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往复式 空压机气阀损坏及预防措施

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2016-07-11

  气阀是 空压机的重要部件。空压机 正是靠气阀的控制,吸气、压缩、排气和 膨胀过程才得以交替地连续进行。气阀工 作的好坏直接影响空压机的排气量、排气温度、功率消 耗和运行的可靠性。气阀是 活塞式空压机的主要易损件之一,本文拟 对气阀的损坏原因及预防措施作简要分析。

  一、气阀的构造

  往复式空压机一般均采用自动阀,其启闭 靠作用在气阀上的压差与弹簧弹力来实现。

  (1) 阀座

  阀座用于支承阀片,上面开 有由阀片控制开关的气流通道。阀座要 承受阀片的冲击,故通常采用钢、铸铁、合金铸铁、稀土球 墨铸铁或青铜等耐冲击的材料制造。

  (2) 阀片

  阀片是 控制气流通道启闭的重要零件。工作中 除了受气流推力、弹簧力 和惯性力的作用而周期地与阀座和升程限制器冲击外,在阀关 闭期间还承受压向阀座的空气压力,因而易于磨损和变形。为了保证气密性,要求其 与阀座的配合面应光滑平整无伤痕。阀片一般采用强度高、韧性好、耐磨和 耐腐蚀的合金钢制造,加工中 要经淬火和回火处理,其厚度一般为0.8mm~3mm。为了提高耐冲击强度,阀片的两面均经研磨。阀片也 可用塑料和尼龙等非金属材料制造。这种阀片密封性好,耐冲击,使用寿命长,但强度较差,热变形大。

  (3)弹簧

  弹簧的 主要作用是使气阀关闭及时,缓和阀 片与升程限制器的冲击。条片阀 因阀片本身具有弹性,往往不另设弹簧。气阀工作时,弹簧周 期地被压缩和伸长,故多用 具有较高疲劳强度的高级弹簧钢丝制造。弹簧能 否起到应有的作用,关键在 于其弹力的选择是否恰当。气阀弹簧太硬,阀开启迟滞,阻力损 失和阀片对阀座的冲击均大;太软,阀关闭不及时,空气回流,排气量降低。更为严重的是,由于阀片延迟落座,活塞已回程,此时气 流作用力变成与弹簧力的作用方向一致,促使阀 片以更大加速度落座,从而引起更大的冲击。应当指出,太软的 弹簧对排气阀工作的影响尤甚。所以,一般排 气阀的弹簧比吸气阀弹簧硬。

  (4)升程限制器

  升程限 制器用以限制阀片的升程,并兼作 阀片运动的导向装置。阀片的 升程对气阀的工作影响很大。升程过大,阀关闭时的冲击就大,且关闭延迟;升程过小,虽然阀 片的冲击力减小了,但由于 阀的流通面积减小,气流流 经阀时的阻力损失将增大。

  二、气阀工 作中的受力分析

  气阀损 坏主要由气阀零件的机械损坏、磨损以及腐蚀等引起。阀片和 弹簧是最易损坏的零件。阀片在 工作中承受的主要载荷有两种:①阀片两 侧的压力差引起的均布载荷。由于气 缸内的压力从吸入压力到排出压力产生周期性的变化,故属于 脉动循环的交变载荷。在这种载荷作用下,阀片将 产生弯曲疲劳破坏,在其平 均直径附近产生环向裂纹;②与升程限制器、阀座撞 击时引起的冲击载荷。其撞击 力的大小与阀片的质量和阀片的运动速度有关。

  三、气阀故障的征兆

  (1)吸气阀漏泄的征兆:

  ①该阀的温度显著升高,阀盖发热;②高压级吸气阀漏气,则中间 冷却器中的气压升高;③该缸的 吸排气温度升高;④空压机流量降低。

  (2)排气阀漏泄的征兆:

  ①该阀和阀盖异常发热;②该级排气温度升高;③中间冷却器气压升高(后级排气阀漏)或降低(前级排气阀漏);④空压机流量降低。

  四、气阀损坏的原因

  在每个工作循环中,阀片与升程限制器、阀座各撞击一次。实际使用表明,阀片的破坏形式:①由冲击 载荷引起的径向断裂,这种破 坏属于小能量多次撞击引起的疲劳破坏;②阀片材 料内部缺陷引起的应力集中,在循环 载荷作用下将成为疲劳破坏的根源;③阀片在 工作中与其它零件之间产生摩擦、磨损,引起阀片失效;④气阀在 工作时包围在介质之中,受到介 质的高速冲刷和腐蚀,阀片表 面的保护膜被破坏,阀片局 部出现腐蚀麻点或空洞。

  五、注意事项及预防措施

  减缓冲 击力是延长阀片寿命的重要措施。为提高 气阀的使用寿命,在设计、制造时,一方面 采用质量小的材料做阀片;另一方 面在结构上尽量减少升程高度,增大弹簧力。另外,气阀使 用时还需注意以下注意事项和预防措施:

  (1)必须按 照标准购买所有零件,特别是阀片和弹簧。

  (2)装配气阀时,按图纸核对所有零件。特别地,升程垫 圈直接影响阀片的升程高度,升程高度过大,阀片受 到的冲击动能大;升程高度过小,功率消耗增大。例如,活塞式空压机转速为1480r/min,相应的 升程高度调整为1.5~1.0mm,用压铅法进行测量,保证气 阀在良好的状况下工作。

  (3)保存准 确的气阀工作记录,并根据气阀特点,制定检修周期,对气阀进行定期更换。同时应 经常检查气阀的运行状态,一般通 过观察与分析各级压力比及温度的变化、手摸耳听等简易办法,判断气 阀是否运行正常。

  (4)严格按 规定维保间隔期限对气阀进行正确的保养,保养的 内容主要是进行清洗检查和做气密性检验。清洗时,气阀上 的裂痕往往被油垢遮掩而不易看清,只有用 清洗刷洗干净后才能被清晰地显示出来。而实际 上往往由于检查不细,使气阀在已有裂痕、不平整 等轻度缺陷的情况下继续装上运行,这样就 使气阀故障逐渐扩大。另外,应及时 修复阀座和升程限制器的损伤表面,及时更换阀片、弹簧等易损件。这里要注意的是:若有一 个气阀弹簧损伤,则需要 将该阀所有其它弹簧一起更换,以保证 有均匀的弹簧力作用在阀片上。气阀检修要做好记录。考虑易 损件的使用寿命,阀片和弹簧连续使用400小时必 须全部予以更换,阀座的寿命值是8000小时,到时也应考虑更换。

  (5)气阀组 件安装应严格遵守装配技术要求。安装上 机时要防止漏装、错装。如在将 气阀装上机身上时,中间顶 紧螺丝忘记拧紧,使整个 气阀在机身上松动,运转时 发生敲击而使气阀损坏。在运用车削、磨削等方法对阀座、升程限 制器进行修复时要注意遵守修理规范,不能降低阀体的强度。

  (6)通常气 阀的轻微异常会在其完全损坏前的较长一段时间里发生变化,操作人员可用看、听、摸的办 法来确定是哪只气阀出现了问题。但在许多情况下,见整机 尚能运转而不加以细查,让空压机带病运行,使气阀损坏程度加剧。因此,操作人 员应经常对气阀运行状况进行检查,即使是 轻度故障现象也应予以重视并及时排除,不轻易放过。

  (7)对冷却 水进行软化处理,并注意对中间冷却器、后冷却 器及气液分离器等进行定期或连续排污,以减缓热交换器结垢,保证其热交换效果。

  (8)定期检 查气缸水套或缸平面等处的密封情况以及中间冷却器的完好情况,发现问题及时处理,避免冷 却水进入气缸发生强烈冲击而损伤阀片。

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