100萬蠟油加氫C-1002壓縮機(jī)氣閥故障原因分析與對策

艾買江·買合木提，黎曉勇，陳文忠

（中國石油獨(dú)山子石化分公司設(shè)備檢修公司煉油鉗工車間，新疆獨(dú)山子 833699）

1 引言

100萬蠟油加氫C-1002壓縮機(jī)是該裝置的關(guān)鍵機(jī)組，該機(jī)組為某廠家制造的型號為4M50-18/24-180-BX，四列三級對稱平衡式往復(fù)壓縮機(jī)。100萬蠟油加氫項(xiàng)目改造后，對該機(jī)組增加了無級氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，并且更換了所有的氣閥。

根據(jù)檢修資料統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)從2016年7月至2017年2月在該機(jī)組改造后對氣閥進(jìn)行的檢修故障，下表1所示。

由表1的檢修次數(shù)統(tǒng)計(jì)來看，該機(jī)組改造以后，進(jìn)氣閥頻繁出現(xiàn)故障，出現(xiàn)損壞的閥片均為進(jìn)氣閥，且閥片損壞的閥溫度都比正常閥升高8°以上，未出現(xiàn)排氣閥閥片損壞和溫度升高情況。拆解了損壞的進(jìn)氣閥，故障現(xiàn)象均為閥片斷裂。氣閥運(yùn)行最短7天，最長16天，嚴(yán)重不滿足生產(chǎn)需要。

2 原因分析

2.1 頂開器與氣閥間隙不正確

進(jìn)氣閥在安裝過程中有一個關(guān)鍵裝配尺寸，就是氣閥頂開器與氣閥之間的間隙，如果間隙過小，頂開器的行程可能會超出氣閥卸荷器的行程，導(dǎo)致閥片受力被頂死，若間隙過大，則會導(dǎo)致頂開器無法完全頂開卸荷器，導(dǎo)致卸荷不完全。根據(jù)無級氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)廠家給出的間隙標(biāo)準(zhǔn)值為2±0.5 mm，現(xiàn)場測量了每一個進(jìn)氣閥的安裝間隙值，表2所示。

表1

測量結(jié)果顯示頂開器與氣閥的間隙符合廠家提供的標(biāo)準(zhǔn)值。

2.2 閥片結(jié)構(gòu)不合適

目前壓縮機(jī)氣閥閥片的結(jié)構(gòu)分為環(huán)狀閥和網(wǎng)狀閥，環(huán)狀氣閥又分為開式和閉式2種，是目前壓縮機(jī)使用最多的一種氣閥，它的密封元件閥片是環(huán)狀的，結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，缺點(diǎn)是閥片易斷裂。網(wǎng)狀閥在高、低壓縮機(jī)廣泛使用，閥片呈網(wǎng)狀，該種氣閥使用壽命長，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，費(fèi)用較高，閥片不易斷裂。該進(jìn)氣閥閥片結(jié)構(gòu)為網(wǎng)狀閥，從結(jié)構(gòu)形勢上來看，網(wǎng)狀閥閥片的抗斷裂能力是大于環(huán)狀閥的圖2。

結(jié)論：閥片結(jié)構(gòu)不合適不是主要原因

2.3 閥片材質(zhì)不合適

該氣閥的閥片材質(zhì)為PEEK（聚醚醚酮），查閱該材質(zhì)的性能特點(diǎn)，和金屬閥片相比，PEEK的密度比金屬小，彈性模量也比金屬小，因而在撞擊速度相同時，與閥座，升程限制器之間的撞擊接觸應(yīng)力比金屬閥片小的多，同時，PEEK具有良好的柔韌性，具有很高的沖擊韌度，能吸收大量的沖擊動能，其抗沖擊，抗疲勞能力是金屬閥片的兩倍。PEEK材料存在下列缺點(diǎn)或局限性：氣閥的壓差不能超過22.5 MPa，使用溫度不能高于250°。

圖1 氣閥間隙測量

表2 單位：mm

圖2

壓縮機(jī)工藝變化，與生產(chǎn)車間溝通了解到壓縮機(jī)采用新氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)后，出口壓力均比改造前要低，現(xiàn)三級出口壓力在13 MPa左右，原壓力在16 MPa，進(jìn)口壓力未變，則氣閥運(yùn)行壓差遠(yuǎn)小于22.5 MPa，同時對進(jìn)氣閥溫度進(jìn)行測量，均小于40°，符合PEEK材質(zhì)的使用范圍。

2.4 閥片強(qiáng)度不夠

C-1002壓縮機(jī)改造后增加了無級氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，無級氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過液壓系統(tǒng)經(jīng)電磁閥的控制，通過頂開進(jìn)氣閥來實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)氣量在10%到100%之間調(diào)節(jié)。只要壓縮機(jī)不是在100%負(fù)荷的工況下工作，氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)就不停的在對進(jìn)氣閥施加頂開的動作。對損壞的進(jìn)氣閥閥片進(jìn)行了仔細(xì)觀察，如圖3所示。

通過對損壞閥片的仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)閥片斷裂的部位并不是隨機(jī)的，所有斷裂的位置都是在氣閥頂開器的爪子位置附近。由于有氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，當(dāng)不處于100%負(fù)荷時，閥片會在壓縮階段被氣閥頂開器頂開，閥片長時間受到頂開器爪子的力，發(fā)生了疲勞斷裂。因此斷定閥片強(qiáng)度不夠是造成閥片斷裂的要因。

2.5 閥片升程高度不合適

氣閥的升程大小對閥片的使用壽命也有很大的影響。在保證流量的情況下，氣閥的升程，對閥片的影響很大，升程越大，閥片的速度就越大，對閥片造成的沖擊力就越大，造成閥片工作情況惡劣，應(yīng)力過大，導(dǎo)致氣閥提前損壞。按照活塞式壓縮機(jī)檢維修規(guī)程力規(guī)定的升程大小對現(xiàn)有的氣閥升程進(jìn)行了測量

檢修規(guī)程中規(guī)定的閥片升程高度，見表3。

表3 閥片的升降高度

該壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速為330 r/min，查閱檢修規(guī)程，閥片升程高度應(yīng)該為3～4 mm，我們測得的氣閥升程高度如表4所示。

表4

圖3 損壞的進(jìn)氣閥閥片

氣閥升程高度均小于檢修規(guī)程里規(guī)定的最大升程大小。

3 制定對策，表5

表5

4 對策實(shí)施

我們將分析的要因和改進(jìn)建議反饋給氣閥制造廠家，由氣閥制造廠家生產(chǎn)增加厚度的閥片。并將改進(jìn)后的閥片重新安裝到壓縮機(jī)上。

5 結(jié)論

自從2017年2月安裝增加厚度的新閥片后，密切關(guān)注氣閥的運(yùn)行情況，每周對氣閥溫度進(jìn)行一次監(jiān)測，從更換后到現(xiàn)在，沒有再出現(xiàn)過檢修，氣閥故障的解決，保證了100萬蠟油加氫裝置的長周期運(yùn)行。降低了檢修人員的勞動強(qiáng)度和接觸危害介質(zhì)的頻次，從而為員工提供了一個健康、安全的檢修環(huán)境。