往复乙炔压缩机气阀失效规律及机理研究

往复式乙炔压缩机结构复杂、易损件多，故障率一直居高不下，尤其气阀故障更是占据60%以上，导致故障停机次数占总停机次数的85%以上[1]，气阀的好坏不仅影响压缩机运行效能，甚至还会引起级间压比失衡而导致传动件故障。笔者在总结前人理论实践的基础上，系统总结气阀失效规律，对气阀失效机理进行了系统研究，期望对气阀设计、制造、安装、运维起到一定的参考作用。

2 往复式乙炔压缩机气阀的失效规律研究

本文对国内某大型石化企业22台大型往复压缩机502个气阀状态进行实时在线监测，从原始开工至第一次大检修，累积预知机组故障83台次，仅气阀故障就占机组故障总数的59%。

2.1 往复式乙炔压缩机按压力等级划分

按照文献[2] 排气压力的分级原则，若以末级气缸排气压力划分，低压压缩机（0.3~1.0 MPa）气阀失效12台次，中压压缩机（1.0~10 MPa）气阀失效7台次，高压压缩机（10~100 MPa）气阀失效30台次；若以每个气缸排气压力划分，低压缸气阀失效15台次，中压缸失效21台次，高压缸失效13台次。

2.2 往复式乙炔压缩机按使用功能划分

按照气阀吸排气功能不同划分，吸气阀故障23台次，排气阀故障26台次。数据表明，排气阀故障高于吸气阀13%。

2.3 按阀片结构划分

网状阀故障24台次，环状阀故障25台次。

2.4 按失效形态划分

按失效形态划分，含机械失效的有44台次，主要包括磨损、断裂、松动、失稳等；工艺原因的有5台次，主要包括结晶、油泥、积碳、积液等。统计数据表明，机械故障是气阀故障的主要失效形态。

2.5 按失效组件划分

按失效组件划分，含阀片断裂39台，弹簧失效14台，密封垫失效2台，压筒失效1台，卸荷器失效1台。统计数据表明，阀片断裂是组件失效的主要形态，其次是弹簧，其均属运动部件。而从阀片断裂的部位看，Z外圈发生断裂数量Z多，占90%以上。

3 气阀的失效机理研究

气阀失效主要源于交变载荷、振动力学、流固力学、热力学、腐蚀环境等因素的综合作用，而理清分析思路才是弄清故障机理的根本途径。

笔者参考了大量文献，从气阀失效机理出发，按照“逐级深入”的原则，采用日本管理大师石川馨先生所发明“鱼骨法”来详细剖析气阀失效的一、二、三次原因，探究气阀失效的本质原因和失效机理。