压缩机卸荷器固定卡簧断裂原因分析

压缩机卸荷器固定卡簧断裂原因分析

摘要

本文介绍了原料罐区氢气压缩机结构形式，介绍了进气阀及卸荷器的

结构及工作原理，

阐明了进气气阀卸荷器定位卡簧断裂情况，

分析了产生断裂的

原因，并提出了改造方案。

关键词

氢气压缩机；气阀；卸荷器；卡簧；断裂

1 

项目概况

原料罐区氢气压缩机为对称平衡式压缩机两列一级压缩，

两列汽缸上的进气

阀卸荷器固定卡簧多次出现断裂现象。

2 

进气阀卸荷器固定卡簧断裂原因分析

2.1

气阀结构及工作原理概述

1

）气阀是压缩机重要部件之一，气缸气体的吸入和排出是通过气阀阀片的

开、

闭来实现的，

气阀在阀片两边气体压差下自动开启；

在均匀布置升程限制器

上的弹簧的作用下自动关闭。该机组气阀结构如下图（图

1

）

1.

阀座，

2.

阀盖（升程限制器）

，

3.

阀片，

4.

圆柱销，

5.

螺栓，

6.

圆柱销，

7.

弹簧，

8.

垫圈，

9.

卸荷器压差部件，

10.

衬套，

11.

定位套，

12.

弹簧座，

13.

螺母，

14.

螺母，

15.

弹簧，

16.

卸荷器定位卡簧，

17.

压盖

2

）当气阀开启时，气流对阀片产生很大的推力，其量级为气流流过阀片时

的压降和阀片面积的乘积，

当气阀关闭时，

气阀必须能够承受进排气两侧的压差

作用，

承受该静态压差的能力由阀座来提供，

在绝大多数情况下，

正是密封元件

对阀盖或阀座的冲击才导致气阀失效，要确保气阀的长寿命就必须减小冲击速

度，气阀过早失效的其它原因还有磨损、冲蚀、固体颗粒或液滴阻塞、维护不当

或机械过载，

在理想状态下，

一个正确设计的气阀寿命几乎无限长，

但永远不可

能存在这种理想状态，

在气体介质被污染，

如含固体颗粒、

带液或含腐蚀性组分

的情况下，

由于气阀固有的动态特性，

必将导致其使用寿命是有限的。

介质中含

有颗粒，

特别微小的颗粒能够通过气阀，

但它会对阀座和密封元件造成磨损，

并

最终导致气阀失效。一些较大但又并不算大的颗粒，往往会导致金属阀片破裂，

而对于非金属阀片，

这种颗粒往往会嵌入到阀片里面。

另外气阀在恶劣的工况下，

往往会导致气阀振颤或延迟关闭，

在这种情况下，

要么气阀在每一个压缩行程中

都会产生多次撞击，要么产生过度冲击，造成阀片提前失效。

2.2 

进气阀卸荷器卡簧断裂原因分析

1

）进气阀卸荷器是一种机械装置，在压缩机吸气及压缩过程中，它使气阀

密封元件处于开启位置，

吸气行程中吸入汽缸的气体在压缩行程中又重新回到吸

气管线中，从而达到气量调节作用，该机组卸荷器调节气量分为三档，即

0%

、

50%

、

100%

。通过通入一股压缩空气作为动力源，推动卸荷器动作从而实现调

气量的控制。

卸荷器处于卸荷状态时，

无法形成有效的压缩功，

由于气流通过阀

系时产生节流效应，

也消耗一部分压缩功并转化成热能，

由于卸荷器安装在气阀

的正前方，

因此气阀的有效流通面积也会受卸荷器的影响。

当吸气阀卸荷时，

应

使气阀密封元件迅速压下，

同时卸荷器执行机构的排气应顺畅，

以保证卸荷叉与

密封元件之间不致产生不必要的撞击，

卸荷力的大小必须适当，

既要大得足够让

吸气阀在压缩过程中完全被顶开，又不能太大，以免损坏气阀及卸荷器；

2

）在机组试车过程中卸荷器定位卡簧出现多次断裂的情况，该卡簧材质为

65Mn

。重新更换定位卡簧后，问题并未解决，试运行几小时后定位卡簧仍出现