分析氣閥影響壓縮機的可靠性的原因
氣閥可靠性的降低影響壓縮機可靠性,氣閥可靠性降低主要原因三方面,具體分析如下。
機械磨損和疲勞。氣閥的磨損通常發(fā)生在其零件相互摩擦的部位,如閥片與升程限制器導向凸臺之間的摩擦部位等,氣流的高速沖刷會引起零件過流部位的磨損。環(huán)狀閥運行時,閥片相對閥座轉動,密封面磨損量大。較嚴重的磨損可使氣閥動作失靈、閥片回座不良、密封面損壞等,從而導致氣閥性能劣化并z終失效。閥片因承受與閥座、升程限制器多次撞擊引起的重復沖擊載荷、脈動循環(huán)的兩側壓力差引起的交變彎曲載荷、周期性的溫度變化引起的熱應力等而產(chǎn)生疲勞損壞。彈簧力在氣閥全關閉時的預壓緊力與氣閥全開時的z大壓縮力之間脈動循環(huán),再加上熱應力等交變載荷的作用,彈簧容易疲勞損壞。在很多情況下,彈簧尺寸不合適會導致氣閥過早失效。閥座、升程限制器、聯(lián)接螺栓也承受交變載荷,但其疲勞損壞的概率比閥片、彈簧小得多。
氣流中有異物。這包括氣體中殘留固體顆粒,氣流夾帶液體,焦化和積碳,以及腐蝕性化學物質等。固體顆粒會加劇閥座、閥片等過流零件的磨損。彈簧圈間的固體顆粒會使彈簧迅速損壞,并對其它零件的使用壽命產(chǎn)生直接影響。固體顆粒會在氣閥的密封面上和槽道中積聚,造成氣閥泄漏,嚴重時會將槽道完全堵塞?;ぁ捰?、油氣開采等行業(yè)所用壓縮機的氣體中往往會夾帶有一定量的液體,可能是介質本身含有的水分,或是介質中的某些成份因冷凝而生成凝析液,或是注入氣缸內(nèi)的過量的潤滑油。這些不可壓縮的液體會隨氣體進入氣閥,對氣閥造成液擊,使氣閥由于承受很大的附加載荷而快速失效。氣流中夾帶的凝析液、水分還會稀釋壓縮機的潤滑油,加速相關氣閥零件的磨損。過量熱會引起潤滑油焦化,形成積碳,z終導致閥片卡澀、氣閥堵塞。腐蝕性化學物質會對氣閥零件產(chǎn)生腐蝕作用,削弱零件強度,損害密封面,使氣閥失效。
閥片運動異常。閥片運動異常的情況包括閥片錘擊(即猛烈撞擊)和顫振,由氣流方式造成的擾動,以及由壓力脈動產(chǎn)生的影響。若彈簧力過小,氣閥延遲關閉,閥片將在彈簧力和竄出氣流的推力共同作用下撞向閥座,引起閥片對閥座的錘擊,開啟過程中則可能導致閥片對升程限制器的錘擊。若閥片被閥座或升程限制器粘著而產(chǎn)生的粘滯力較大,在開啟過程中,一旦閥片離開閥座,粘滯力瞬間降為零,氣流推力比正常情況大但沒有相應的阻力,閥片的加速度比正常情況下要大,會造成閥片對升程限制器的錘擊;在關閉過程中,則會導致閥片延時關閉,引起氣體回流,造成閥片對閥座的錘擊。若彈簧力過大,閥片不能全開,在閥座與升程限制器之間來回跳動而顫振,將使閥片產(chǎn)生附加的顫振應力。氣流推力、彈簧力及摩擦力的不均勻作用會導致閥片的傾側運動,使閥片產(chǎn)生附加的傾側撞擊速度,而且使閥片與升程限制器撞擊時的接觸條件惡化,引起額外的機械載荷,使閥片加速損壞。壓縮機運轉工況變化對閥片運動規(guī)律有重要影響,壓縮機的轉速和進、排氣壓力的大幅度降低會導致閥片顫振。壓縮機氣流通道是否受阻,以及壓縮機內(nèi)氣閥的布置方位,都會對進出壓縮機氣缸的氣流方式產(chǎn)生影響,可能導致氣閥閥片運動異常,例如,因進氣閥卸截器零件穿越氣流方向而產(chǎn)生的氣流抽力可能導致卸截器的振動,使氣閥因閥片回座不良出現(xiàn)泄漏。壓縮機氣閥處壓力脈動的頻率、相位關系及振幅對氣閥壽命有很大影響,強烈的氣流脈動對氣閥的工作是不利的,壓力脈動會影響閥片的啟閉時間,使閥片回座不良,當進、排氣腔內(nèi)壓力脈動的頻率與閥片固有頻率重合時,閥片振動將十分強烈,閥片所受應力增大。