浅析活塞式压缩机气阀故障及设计分析

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【摘要】活塞式压缩机被应用于国民经济的各个行业，对于国民经济的发展起着重要的作用。本文对压缩机进行了概述，并简要的减少了气阀，在分析其使用故障的基础上，探讨了防范故障的措施。

【关键词】活塞式压缩机；设计；气阀故障；防范措施

压缩机是一种目前被广泛使用的用于压缩气体来提高气体压力的一种机械设备。他已经应用到国民经济的各个行业和领域内，对与各个行业的发展以及国民经济的发展有着重要的作用和意义。气阀是压缩机的一个重要组成部件，直接影响着压缩机的使用效率和使用质量。本文根据作者多年的从业敬业，就活塞式压缩机的气阀故障和气阀的设计进行探析。

一、压缩机的概述及工作原理

压缩机主要是用来对气体进行压缩，来提高气体压力的一种机械设备，根据压缩机的压缩原理，可以将其分为容积式压缩机和速度式压缩机这两大类。容积式压缩机主要是通过将气体直接压缩而减小气体的容积、提高气体压力的机械，这种压缩机一般具有装盛气体的大气刚和压缩气体的活塞。对容积式压缩机再进行分类，根据其活塞运动方式的不同，又可以分为往复活塞式以及回转活塞式这两种。

活塞式压缩机在压缩机的圆筒形的汽缸中具有一个可以往复运动的活塞，在气缸上装有控制进气和排气的阀门。在活塞进行往复的运动时，气缸内的溶剂就会呈现周期式的变化，正是通过这种变化来实现气体的压缩、进气以及排气。

相比起其他形式的压缩机，活塞式的压缩机不管其流量的大小，都可以达到所要求的压力，并且热效率较高，气体量在进行调节的时候不会导致排气压力的大幅度改变。但是，这种活塞式的压缩机其体积比较大而且质量较重，单机的排量通常要小于500m3/min，而且其结构也较为的复杂，存在很多易损坏部件，一旦维修工作量也是相当可观的。

二、气阀的分类以及使用要求

气阀是活塞式压缩机的一个重要的部件，气阀性能的好坏直接影响着压缩机的运行可靠性和使用经济性。在一般的使用条件下，对于气阀的使用要求主要有：首先是要具备很好的使用寿命，不可以因为阀片或者是弹簧的损坏而导致压缩机的突然停止运行；其次是在气体通过气阀的时候，其能量的损失越小越好，这样有利于减少活塞式压缩机对于动力的消耗，这种对于长时间固定的连续运行的压缩机影响更为突出；第三是气阀在关闭的时候要具备很好的密封性能，这样会减少气体泄露；第四是气阀运动时引起的余隙容积应该要尽可能的小，便于提高气缸的容积效率；第五是在阀片进行开启和闭合的时候，其动作应该要迅速，而且开启状态要完全的开启，这样会提高机器的使用效率并且也会延长机器的使用寿命。

气阀通常是由阀座、弹簧、启闭原件、升程限制器等四个部分组成的。一般来讲，气阀分为两类：一种是强制阀，一种是自动阀。所谓强制阀，其开启和闭合是由专有的机构部件控制的，与气缸内的压力的变化没有关系。自动阀，其开启和闭合则是由气缸和阀腔内的气体的压力差来控制的。强制阀其结构较为复杂，开启闭合的时间是固定的，所以使用较少，使用较多的便是自动阀。

气阀在工作时，为了能是压缩机在压缩气体的时候不会减少排气量并且不会消耗更高的功率，所以阀门应该是在关闭的状态下而不会发现漏气行为的。同时，阀门要能够灵活的启闭，这重要是因为阀门多数是由阀门两边的压力差工作的，所以阀门开启和关闭越灵活其压缩机的能耗就会越小。但是阀门的启闭也应该是适中的。气阀的紧固机构比较重要，如果发生了松动，气阀的升程限制器就会掉落到汽缸中从而发生严重的撞缸事故。

三、活塞式压缩机气阀的故障分析及对策

1）故障分析

1、承受载荷大致使阀片损坏。活塞式压缩机在其正常的运行中，阀片主要承受着两种载荷：一种由于气体的压力而引起的静载荷，在这种载荷下阀片通常会发生弯曲变形。气缸内的压力主要是由比较低的吸气压力变化直到较高的排气压力，再加上气流自身的脉动变化，所以使得阀片所承受的载荷呈现脉动的特点，在这种脉动的作用下，阀片容易发生弯曲损害，通常阀片在受力直径出产生的裂缝正是由此引起的。阀片承受的第二种的载荷称为撞击载荷。这种载荷主要是因为压缩机在工作的时候阀片会在阀座和升程限制器之间跳动，从而形成撞击。当阀片与阀座发生撞击的时候，二者会在弹簧座处也不发生接触，这就会导致阀片的接触位承受载荷，而没有接触的地方发生变形弯曲，在这种情况下就会导致阀片很容易发生变形和损坏。

2、气阀的弹簧发生损坏。当阀片与升程限制器发生撞击时，也会与气阀的弹簧产生撞击。压缩机其曲轴每旋转一圈，其弹簧所承受的载荷便会由其气阀完全闭合时的预压缩力转变为气阀全部开启时候的最大压缩力，这种脉动的载荷冲击，会导致弹簧成为了气阀所有组件中一个比较容易损坏的部件。同时，气阀的弹簧在使用中也会出现过送或者是过紧配合，过送配合会导致弹簧的径向跳动和轴向跳动，而过紧配合会导致弹簧被卡死或者是折断。弹簧是导致气阀阀片损坏的主要原因。

3、热交换器冷却的效果不佳。压缩机正常工作时候，其排气的温度的高低主要是取决与机器本身的热交换效果。如果使用冷却水进行冷却的时候，经过长时间的使用，热交换器管子会发生结垢，慢慢的管径变小，从而使得冷却的效果逐渐的变差，特别是在夏天的时候，由于非一级排气温度可能会超过不同的介质限制的最高排气温度所以会导致阀片以及弹簧所处的工作环境恶化，阀片和弹簧受到损害。

2）对策研究

1、采用聚四氟乙烯类制品填充物。对于没有油的压缩机的气阀，如果是传统的环状阀，其损坏就会比较严重，所以可以采用没有摩擦结垢的网状阀，亦或是将换向阀的升程限制器的导向金属改为填充的聚四氟乙烯类制品，气阀地步的密封台也用聚四氟乙烯制造的密封圈。与此同时，气阀的弹簧可以采用不锈钢的弹簧钢丝来制造，这些钢丝在出厂之前都会进行相应的处理来避免钢丝中那些微笑缺陷的发生，从而保证了使用性能的稳定，也增强了他们承受脉动载荷的能力。

2、做好定期的检查和维护。要定期的对气阀进行全面的检查和清晰工作，要在不对其强度减小的情况下对气阀的底座以及升程限制器所损伤的外表面进行修复，并且要及时的更换易损件。如果发现气阀的弹簧发生损坏，就需要对气阀其他的弹簧也进行全部的更换，这样就会使得弹簧受力能够均匀的分散的阀片上。

3、防治气阀的热交换器结垢。采用冷却水进行冷却时，应该要尽量的降低使用水的硬度、氯离子的含量以及碱度。并且，要注意对于中间的冷却器、后面的冷却器以及气液分离器等进行定期和排污，从而降低热交换器的结垢现象，进一步保证其热交换实际效果。另一方面，在不方便对于冷却水进行相关的预处理的情况，需要对热交换器其系统经常的进行检查，一旦发现热交换器其传热效果下降，就需要对其进行及时的处理。这种传热效果的下降主要表现为非一级排气温度太高。

4、要定期的检查压缩机气缸的水套以及缸平面等位置的密封状况，并且要检查中间冷却器的工作状况，及时发现问题做到及时的处理问题，从而尽可能的避免因为冷却水进入气缸而导致剧烈的冲击是阀片损坏。

参考文献

[1]HG25008-91设备维护检修规程.

[2]张军，赵艳.浅谈活塞式压缩机气阀设计[J].黑龙江科技信息，2011，23.