天然气往复式压缩机气阀常见故障及提高其耐用性的措施探讨

1 往复式压缩机工作原理

往复式压缩机作为石化、炼油及长输天然气等行业装置的关键核心设备，在保障高负荷、长周期稳定运行方面扮演着不可或缺的角色。往复式压缩机，亦称活塞式压缩机，其工作原理基于活塞在气缸内的往复运动，实现气体吸入、压缩与排出过程。具体而言，活塞通过连杆机构与曲轴连接，驱动其在气缸内前后移动；当活塞后退时，气缸内体积增大，形成负压，通过进气阀吸入气体；随后活塞前进，体积减小，气体被压缩，压力升高后通过排气阀排出。该类型压缩机可分为活塞压缩机和隔膜压缩机，前者适用于一般工业场景，后者则用于处理腐蚀性或高纯度气体，通过隔膜隔离介质与运动部件。其主要结构包括运动部件、气缸、活塞及阀门，其中阀门设计直接影响气体流动效率。运行过程中，活塞持续进行往复运动，致使气缸内体积发生周期性变化；依靠气阀的精确开闭控制，在每次体积变化时实现气体吸入气缸，经压缩后完成排出过程。这些特性使其在关键工业应用中保持竞争优势。

2 天然气往复压缩机气阀常见故障及处理办法

2.1 阀片损坏故障

2.1.1 故障原因

往复式压缩机气阀因工作特性，阀片损坏现象较常见。主要包括以下原因：首先为疲劳损坏。阀片承受频繁撞击和弯曲交变载荷，易疲劳破坏。材料杂质、夹层或裂纹会引起应力集中，加剧高频撞击损伤。其次为磨损破坏。工作循环中零件间摩擦，阀片因形状、材料及工况特性极易磨损失效。最后为腐蚀破坏。气阀被介质包围，若压缩介质具腐蚀性、不洁或含水分，高速运转会破坏阀片表面保护膜，导致局部腐蚀形成麻点或空洞，引发应力集中而破坏。

2.1.2 处理方法

润滑油过多易造成液击或油黏滞，导致阀片积油，引发疲劳损坏、外圈断裂或鼠咬状损坏，建议采用抗油黏滞非金属气阀解决。阀片外缘断裂主因撞击速度超标或倾侧运动，需查因减倾侧运动，建议双缓冲设计、降升程和油量。阀堵塞因介质脏污和粉尘杂质，建议改用流通性好抗杂质非金属气阀，清洗气阀，查管道增过滤。螺纹断裂主要是由于因气阀安装不当，如未压紧导致转动或拧太紧导致剪断，需要建议正确安装。腐蚀问题主要因工艺失误，阀片遭酸性腐蚀（HCl）致点蚀。需了解介质，改善控制，选择合适阀片材料。

2.2 气阀积碳过多故障

2.2.1 故障原因

气阀积碳过多，多因润滑油不适。润滑油过多时，高压油路分离器失效，致气阀破裂、泄漏、温度升高及排气阀或活塞环泄漏。

2.2.2 处理方法

检查润滑油状态和液位，按规定周期或状态更换润滑油，根据设备运行参数调整注油量，定期检查并清洁高压油路过滤器，对存在故障的气阀进行修理或更换，检测排气阀或活塞环的密封性能及磨损状况。

2.3 气阀弹簧损坏故障

2.3.1 故障原因

气阀漏气原因多样：阀座密封面损伤致密封不严；阀片形变或异物阻塞致气流不畅；介质温度高致积碳阻塞阀片阀座；弹簧选型错误或安装不当致阀片动作失常。

2.3.2 处理方法

在处理制冷压缩机弹簧故障时，经常发生由于液击现象造成的损坏。润滑油注入量超标时，气缸内过量油液无法压缩排出，引发液击现象；液击冲击弹簧片，使金属构件应力异常，导致边缘或表面呈现鼠咬状断裂或疲劳损伤。解决此类问题的关键，在于严格控制并精准减小润滑油注入量至合理范围，同时需确保润滑系统油位监控准确可靠，并优化系统回油设计，从而从根本上避免液击风险，保护弹簧组件及压缩机核心部件。

2.4 气阀漏气故障

2.4.1 故障原因

气阀漏气的原因多样：阀座密封面损伤导致密封不严；表面粗糙度不达标；阀片变形或异物阻塞，气流不畅；介质高温引起润滑油变质、积碳，阻塞阀片及阀座；弹簧选型错误或安装不当，影响阀片动作。这些原因均可导致泄漏。

2.4.2 处理方法

通过上述方法准确判别气阀是否存在漏气现象后，需系统地逐一对照可能引发该故障的各类产生原因进行详细排查。在锁定具体故障根源的基础上，有针对性地采取相应维修措施予以解决，常见的有效手段包括：更换磨损或损坏的阀座、彻底清理阀芯与密封面处卡滞的异物、精确调整弹簧预紧力至规定值范围等。完成维修后，应重新检测气阀密封性能，确保漏气问题得到有效解决。

3 提升天然气往复式压缩机气阀耐久性的主要措施

3.1 保证阀片质量

要保证阀片的质量，就必须从管理和制造两个核心方面入手。在管理上，必须严格遵循国际或国家标准进行材料的采购和选用，确保选择适宜的阀片材料；同时，加强无损检验和外形尺寸检验的管理，例如通过制定详细的检验规程、培训专业检验人员、实施定期审核以及建立质量记录系统，以提高检验的准确性和可靠性。在制造工艺上，需要采用更加先进的加工工艺和热处理技术，比如使用小磨削量来减少加工过程中的变形风险，精磨后进行补充回火处理以优化材料的微观结构和机械性能；此外，还可以引入数控加工、精密测量设备以及自动化控制等现代工艺方法，进一步提升阀片的尺寸精度、表面光洁度和整体耐用性。

3.2 控制介质的清洁性

天然气往复式压缩机的运行寿命与其工作介质的洁净度密切相关。当介质中含有过量水分时，该水分极易与进入气缸的润滑油发生混合，当此混合物随气流流经气阀组件时，会不可避免地粘附在阀座表面以及阀挡结构上，阻碍了阀片在其行程中的自由运动，导致阀片的开启和关闭动作出现显著的延迟。为了克服粘附力并完成其规定的动作，阀片会在积蓄的能量作用下突然加速运动，以较大的加速度猛烈撞击阀座或阀挡，会对阀片、阀座和阀挡造成严重的机械冲击损伤，极大缩短气阀乃至整个压缩机的使用寿命。因此，在压缩机运行过程中，必须严格确保介质的洁净度，避免不洁物质的存在。保持吸入空气或工艺气体的清洁干燥，防止外部粉尘和湿气侵入；严格控制润滑油的注入量，避免过量润滑油进入气阀区域；以及通过优化操作流程和加装有效的气液分离设施，防止大量液态水在气阀腔室内滞留积聚。定期排放各级分离器和缓冲罐中的冷凝水是维持系统干燥、保障压缩机长期稳定运行的关键措施之一。

3.3 加强气阀的使用维护管理

在使用中，需经常观察分析各级压力比及温度变化，检查气阀运行状态并做好记录。根据气阀特点制定检修计划，按时更换配件。严格按维保周期进行保养、维护、检修并记录。阀片和弹簧寿命 400h，阀座寿命 8000h，到期必须更换。同时做好清洗检查及气密性检验等日常保养。清洗时用刷子清除油垢使裂痕显现，避免因检查清洗不细导致压缩机带病工作。及时修复阀座及升程限制器损伤表面，更换阀片、弹簧等易损件。弹簧故障时需整套更换，禁止新旧混用。

结束语

总之，对于天然气往复式压缩机来讲，设备运行的安全性和稳定性与气阀质量息息相关。通过科学识别所存在的气阀故障问题，并进行科学处理，能够有效提升气阀的耐久性，确保部件作用的最大化发挥，为行业的发展和进步提供支撑保障。

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