梁小青，向清林，陳 蘭，邱宗毅

（中石油西南油氣田分公司蜀南氣礦，四川瀘州 646000）

0 引言

增壓開采是天然氣生產(chǎn)的一個(gè)重要組成部分，是氣田開發(fā)后期生產(chǎn)的基本保障。因此，按時(shí)高質(zhì)量的精準(zhǔn)維護(hù)保養(yǎng)壓縮機(jī)，是降低壓縮機(jī)故障率、延長壓縮機(jī)使用壽命，確保壓縮機(jī)安全、可靠、高效運(yùn)轉(zhuǎn)的必要保證。氣閥是往復(fù)式壓縮機(jī)的重要零部件之一，同時(shí)也是往復(fù)式壓縮機(jī)最容易出現(xiàn)故障的零部件之一。往復(fù)式壓縮機(jī)的運(yùn)行能否安全、平穩(wěn)、經(jīng)濟(jì)可靠，在很大程度上取決于氣閥的完善性。氣閥的設(shè)計(jì)、制造、使用和維修，對(duì)往復(fù)式壓縮機(jī)的可靠性、容積流量、能耗影響較大。在氣田開發(fā)生產(chǎn)中，壓縮機(jī)經(jīng)常因氣閥故障導(dǎo)致頻繁停機(jī)，對(duì)天然氣生產(chǎn)造成很大的影響，同時(shí)氣閥的換件成本占整個(gè)配件材料費(fèi)消耗的45%，因此對(duì)氣閥故障進(jìn)行合理分析，提出相應(yīng)的保養(yǎng)制度，對(duì)延長氣閥使用壽命、降低生產(chǎn)成本，對(duì)天然氣生產(chǎn)的挖潛增效有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 氣閥的結(jié)構(gòu)與原理

壓縮機(jī)氣閥一般由閥座、閥蓋、閥片、緩沖片、彈簧、定位銷、導(dǎo)向環(huán)、升程限位器、固定螺栓等部位組成。按照閥片形式一般分為網(wǎng)狀閥、環(huán)狀閥及蘑菇閥，按照氣閥功能主要分為進(jìn)氣閥和排氣閥。壓縮機(jī)活塞每完成一個(gè)沖程，進(jìn)排氣氣閥各自打開關(guān)閉一次，從而完成氣體吸氣、膨脹、壓縮、排氣4 個(gè)工作過程，進(jìn)而開始下一個(gè)工作循環(huán)。目前，絕大多數(shù)往復(fù)式壓縮機(jī)的氣閥，都是利用氣閥前后形成的氣體壓差克服氣閥彈簧力而自行開啟的自動(dòng)閥。當(dāng)氣閥前后壓差大于彈簧力時(shí)，氣閥開啟；當(dāng)氣閥前后壓差小于氣閥彈簧力時(shí)，氣閥關(guān)閉。運(yùn)動(dòng)狀況如圖1 所示：進(jìn)氣過程中，P外＞P內(nèi)，F(xiàn)g＞Fs，閥片下移，氣體進(jìn)入氣閥及氣缸；隨著氣體的逐漸進(jìn)入，P外=P內(nèi)，F(xiàn)g＜Fs，閥片上移，阻止氣體的繼續(xù)進(jìn)入。

圖1 氣閥運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

2 氣閥常見故障原因分析

2.1 介質(zhì)原因

（1）由于長輸管線本身含有焊渣、固體顆粒等雜質(zhì)，加上長期運(yùn)行管輸介質(zhì)對(duì)輸氣管線的腐蝕產(chǎn)生較多的雜質(zhì)，以及含硫天然氣產(chǎn)生硫化物粉末。氣體進(jìn)入氣閥前的分離器分離效果不佳，不能有效分離氣體中的液體及固體雜質(zhì)，粉末、固體顆粒等雜質(zhì)隨原料氣進(jìn)入壓縮機(jī)沖擊氣閥閥片，造成閥片坑蝕、變形甚至斷裂，加劇氣閥閥片磨損，造成氣閥損壞。

（2）氣田開采后期，原料氣中含氣田水多，起泡濟(jì)不易分離干凈。起泡劑與鹵水發(fā)生反應(yīng)后的垢物隨原料氣進(jìn)入壓縮機(jī)使氣閥的開閉時(shí)間和閥速發(fā)生變化從而損壞氣閥。

（3）原料氣組分發(fā)生變化，在原設(shè)計(jì)為不含硫的管線和壓縮機(jī)的原料氣中含有硫化氫，或者原設(shè)計(jì)原料氣中含硫化氫含量劇增，在運(yùn)行中超過了氣閥螺栓的抗硫標(biāo)準(zhǔn)，使氣閥螺栓斷裂，造成氣閥損壞發(fā)生事故。

2.2 人為因素

（1）氣閥組裝時(shí)螺栓的擰緊力矩不正確。氣閥組裝時(shí)，由于螺栓螺母直徑不同，氣閥尺寸不同，對(duì)擰緊力矩都有相應(yīng)規(guī)定和要求。擰緊力矩過小容易造成氣閥泄漏，擰緊力矩過大甚至超出螺栓的許用應(yīng)力，將造成螺栓還未使用就已經(jīng)發(fā)生不可回復(fù)性的拉長變形甚至斷裂，影響使用壽命。尤其是對(duì)于小尺寸的氣閥，這種情況更容易發(fā)生。

（2）氣閥安裝定位不正確。在氣閥安裝作業(yè)時(shí)，要求壓閥罩與氣閥緊密貼合，氣閥閥窩必須清理干凈，保證其閥窩光潔、平整。閥蓋緊固作業(yè)時(shí)必須按照力矩要求對(duì)角交替緊固閥蓋螺柱螺母，保證閥蓋垂直壓緊。擰緊力過小易造成氣閥未被壓緊，氣閥在閥窩內(nèi)上下左右竄動(dòng)，導(dǎo)致泄漏以及機(jī)組運(yùn)行時(shí)閥蓋松動(dòng)，增加螺栓、螺母所受的交變載荷，最終導(dǎo)致斷裂；擰緊力過大則造成氣閥、壓圈、閥窩以及密封墊由于承受過大的載荷而損壞。

（3）氣閥螺栓與壓閥罩安裝配合不當(dāng)。氣閥安裝與操作不當(dāng)是造成螺母松動(dòng)、斷裂的主要原因?，F(xiàn)場通過對(duì)壓閥罩加壓來實(shí)現(xiàn)氣閥的密封與定位，施加的壓力來自閥蓋上的4 根螺栓，螺栓為普通螺紋，自鎖性差，加工精度低，與螺孔配合容易軸向松動(dòng)，在擰緊螺帽時(shí)對(duì)螺絲產(chǎn)生上拉作用，導(dǎo)致氣閥工作時(shí)在閥腔內(nèi)急速跳動(dòng)，造成很大的沖擊力，使閥片折斷，密封破壞造成泄漏；損壞的墊片掉入氣閥后，卡住閥片，使之變形，造成氣閥關(guān)閉失效，降低氣閥壽命。高溫氣體反復(fù)壓縮而又不能及時(shí)排出，甚至影響吸入溫度，如此反復(fù)，排氣溫度會(huì)不斷上升，進(jìn)一步造成氣閥損壞。

（4）氣閥拆裝時(shí)重復(fù)使用自鎖螺母。為確保氣閥正常使用時(shí)螺栓不松動(dòng)，通常采用安全系數(shù)較高的自鎖螺母。自鎖原理是在適當(dāng)?shù)臄Q緊力矩作用下，螺母上部兩條橫槽間的間隙發(fā)生位移，使螺母材料產(chǎn)生一定的永久變形，對(duì)螺母的松脫形成一定的阻力，從而實(shí)現(xiàn)自鎖。對(duì)于使用過的自鎖螺母，由于橫槽已經(jīng)發(fā)生過一次變形，不再具有自鎖功能，如果再次使用會(huì)降低螺母聯(lián)接的安全性。為了保證螺栓、螺母不會(huì)提前失效，對(duì)螺栓、螺母的材料、結(jié)構(gòu)、與閥座、閥蓋的螺紋旋合長度、初始安裝力矩等都有一定要求和規(guī)定。

3 氣閥故障預(yù)防措施

（1）提高設(shè)計(jì)能力。設(shè)計(jì)壓縮機(jī)氣閥時(shí)，要全面掌握氣閥使用工況、現(xiàn)場條件、參數(shù)要求以及后期預(yù)測，合理選擇氣閥結(jié)構(gòu)及材料，并對(duì)設(shè)計(jì)的氣閥進(jìn)行復(fù)核，檢查其是否滿足現(xiàn)場參數(shù)以及工況要求，對(duì)設(shè)計(jì)不合理的情況及時(shí)修正，按新數(shù)據(jù)重新設(shè)計(jì)。

（2）對(duì)介質(zhì)進(jìn)行預(yù)處理。保持介質(zhì)進(jìn)入前的純凈性和穩(wěn)定性，如保持供氣壓力的穩(wěn)定，減少波動(dòng)；增設(shè)分離效果更好的分離器或過濾器，定期或者根據(jù)介質(zhì)差壓更換或者清理過濾器濾芯，及時(shí)排污，及時(shí)脫除液體及固定雜質(zhì)，提高介質(zhì)純凈度等。

（3）做好安裝維護(hù)工作。裝配前進(jìn)行清洗，將閥座、閥蓋等配件清洗干凈；配件檢查時(shí)要仔細(xì)檢查閥座密封面，以及閥片、緩沖片、彈簧等配件，密封面不好的要研磨或者更換，原則上是閥片、緩沖片、彈簧同時(shí)更換；彈簧和閥片裝入后，應(yīng)按壓幾次閥片檢查是否靈活；閥片和彈簧不應(yīng)有卡阻和歪斜現(xiàn)象；緊固氣閥嚴(yán)格按照扭矩標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)要保證閥座和閥蓋之間的可靠夾緊，不允許有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，否則會(huì)引起閥片或者緩沖片移位；組裝后的氣閥必須進(jìn)行氣密性測試，檢查其是否合格。

（4）定期做好預(yù)防性維護(hù)保養(yǎng)。設(shè)備使用過程中，一定嚴(yán)格按照修保規(guī)程對(duì)設(shè)備進(jìn)行精準(zhǔn)維護(hù)，并嚴(yán)格質(zhì)量驗(yàn)收。在日常運(yùn)行中，要求精心巡檢，詳細(xì)記錄壓縮機(jī)相關(guān)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)上報(bào)解決；同時(shí)要求對(duì)壓縮機(jī)精細(xì)操作，合理調(diào)整參數(shù)，確保壓縮機(jī)安穩(wěn)長滿優(yōu)運(yùn)行。

4 結(jié)束語

氣閥是往復(fù)式壓縮機(jī)最重要的零部件之一，氣閥出現(xiàn)故障則會(huì)影響壓縮機(jī)整體工作，因此要求在日常運(yùn)行中做到精心巡檢、精細(xì)操作、精準(zhǔn)維護(hù)，預(yù)防為主、維修在后，確保壓縮機(jī)安穩(wěn)長滿優(yōu)運(yùn)行，確保裝置的安全平穩(wěn)生產(chǎn)。通過近幾年的統(tǒng)計(jì)，根據(jù)不同的工況，合理制定修保規(guī)程，嚴(yán)格執(zhí)行作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，做好預(yù)防性維護(hù)保養(yǎng)，可使氣閥使用壽命延長50%。