淺析活塞式壓縮機(jī)氣閥故障及設(shè)計(jì)分析

【摘要】活塞式壓縮機(jī)被應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)行業(yè)，對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著重要的作用。本文對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行了概述，并簡(jiǎn)要的減少了氣閥，在分析其使用故障的基礎(chǔ)上，探討了防范故障的措施。

【關(guān)鍵詞】活塞式壓縮機(jī)；設(shè)計(jì)；氣閥故障；防范措施

壓縮機(jī)是一種目前被廣泛使用的用于壓縮氣體來(lái)提高氣體壓力的一種機(jī)械設(shè)備。他已經(jīng)應(yīng)用到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域內(nèi)，對(duì)與各個(gè)行業(yè)的發(fā)展以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重要的作用和意義。氣閥是壓縮機(jī)的一個(gè)重要組成部件，直接影響著壓縮機(jī)的使用效率和使用質(zhì)量。本文根據(jù)作者多年的從業(yè)敬業(yè)，就活塞式壓縮機(jī)的氣閥故障和氣閥的設(shè)計(jì)進(jìn)行探析。

一、壓縮機(jī)的概述及工作原理

壓縮機(jī)主要是用來(lái)對(duì)氣體進(jìn)行壓縮，來(lái)提高氣體壓力的一種機(jī)械設(shè)備，根據(jù)壓縮機(jī)的壓縮原理，可以將其分為容積式壓縮機(jī)和速度式壓縮機(jī)這兩大類。容積式壓縮機(jī)主要是通過(guò)將氣體直接壓縮而減小氣體的容積、提高氣體壓力的機(jī)械，這種壓縮機(jī)一般具有裝盛氣體的大氣剛和壓縮氣體的活塞。對(duì)容積式壓縮機(jī)再進(jìn)行分類，根據(jù)其活塞運(yùn)動(dòng)方式的不同，又可以分為往復(fù)活塞式以及回轉(zhuǎn)活塞式這兩種。

活塞式壓縮機(jī)在壓縮機(jī)的圓筒形的汽缸中具有一個(gè)可以往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞，在氣缸上裝有控制進(jìn)氣和排氣的閥門。在活塞進(jìn)行往復(fù)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，氣缸內(nèi)的溶劑就會(huì)呈現(xiàn)周期式的變化，正是通過(guò)這種變化來(lái)實(shí)現(xiàn)氣體的壓縮、進(jìn)氣以及排氣。

相比起其他形式的壓縮機(jī)，活塞式的壓縮機(jī)不管其流量的大小，都可以達(dá)到所要求的壓力，并且熱效率較高，氣體量在進(jìn)行調(diào)節(jié)的時(shí)候不會(huì)導(dǎo)致排氣壓力的大幅度改變。但是，這種活塞式的壓縮機(jī)其體積比較大而且質(zhì)量較重，單機(jī)的排量通常要小于500m3/min，而且其結(jié)構(gòu)也較為的復(fù)雜，存在很多易損壞部件，一旦維修工作量也是相當(dāng)可觀的。

二、氣閥的分類以及使用要求

氣閥是活塞式壓縮機(jī)的一個(gè)重要的部件，氣閥性能的好壞直接影響著壓縮機(jī)的運(yùn)行可靠性和使用經(jīng)濟(jì)性。在一般的使用條件下，對(duì)于氣閥的使用要求主要有：首先是要具備很好的使用壽命，不可以因?yàn)殚y片或者是彈簧的損壞而導(dǎo)致壓縮機(jī)的突然停止運(yùn)行；其次是在氣體通過(guò)氣閥的時(shí)候，其能量的損失越小越好，這樣有利于減少活塞式壓縮機(jī)對(duì)于動(dòng)力的消耗，這種對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間固定的連續(xù)運(yùn)行的壓縮機(jī)影響更為突出；第三是氣閥在關(guān)閉的時(shí)候要具備很好的密封性能，這樣會(huì)減少氣體泄露；第四是氣閥運(yùn)動(dòng)時(shí)引起的余隙容積應(yīng)該要盡可能的小，便于提高氣缸的容積效率；第五是在閥片進(jìn)行開啟和閉合的時(shí)候，其動(dòng)作應(yīng)該要迅速，而且開啟狀態(tài)要完全的開啟，這樣會(huì)提高機(jī)器的使用效率并且也會(huì)延長(zhǎng)機(jī)器的使用壽命。

氣閥通常是由閥座、彈簧、啟閉原件、升程限制器等四個(gè)部分組成的。一般來(lái)講，氣閥分為兩類：一種是強(qiáng)制閥，一種是自動(dòng)閥。所謂強(qiáng)制閥，其開啟和閉合是由專有的機(jī)構(gòu)部件控制的，與氣缸內(nèi)的壓力的變化沒有關(guān)系。自動(dòng)閥，其開啟和閉合則是由氣缸和閥腔內(nèi)的氣體的壓力差來(lái)控制的。強(qiáng)制閥其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，開啟閉合的時(shí)間是固定的，所以使用較少，使用較多的便是自動(dòng)閥。

氣閥在工作時(shí)，為了能是壓縮機(jī)在壓縮氣體的時(shí)候不會(huì)減少排氣量并且不會(huì)消耗更高的功率，所以閥門應(yīng)該是在關(guān)閉的狀態(tài)下而不會(huì)發(fā)現(xiàn)漏氣行為的。同時(shí)，閥門要能夠靈活的啟閉，這重要是因?yàn)殚y門多數(shù)是由閥門兩邊的壓力差工作的，所以閥門開啟和關(guān)閉越靈活其壓縮機(jī)的能耗就會(huì)越小。但是閥門的啟閉也應(yīng)該是適中的。氣閥的緊固機(jī)構(gòu)比較重要，如果發(fā)生了松動(dòng)，氣閥的升程限制器就會(huì)掉落到汽缸中從而發(fā)生嚴(yán)重的撞缸事故。

三、活塞式壓縮機(jī)氣閥的故障分析及對(duì)策

1）故障分析

1、承受載荷大致使閥片損壞?；钊綁嚎s機(jī)在其正常的運(yùn)行中，閥片主要承受著兩種載荷：一種由于氣體的壓力而引起的靜載荷，在這種載荷下閥片通常會(huì)發(fā)生彎曲變形。氣缸內(nèi)的壓力主要是由比較低的吸氣壓力變化直到較高的排氣壓力，再加上氣流自身的脈動(dòng)變化，所以使得閥片所承受的載荷呈現(xiàn)脈動(dòng)的特點(diǎn)，在這種脈動(dòng)的作用下，閥片容易發(fā)生彎曲損害，通常閥片在受力直徑出產(chǎn)生的裂縫正是由此引起的。閥片承受的第二種的載荷稱為撞擊載荷。這種載荷主要是因?yàn)閴嚎s機(jī)在工作的時(shí)候閥片會(huì)在閥座和升程限制器之間跳動(dòng)，從而形成撞擊。當(dāng)閥片與閥座發(fā)生撞擊的時(shí)候，二者會(huì)在彈簧座處也不發(fā)生接觸，這就會(huì)導(dǎo)致閥片的接觸位承受載荷，而沒有接觸的地方發(fā)生變形彎曲，在這種情況下就會(huì)導(dǎo)致閥片很容易發(fā)生變形和損壞。

2、氣閥的彈簧發(fā)生損壞。當(dāng)閥片與升程限制器發(fā)生撞擊時(shí)，也會(huì)與氣閥的彈簧產(chǎn)生撞擊。壓縮機(jī)其曲軸每旋轉(zhuǎn)一圈，其彈簧所承受的載荷便會(huì)由其氣閥完全閉合時(shí)的預(yù)壓縮力轉(zhuǎn)變?yōu)闅忾y全部開啟時(shí)候的最大壓縮力，這種脈動(dòng)的載荷沖擊，會(huì)導(dǎo)致彈簧成為了氣閥所有組件中一個(gè)比較容易損壞的部件。同時(shí)，氣閥的彈簧在使用中也會(huì)出現(xiàn)過(guò)送或者是過(guò)緊配合，過(guò)送配合會(huì)導(dǎo)致彈簧的徑向跳動(dòng)和軸向跳動(dòng)，而過(guò)緊配合會(huì)導(dǎo)致彈簧被卡死或者是折斷。彈簧是導(dǎo)致氣閥閥片損壞的主要原因。

3、熱交換器冷卻的效果不佳。壓縮機(jī)正常工作時(shí)候，其排氣的溫度的高低主要是取決與機(jī)器本身的熱交換效果。如果使用冷卻水進(jìn)行冷卻的時(shí)候，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用，熱交換器管子會(huì)發(fā)生結(jié)垢，慢慢的管徑變小，從而使得冷卻的效果逐漸的變差，特別是在夏天的時(shí)候，由于非一級(jí)排氣溫度可能會(huì)超過(guò)不同的介質(zhì)限制的最高排氣溫度所以會(huì)導(dǎo)致閥片以及彈簧所處的工作環(huán)境惡化，閥片和彈簧受到損害。

2）對(duì)策研究

1、采用聚四氟乙烯類制品填充物。對(duì)于沒有潤(rùn)滑油的壓縮機(jī)的氣閥，如果是傳統(tǒng)的環(huán)狀閥，其損壞就會(huì)比較嚴(yán)重，所以可以采用沒有摩擦結(jié)垢的網(wǎng)狀閥，亦或是將換向閥的升程限制器的導(dǎo)向金屬改為填充的聚四氟乙烯類制品，氣閥地步的密封臺(tái)也用聚四氟乙烯制造的密封圈。與此同時(shí)，氣閥的彈簧可以采用不銹鋼的彈簧鋼絲來(lái)制造，這些鋼絲在出廠之前都會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的處理來(lái)避免鋼絲中那些微笑缺陷的發(fā)生，從而保證了使用性能的穩(wěn)定，也增強(qiáng)了他們承受脈動(dòng)載荷的能力。

2、做好定期的檢查和維護(hù)。要定期的對(duì)氣閥進(jìn)行全面的檢查和清晰工作，要在不對(duì)其強(qiáng)度減小的情況下對(duì)氣閥的底座以及升程限制器所損傷的外表面進(jìn)行修復(fù)，并且要及時(shí)的更換易損件。如果發(fā)現(xiàn)氣閥的彈簧發(fā)生損壞，就需要對(duì)氣閥其他的彈簧也進(jìn)行全部的更換，這樣就會(huì)使得彈簧受力能夠均勻的分散的閥片上。

3、防治氣閥的熱交換器結(jié)垢。采用冷卻水進(jìn)行冷卻時(shí)，應(yīng)該要盡量的降低使用水的硬度、氯離子的含量以及堿度。并且，要注意對(duì)于中間的冷卻器、后面的冷卻器以及氣液分離器等進(jìn)行定期和排污，從而降低熱交換器的結(jié)垢現(xiàn)象，進(jìn)一步保證其熱交換實(shí)際效果。另一方面，在不方便對(duì)于冷卻水進(jìn)行相關(guān)的預(yù)處理的情況，需要對(duì)熱交換器其系統(tǒng)經(jīng)常的進(jìn)行檢查，一旦發(fā)現(xiàn)熱交換器其傳熱效果下降，就需要對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的處理。這種傳熱效果的下降主要表現(xiàn)為非一級(jí)排氣溫度太高。

4、要定期的檢查壓縮機(jī)氣缸的水套以及缸平面等位置的密封狀況，并且要檢查中間冷卻器的工作狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題做到及時(shí)的處理問(wèn)題，從而盡可能的避免因?yàn)槔鋮s水進(jìn)入氣缸而導(dǎo)致劇烈的沖擊是閥片損壞。

參考文獻(xiàn)

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