庞树红,等:干气密封增压泵换向阀卡滞处理及原因分析

干气密封增压泵换向阀卡滞处理及原因分析

庞树红 冯桃宁 钟帅帅 癿付强 韦清宜

国家管网集团西北公司甘陕输气分公司

摘要:压缩机干气密封气增压撬增压泵易发生换向阀卡滞故障,造成增压泵功能失效,影响压缩机的正常运行或备用。本文通过拆解卡滞故障的干气密封增压泵换向阀,分析探讨了增压泵换向阀卡滞原因及故障处理方法,并提出了运行维护建议。

关键词:干气密封增压泵;换向阀;卡滞

干气密封增压撬的作用是在压缩机启机、停机及保压阶段,使压缩机进出口压力基本一致。当密封气压力与压缩机内部差压不能满足密封气要求时,通过干气密封增压撬对密封气增压,以满足干气密封的要求。其中干气密封增压泵是干气密封气增压撬的关键设备。目前部分国产压缩机干气密封增压泵易发生换向阀卡滞故障,为此分析了故障原因,提出解决方法。

1 增压泵换向阀卡滞故障

某压气站在启机过程中,压缩机进口球阀两端已平压,即将打开进口球阀,机组可编程逻辑控制器(PLC)发出干气密封与平衡管差压低报警、低压端一级进气流量差压低报警和高压端一级进气流量差压低报警,查看上位机机组控制系统(UCS)显示界面,2台干气密封增压泵均未运行,经现场核实,增压泵现场实际未运行。

根据故障现象,判断增压泵未启动的原因可能有:①增压泵动力气源供应不正常,压力低或气路堵塞;②增压泵消音器堵塞;③增压泵气缸内活塞卡滞或活塞密封失效,无法建立动力气压差推动活塞运动;④增压泵换向阀故障,导致动力气缸内活塞运动到*限时,活塞运动不能换向。

监控压缩机启机过程,观察干气密封增压撬动力气压力正常。现场测试增压泵动力气电磁阀得电已打开,且电磁阀实际动作,通过打开增压泵动力气排污阀检查,打开后有气流排出。综上排除原因①。拆下故障增压泵的换向阀,安装新的换向阀,打开动力气对增压泵进行测试,增压泵能够正常运行,消音器排气也正常。进一步排除原因②和③。排除原因①②③后,能够确认增压泵未启动原因为增压泵换向阀故障,导致动力气缸内活塞运动到*限时,活塞运动不能换向。

2 增压泵换向阀结构原理

增压泵换向阀结构组成包括上下端盖、弹簧缓冲装置、阀芯、密封O型圈、阀座、阀腔。换向阀工作原理如下。

动力气供给通过“4通阀”流道进入动力气缸“B”腔,推动活塞往左运动(图?1?a)。当活塞运动到左侧*限时,活塞*开“导向阀A”,使动力气沿着“导向阀A”流道进入“4通阀”左侧阀腔内,推动阀芯(黑色)向右运动,导通左侧动力气放空口,封闭右侧动力气进口,动力气通过左侧放空口泄放。

阀芯运动至右侧*限时(图?1?b),“4通阀”流道发生改变,动力气供给通过“4通阀”流道进入动力气缸“A”腔推动活塞往右运动。当活塞运动到右侧*限时,活塞*开“导向阀B” 使动力气沿着“导向阀B”流道进入“4通阀”右侧阀腔内推动阀芯(黑色)向右运动,导通右侧动力气放空口,封闭左侧动力气进口,动力气通过右侧放空口泄放。

图片

图片

图 1 换向阀工作原理简图

由此可以看出,“4通阀”阀芯的左右来回移动,实现动力气流道改变,驱动动力气缸活塞的往复运动。如果换向阀内“4通阀”阀芯卡阻或者阀芯密封失效无法换向运动,将导致活塞无法进行往复运动。

3 故障原因分析

3.1 换向阀拆解分析

(1)卸下增压泵换向阀组件进行检查。正常状态下,换向阀阀芯在阀腔内的移动阻力非常小,经检查,在来回拨动阀芯过程中,发现阀芯阻力大,无法拨动,同时发现换向阀内部有油水(润滑油脂和冷凝水混合物)。

(2)再逐步拆开换向阀,检查换向阀内部阀芯,发现密封件、O型圈无磨损,阀芯表面、阀座内表面及四氟垫片均附着有油水(润滑油脂和冷凝水混合物)。

(3)仔细检查阀芯表面时,发现有轻微划痕,再用手触摸阀座内表面时,触感不平滑,有划痕存在;同时发现阀芯低端和阀座内部均有油污,阀芯端盖和四氟垫片有油污颗粒。

(4)阀芯与阀座接触面是硬金属直接接触,接触面间隙非常小,依靠填充润滑脂进行密封,如果接触面加工不平滑或者接触面间隙吸入硬杂质,将直接划伤阀芯或者阀座内表面,增大阀芯来回运动的阻力,直至卡滞无法往复运动。

根据以上4步的拆解分析,确定故障原因为增压泵换向阀的阀芯因与阀座活动阻力太大,造成换向阀卡滞,导致增压泵不能正常运行。通过对换向阀阀芯表面和阀座内表面用1200目的砂纸进行细磨,修复了划痕,然后用柴油进行清洗,待自然阴干后涂抹润滑脂,换向阀的阀芯和阀座间的阻力减小,往复运动正常。组装换向阀后,回装在增压泵上进行测试,增压泵恢复正常运行。

3.2 故障原因分析

从拆解换向阀发现阀芯表面、阀座内表面及四氟垫片均附着有冷凝水,同时阀芯表面有轻微划痕,并发现油污颗粒,说明换向阀内部存在水和颗粒,造成阀芯被轻微磨损。

(1)换向阀内部冷凝水来源分析。压缩空气需经过两级过滤后,才进入增压泵提供动力。两级过滤效果直接影响气源干净程度。根据仪表风处理流程,查看增压泵动力气源一级过滤器,该过滤器为篮式过滤器,过滤精度为100目。检查过滤器滤网完好,无破损。查看二级精密过滤器,该过滤器为精密篮式过滤器(厂家:英国WALKER,型号:E30612*1),过滤精度为1微米(12?500目)。经检查过滤器滤芯完好无破损,过滤器内部清洁干燥。换向阀内有水,说明过滤后的空气中含有水汽,水汽在增压泵中经增压后水露点升高,产生冷凝水。综上所述,说明滤芯损坏或过滤精度不够。检查两级过滤器清洁完好,分析判断可能原因为过滤器过滤精度不够。

(2)换向阀内油污的来源分析。经检查油污成分是油脂水和金属粉末。从滤芯检查结果来看,金属粉末可能为阀芯与阀座长期往复运行磨损产生。水附着在换向阀阀芯和阀座,导致阀芯与阀座的同心轴偏移,阀芯与阀座接触磨损,造成阀芯有轻微划痕和产生少许粉末,随着往复换向运动的次数增多,磨损后阻力增大,导致换向阀卡滞,进而造成增压泵无法做功增压。

4 结语

干气密封增压泵换向阀是增压泵的核心部件,换向阀易发生卡滞故障,引起增压泵功能失效。增压泵对动力气源的清洁度要求高,在日常生产运行中,建议做好以下运行维护工作:

(1)运行人员应定期对空压机储气罐进行排污,确保仪表风气源清洁。

(2)定期对增压泵的2级动力气源过滤器(FL001和FL002)进行排污检查,当发现能够排出水汽时,应打开过滤器对滤芯进行清洁或更换。同时建议更换为精度更高的聚结滤芯,提高过滤动力气源中水汽的效果,保证动力气的清洁。

(3)加强对空压机的维护保养,及时检查干燥塔内的干燥剂是否有效,发现干燥剂有变色(正常是白色干燥圆硬颗粒)或质地软化现象时,及时进行更换。

(4)每次启停机组时,应加强对增压泵的检查,发现增压泵运行异常时,可参考本文提到的拆解方法进行检查维护。


关键词: