普通氣閥和PEEK氣閥組合效用分析

李密 賈曉磊（河北定州天鷺新能源公司 河北定州 07300）

前言：

河北定州天鷺新能源公司是以生產(chǎn)工業(yè)甲醇為主營的企業(yè)。在生產(chǎn)過程中，往復式壓縮機（6MD-314/25）是其大型機組之一。壓縮機能否長周期正常運轉(zhuǎn)直接影響到甲醇的產(chǎn)出，繼而影響公司的收益。結合使用過程和文獻報道，我們發(fā)現(xiàn)壓縮機的三四級氣閥壽命對機組運行影響最大。為改善這一情況，我們對各級氣閥壽命影響機組運行情況進行了考察，并實驗在三四級使用PEEK氣閥，一二級使用普通氣閥這種組合，評價其對整體消耗的貢獻。

一、普通氣閥和PEEK氣閥

往復式壓縮機的氣閥一般主要由閥座、閥片、彈簧、升程限制器組成。而普通氣閥和PEEK氣閥重要區(qū)別在于閥片材質(zhì)的不同。普通氣閥閥片多為金屬材質(zhì)，而PEEK氣閥閥片由PEEK工程塑料制作而成。金屬材質(zhì)閥片耐高溫，不易變形，其制造原料易得，工藝簡單，便于大批量生產(chǎn)，價格便宜。缺點是易腐蝕，尤其是在酸濕性氣體條件。其次，強度隨使用時間減弱。PEEK氣閥其優(yōu)點是質(zhì)量輕、噪音低、耐腐蝕、密封性好和使用壽命長。主要技術性能指標（Q/WKFO5-1999）：抗拉強度≥75MPa，彎曲強度≥180MPa，沖擊強度（無缺口）≥35KJ/m2,沖擊強度（有缺口）≥20KJ/m2,熱變形溫度≥200℃；洛氏硬度≥100HRM。[1]PEEK氣閥的缺點是制造原料需人工合成，價格高。

活塞式壓縮機正常運行對進排氣閥的基本要求是：阻力損失小,壽命長;良好的密封性,在關閉狀態(tài)下不漏氣;氣閥形成的余隙容積小,噪音小。[2]對比普通氣閥和PEEK氣閥可以發(fā)現(xiàn)PEEK氣閥有著明顯優(yōu)勢。同時，PEEK氣閥對雜質(zhì)不敏感。金屬閥片堅硬，遭顆粒沖擊時有斷裂危險而塑料閥片可以變形，堅硬顆粒能嵌入閥片內(nèi)。PEEK氣閥耐沖擊。在“閥片破壞試驗機”上的試驗證實,PEEK氣閥閥片材料,比金屬閥片具有更高的抗沖擊力。

二、實驗部分

1.整機使用普通氣閥備件耗損情況

我們選擇了2011年9月1日到2012年3月31日（7個月）作為考察周期。在這一考察期內(nèi)對1#、3#壓縮機的運行情況和氣閥耗損進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到以下結果。老廠區(qū)1#壓縮機因三、四級氣閥損壞，非正常停車13次更換氣閥141塊，其中三級氣閥68塊（閥片136片彈簧816個），四級73塊（閥片146片，彈簧876個）。在使用過程中由于氣閥本體損壞更換氣閥7塊（其中三級3塊，四級4塊）。老廠區(qū)3#壓縮機因三、四級氣閥損壞，非正常停車12次，更換氣閥133塊，其中三級氣閥62塊（閥片124片，彈簧744個），四級71塊（閥片142片，彈簧852個）。在使用過程中，由于氣閥本體損壞更換氣閥8塊（三級2塊，四級6塊）。經(jīng)實際運行使用，得到普通氣閥閥片的使用壽命大約為15—20天。

表1.1#壓縮機備件消耗表

表2.3#壓縮機備件消耗表

2.普通氣閥和PEEK氣閥組合使用備件耗損情況

為了評價普通氣閥和PEEK氣閥組合使用情況，我們以2#壓縮機為實驗組，將其三四級普通氣閥換為PEEK氣閥。同樣在2011年9月1日到2012年3月31日（7個月）考察周期內(nèi)對2#壓縮機的運行情況和氣閥耗損進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計得到以下結果。老廠2#壓縮機沒有出現(xiàn)三、四級氣閥損壞及由此造成的停車等消耗。

表3.2#壓縮機備件消耗表

3.其他損耗情況

（1）開車用電損耗

每次因氣閥損壞倒車需要三機并開大約需要2小時，電耗為2600*2=5200KW/h，每度電按0.7元計算，結果如下：

表4.倒車電耗表

（2）維修人工損耗

表5.人工損耗表

每次因氣閥損壞更換，都至少需4名維修人員處理一天，結果如下：

4.整機使用普通氣閥和組合使用氣閥總消耗對比

將以上的備件損耗，電耗，工耗，進行總結可以得到單臺壓縮

機的消耗總值，對比結果如下：

表6.單臺壓縮機損耗總值表

三、數(shù)據(jù)分析

從表1和表2數(shù)據(jù)可看出普通氣閥閥片的耗損占一半以上的總耗，對比表3可見使用PEEK氣閥可完全避免因閥片損壞造成的耗損。同時，也消除了因氣閥損壞所帶來的其它損耗。表6的總結對比也證實在長時間生產(chǎn)過程中使用PEEK氣閥比較合適。

總結

雖然PEEK氣閥價格較貴，但在壓縮機三,四級上應用使得設備運行過程中損耗少，維修率低，對生產(chǎn)的影響小，能夠更加穩(wěn)定設備日常生產(chǎn)的運行。同時，因一、二級進排氣壓力在低壓范圍，對普通氣閥壽命影響不大，考慮成本因素不需更換。經(jīng)過對比壓縮機的三,四級氣閥改用PEEK氣閥，一，二級使用普通氣閥這種組合可以在長時間生產(chǎn)過程中體現(xiàn)其良好經(jīng)濟價值。

[1]張國亮.PEEK工程塑料在4D12壓縮機氣閥上的應用[M].化工生產(chǎn)與技術，2001年，第8卷第6期，p45-46.

[2]郭潔 陳建新 滑紅.活塞式壓縮機進排氣閥故障分析及改進[J].河南冶金，2007年2月,第15卷第1期,p48-50.