影响往复压缩机长周期运行的原因分析与解决措施

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故障分析 ????一? ～ ?． ． ? ? 一 !Ⅲ^ ! ?／表1 C470主要技术参数型号 功率 转速 流量 吸入压 排出压 吸气温 排气温规格 (kW) (r／rain) (m ) 力(MPa) 力(MPa) 度(℃) 度( )4HA3 250 590 l503 0．0108 2-3 33 l182 循环气压缩机C470存在的问题聚乙烯生产工艺要求 D400反应器连续运行 8个月以上，循环气压缩机 C470检修周期约 4个月左右，在 C470检修期间，反应器 D400气相需要重新调整，调整反应器气相，存在反应器结块停工的巨大风险，因此 ，循环气压缩机 C470检修周期大大限制了装置的长周期平稳运行。

3 影响循环气压缩机C470长周期运行的瓶颈气阀作为一种 自动阀，其阀片的运动是由阀片两侧气体压力差和弹簧力 、气体动力决定的。

一 般情况下 ，气阀与压缩机之间没有任何机械的或运动的关系。往复式压缩机是否能够更合理 ，更有效、更经济的工作 ，很大程度上取决于气阀的结构和性能。同时气阀 ：作强度大，工作环境恶劣 ，是压缩机 3大易损件中最容易损坏的零件。

因此气阀损坏而引起的循环气压缩机 C470停机占非计划停车40％以上。气阀的设计是否合理、使用是否得当、寿命是否长是决定往复压缩机 C470是否能够长周期运行的必要条件。

聚乙烯车间循环气压缩机 C470已经使用 l7年 ，为了节约成本 ，C470气 阀配件全部国产化 ，使用沈阳某些厂家的气阀，温州某些厂家的阀片、弹簧。国产化后的气阀配件 ，设计陈旧，制造材料落后。在检修后 ，多次出现气阀内漏 、阀片断裂 、弹簧断裂 、气阀加减载失效等问题。针对以上问题，车间与贺尔碧格公司共同设计制造出适合 C470的气阀。

3．1 气阀设计前技术数据的采集采集技术数据是气阀设计的前提。只有掌握压缩机的结构参数、运行工况，了解原C470气阀的使用、损坏情况，并对气阀的安装尺寸参数进行详细的测绘 ，才能提出专业的改造方案 ，并设计制造出满足实际运动的优质气阀，否则无法完70； 蟹成设计 。如表 2为不同牌号聚 乙烯运行参 数 。

C470共计 24个气阀，12个进气阀，l2个排气阀。

为了设计新阀，对 24个气阀安装尺寸全部进行精确测绘，发现因使用时间太长，每级气阀之间的尺寸存在差异，对 24个气阀做好标注，分别进行设计，以满足现场要求。

表2 C470T艺操作参数操作介质 HD6O7O HD48Ol HD5502总流量(重量)(kg／h) 758．3 1096．3 l022．8总流量(体积)正常(Nm3／h) 792．8 loo3 939．1入口温度(oC) 9】．6 103．6 l02．7入口压力 kPa(g) 28．2 27．2 27．3出口压力 kPa(g) 2O94．4 2107．4 2l】3．4出入口压差 kPa(g) 2069．2 2O8O．2 2086．1压缩比 17．85 18．O8 18．I1分子重量(kgkmde) 21．36 24．41 24．33入口町压缩率 1．0 1．0 1．OCDO／CVO比率假 想气体) 1．24 1．23 1．24人口密度(kg／m3) 0．875 0．968 0．967入口粒度(CP) O．0l3 0．015 0．015入口总流量(体积)正常(m3／h) 866．7 l133 1058．2气体成分(％mo1)氢 27．43 14．44 14．44甲烷 2．75 6-39 6．40乙烷 10．9O 25．46 25．53乙烯 41．01 21．46 21．46丁烯 0．18 0 O．15氮 l6．84 31．57 31．59正已烷 0．089 O 0．44已烯 一1 0 0．O9 0已烯 一2 O O．59 03．2 气阀的槽道的设计在 C470共计 24个气阀中，每次解体检修，进气阀较干净 ，排气阀较脏 ，其 中一段进气阀运行工况最好 ，三段排气阀运行工况最差，如图 2。

在介质比较干净的情况下 ，倾向于采用密槽设计 ，2013年05期(总第241期)豳以尽可能地降低阀损。但如果介质很脏，含有较多的杂质 、粉尘 、焦油 、低聚物等 ，采用多槽设计将会大大增加气阀堵塞的可能性。根据 C470运行工况 ，介质情况还算干净 ，因此采用密槽设计。

3．3 阀片材料的选择由于 C470阀片国产化后材料性能较差，经常发生阀片断裂故障，往复压缩机的脉动气流通过气阀时很容易使阀片产生倾侧运动，阀片最外圈的撞击速度最大 、撞击次数也最多 ，也最容易提前损坏，因此 C470阀片每次都是最外圈发生断裂。为了解决这个问题，需要慎重选择气阀材料。

气阀阀片材质的选择 ，都是选择最尖端的材质 ，经特别加工而成。贺尔碧格研制的适用于不同应用场合 的非金属阀片材质有多个品种 ，MT、MC、PT、PC等。材质不同，在长周期试用下的温度上限也各不相同，如表 2。根据表 1和表 2对比，选择了贺尔碧格研制的碳纤维 MC材质作为C470阀片材质。

表3 非金属材料特性表材料代码 MT MC f，r PC填充物 玻璃纤维 碳纤维 玻璃纤维 碳纤维长周期运行温度范围min(℃ ) -50 -50 -50 -50max(℃) 170 170 250 25O对介质的适用性氢气 + + + +氨烃类气体 + + +二氧化碳 + + + +硫化氢 + + + +氮气 + + + +天然气 + + + +制冷剂 + + + +3．4 弹簧断裂问题的解决作为气阀中的易损件之一，C470国产化后弹簧频繁断裂，追究其原因，大致有以下几点：(1)使用时间超过其设计寿命，正常疲劳断裂；(2)弹簧材质及弹簧力选择与工况不符；麓2013年05期(总第241期)(3)维修组装时弹簧没有被正确安放在弹簧坑内；(4)将新弹簧与旧弹簧同时装在一个气阀内；(5)将不同厂家的弹簧同时装在同一个气阀内。

气阀的设计将直接决定其流通特性和动力学特性，尤其是弹簧力的设计好坏直接影响到气阀的使用寿命。通过对弹簧断裂原因的分析，新制作的弹簧做了以下几方面的改进：(1)弹簧种类以色标区分，不易混淆；(2)材质等级 比阀体材质更高 ，更抗疲劳 、抗腐蚀；(3)利用动力学分析模型，定量计算弹簧力；(4)维修时，不论损坏与否，弹簧全部更换，并采用专用工具进行组装。

3．5 气阀装机的改进C470气阀安装后经常出现故障，很多原因是气阀不能正确安装，这不仅直接影响压缩机的运行性能 ，而且还造成过严重的安全事故。因此 ，为了解决安装问题 ，需做到以下几方面：(1)确认系统、管路、气缸、阀窝等已吹扫干净 ；(2)准备好应当进行更换的气阀阀片，气阀每装机一次必须得更换；(3)确认正确的阀被装在正确的阀窝里。对气阀尺寸再次核对一次，尤其是对气阀深入阀窝的高度尺寸，以避免因强行安装而导致压缩机其它部件损坏。进气阀和排气阀看起来非常相似，切勿大意以致装错。不同级的阀外型尺寸有的完全一样，不能混装，应当在阀体上作标记，按照标记正确安装；(4)压阀罩必须保证到位，再将阀压盖紧固螺栓对角拧到规定的扭矩，否则 ，若气阀在缸体上没被压紧，会上下左右窜动，这是非常危险的。

严重的会引起气阀螺母、螺栓及阀座、阀盖的断裂；(5)气阀的装机必须使用规定的专用工具，防止预紧力不均匀使气阀装偏。不使用专用工具，轻者气阀不易取出，重者挤压受损；(6)不同厂家的阀不可混装在同级的气缸上；(7)一般在卸荷器不工作时，进气阀的卸荷