关于往复式压缩机气阀故障的诊断

贾晓磊(河北省定州市定州天鹭新能源有限公司 073000)

往复式压缩机之所以应用这么广泛，是因为其与其他的压缩机相比具有很多的优点，例如往复式压缩机具有更高的排气压力，排气的压力比较稳定，以及热效率比较高等等。然而，压缩机的正常工作都离不开气阀，其对压缩机运行振动的控制也至关重要。

一、气阀的组成和结构

气阀是压缩机进行进气和排气的重要部件，压缩机上的气阀一般有两种，一种是进气阀，一种是排气阀。除了进气和排气的功能，在压缩机内部的气缸压缩和膨胀的时候，气阀还起到把气缸密封起来的作用。气阀的主要组成部分有阀座、阀片、弹簧和阀盖。气阀的结构分为很多种，本文主要介绍环片阀和簧片阀。

1.环片阀

由于环片阀的优点很多，因此环片阀在实际的应用中最为广泛。一般的中小型的压缩机都使用这种气阀，因为这种气阀结构相对简单、稳定性高。 但是这种气阀也有一些弊端，由于它的阀片比较粗糙，所以摩擦力比较大，导致气阀在气缸内容易产生一定的涡旋，使气阀的损耗加大，因此对于这种气阀的使用必须是阀片的速度低于一定的限值，适合低转速的压缩机。

2.簧片阀

簧片阀又叫翼状阀和舌簧阀。气阀的气阀的启闭由它的结构决定，阀片的一端固定，另外一端是运动的。与环形阀相比，它的质量较小，因此惯性比较小，适合高转速的压缩机。

簧片阀由阀座、阀片、弹簧和阀盖组成。阀座上装有气体的通道，通道的上方是阀片，两者一同工作进行进气和排气。阀片可以进行启闭，配合通道的工作，弹簧是推动阀片的部件，为阀片提供动力。阀盖是用来限制阀片的部件，主要用来限制阀片运动的高度，防止运动的幅度过大。

二、气阀的动力学模型

通过进气阀的工作原理来简单介绍气阀动力学模型。其工作原理主要分为三步：第一，气缸吸气。主要是通过气缸中的压力来固定阀片，是内部膨胀。第二，阀片升高撞击限制器。第三，当接近临界位置时，气缸吸气的速度主键减少，阀片慢慢回到原来的位置。

阀片的动力学模型是非线性的。如果增加阀片的升程，那么阀隙通流的面积就会增加，这在一定程度上就会减少压力的损失，提高压缩机的效率。但是过高的升程，会增大阀片的损耗，从而影响气阀的使用寿命。因此气阀的材质对于整个压缩机的使用直观重要，另外对于各项参数的选择，即如何使阀片的效率达到最高也是必须要考虑的问题。

三、气阀的故障诊断

气阀是整个压缩机的关键部件，而且气阀是压缩机上使用最广泛的部件。同时，压缩机上最容易发生故障的零件也是气阀。准确对气阀进行故障的检测和诊断对于压缩机的使用来说至关重要。又因为气阀非常容易发生故障，因此为了保证压缩机的正常工作，必须确保对气阀的故障诊断达到准确无误。研究的重点是怎样最大的延长气阀的寿命。气阀的工作主要依靠的是阀片和弹簧，阀片故障率大约为55%，弹簧故障率大约为27%，是最容易发生故障的部位。对于不同的故障检测的方法也不尽相同。一般来说，对于压缩机振动和声音异常可以依靠对压力和温度进行检测。而对于动力方面的异常故障，可以通过振动分析法和压力分析法来诊断。

振动分析法通过压缩机在振动过程中的各种振动参数数据进行分析。因为压缩机的故障中因为振动所产生的是最多的。而且在振动过程中由于运动而产生的状态信息很多，例如转速、流量、压力等等。可以对这些数据进行实时的记录，便于对故障做出诊断。因此这种方法应用的很广泛。

除了振动分析法，通过气缸内部压力的变化也可以对故障做出检测。由于气缸内温度环境的变化，使得气阀很容易发生故障。另外，对于材质、结构相似的气阀，其寿命应该是相似的。阀片和弹簧一般是在中短期内出现故障，阀座和升程限制器一般是在中后期出现故障。对于这些部件故障时的具体表现形式如下：

1.阀座的故障表现

阀座作为气阀的主体，在压缩机进行工作时，是气体的必经之地。它与阀片一块构成一个密闭的空间用来对气体形成密封，因此对于阀座的故障一般主要是因为阀座遭到锈蚀或者磨损导致的。一方面对于气缸内的气体一般是水蒸汽和各种易腐蚀的气体。另一方面，气缸内容易形成各种粉尘的堆积，这会对阀座造成磨损。

出现故障时，一般会伴随温度升高、压力异常等。可以通过检测来判定。

2.弹簧的故障表现

弹簧的故障主要表现就是弹簧发生了折断或者弹簧的弹性变弱。弹簧一旦发生故障会造成阀片不能准确的复位和不能正常的启闭。弹簧之所以发生这样的故障主要还是因为缸内的气体成分多、杂质多。长期运行会对弹簧产生侵蚀，是弹力发生变化。因此，弹簧的作用周期也可以通过热力学和动力学的参数来反应。

3.阀片的故障表现

阀片是气阀的重要零件，它的启闭直接决定气缸内的气流的通畅。阀片故障的主要表现是发生变形或者是折断。在实际的生产中发现，阀片的失效往往是因为弹簧的故障导致的。由于弹簧的故障，导致阀片受力不均匀，慢慢发生变形甚至是断裂的情况。如果阀片不能进行正常的启闭，那么振动方面会发生一系列的故障信号。

结语：

由于气阀对于往复式压缩机的重要性，使得其故障的诊断变得非常的重要，本文通过对气阀的结构的原理进行介绍后，对于气阀的不同部件的故障做了简单的分析。然而在实际的应用中要根据实时的情况进行分析，根据理论的指导和一些物理方面的分析，最终做到对故障的准确诊断。

[1]孙博雅.往复式压缩机气阀智能故障诊断系统研究[D].大连理工大学,2009.

[2]刘红星,林京,沈五娣,屈梁生.往复式压缩机气阀故障的振动诊断方法[J].压缩机技术,2013,01:32-34+36+48.