。
 
分析过程,内部因素,机组自2012年8月投产以来,气阀运行一直较为稳定,所以先排除气阀设计和制造批次等因素;其它因素,经现场了解,可排除。
 
外部因素,在排除安装、操作等其它因素后,确定本次故障主要原因集中在介质组份改变(设计值与实际值) 和注油量不当方面:压缩机气阀介质组份,压缩机介质氢气是由制氢装置生产的纯度较高的氢,混合一部分重整装置产生的重整氢而组成,实际氢含量在某个范围内变。从故障前后压缩机介质组份的分析结果可知,介质氢含量在92.456%~98.477%之间变化。按照现场工艺的要求,氢含量低标准为92%。
 
比照气阀原始设计参数及实际运行参数,压缩机实际运行参数接近原始设计参数,变化明显的是介质气体的摩尔分子量,设计介质组份为:H2:98.92%、CH4:1.039%、C 6H14:0.041%,摩尔分子量为2.19 g/Mol,而2014年8月12日的介质组份,摩尔分子量5.55 g/mol,变化超过一倍。
 
分别用氢含量98.48%、95.36%、92.46%的介质组份校核各级气阀主要的设计参数,二级盖侧排气阀片撞击速度分别为大允许撞击速度的92.7%、93.5%、95.4%,阀片关闭时的撞击速度,随摩尔分子量的增加而逐渐增大。同时,关闭弹簧力则随摩尔分子量增加而变得越来越弱;更严重的是:当介质气体中H2含量从98.48%向92.46%变化时,二级盖侧排气阀模拟运行时的关闭角越来越大,并有二次关闭的情况,二次关闭的关闭角均超过180毅,气阀实际延迟关闭。
 
注油情况,该机每个气缸均有上、下2个注油点,各点注油量10~15滴/min左右,每个气缸注油量大致在25~30滴/min。
 
拆机后发现,排气阀的阀压盖内积有较多的润滑油,同时,损坏的阀片表面覆盖有油垢,断裂处油垢有粘性。
 
我们知道,阀片运动时通常不会平行地冲撞阀座,而是其一端一次撞击阀座后,阀片要旋转某个角度由另一端二次撞击阀座。阀片的倾侧运动是由往复压缩机的脉动气流导致的,因此一般情况下阀片外圈的撞击速度总是撞击次数总是多的,也是容易提前损坏的。
 
一般来说,有油润滑的往复压缩机,压缩机气阀阀片与阀座(阀盖) 之间的油膜具有使阀片吸附在阀座(阀盖) 的趋势,并使气阀打开(关闭) 时间较无油润滑大为延迟。如果润滑过度,则较多的润滑油会使得阀片粘结在阀座或阀盖上,不能在设计的节点开启或者关闭,而是要延迟到在后续气流的强大冲击下才得以开闭,其运动速度会超过阀片许用速度的很多倍,使得阀片提前断裂,此类情况在设计时很难计算阀片运动轨迹和速度,只能通过结构上的调整来改进。

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