龐樹(shù)紅 馮桃寧 鐘帥帥 癿付強 韋清宜

國家管網(wǎng)集團西北公司甘陜輸氣分公司

摘要：壓縮機干氣密封氣增壓撬增壓泵易發(fā)生換向閥卡滯故障，造成增壓泵功能失效，影響壓縮機的正常運行或備用。本文通過(guò)拆解卡滯故障的干氣密封增壓泵換向閥，分析探討了增壓泵換向閥卡滯原因及故障處理方法，并提出了運行維護建議。

關(guān)鍵詞：干氣密封增壓泵；換向閥；卡滯

干氣密封增壓撬的作用是在壓縮機啟機、停機及保壓階段，使壓縮機進(jìn)出口壓力基本一致。當密封氣壓力與壓縮機內部差壓不能滿(mǎn)足密封氣要求時(shí)，通過(guò)干氣密封增壓撬對密封氣增壓，以滿(mǎn)足干氣密封的要求。其中干氣密封增壓泵是干氣密封氣增壓撬的關(guān)鍵設備。目前部分國產(chǎn)壓縮機干氣密封增壓泵易發(fā)生換向閥卡滯故障，為此分析了故障原因，提出解決方法。

1  增壓泵換向閥卡滯故障

某壓氣站在啟機過(guò)程中，壓縮機進(jìn)口球閥兩端已平壓，即將打開(kāi)進(jìn)口球閥，機組可編程邏輯控制器（PLC）發(fā)出干氣密封與平衡管差壓低報警、低壓端一級進(jìn)氣流量差壓低報警和高壓端一級進(jìn)氣流量差壓低報警，查看上位機機組控制系統（UCS）顯示界面，2臺干氣密封增壓泵均未運行，經(jīng)現場(chǎng)核實(shí)，增壓泵現場(chǎng)實(shí)際未運行。

根據故障現象，判斷增壓泵未啟動(dòng)的原因可能有：①增壓泵動(dòng)力氣源供應不正常，壓力低或氣路堵塞；②增壓泵消音器堵塞；③增壓泵氣缸內活塞卡滯或活塞密封失效，無(wú)法建立動(dòng)力氣壓差推動(dòng)活塞運動(dòng)；④增壓泵換向閥故障，導致動(dòng)力氣缸內活塞運動(dòng)到極限時(shí)，活塞運動(dòng)不能換向。

監控壓縮機啟機過(guò)程，觀(guān)察干氣密封增壓撬動(dòng)力氣壓力正�！，F場(chǎng)測試增壓泵動(dòng)力氣電磁閥得電已打開(kāi)，且電磁閥實(shí)際動(dòng)作，通過(guò)打開(kāi)增壓泵動(dòng)力氣排污閥檢查，打開(kāi)后有氣流排出。綜上排除原因①。拆下故障增壓泵的換向閥，安裝新的換向閥，打開(kāi)動(dòng)力氣對增壓泵進(jìn)行測試，增壓泵能夠正常運行，消音器排氣也正常。進(jìn)一步排除原因②和③。排除原因①②③后，能夠確認增壓泵未啟動(dòng)原因為增壓泵換向閥故障，導致動(dòng)力氣缸內活塞運動(dòng)到極限時(shí)，活塞運動(dòng)不能換向。

2  增壓泵換向閥結構原理

增壓泵換向閥結構組成包括上下端蓋、彈簧緩沖裝置、閥芯、密封O型圈、閥座、閥腔。換向閥工作原理如下。

動(dòng)力氣供給通過(guò)“4通閥”流道進(jìn)入動(dòng)力氣缸“B”腔，推動(dòng)活塞往左運動(dòng)（圖 1 a）。當活塞運動(dòng)到左側極限時(shí)，活塞頂開(kāi)“導向閥A”，使動(dòng)力氣沿著(zhù)“導向閥A”流道進(jìn)入“4通閥”左側閥腔內，推動(dòng)閥芯（黑色）向右運動(dòng)，導通左側動(dòng)力氣放空口，封閉右側動(dòng)力氣進(jìn)口，動(dòng)力氣通過(guò)左側放空口泄放。

閥芯運動(dòng)至右側極限時(shí)（圖 1 b），“4通閥”流道發(fā)生改變，動(dòng)力氣供給通過(guò)“4通閥”流道進(jìn)入動(dòng)力氣缸“A”腔推動(dòng)活塞往右運動(dòng)。當活塞運動(dòng)到右側極限時(shí)，活塞頂開(kāi)“導向閥B” 使動(dòng)力氣沿著(zhù)“導向閥B”流道進(jìn)入“4通閥”右側閥腔內推動(dòng)閥芯（黑色）向右運動(dòng)，導通右側動(dòng)力氣放空口，封閉左側動(dòng)力氣進(jìn)口，動(dòng)力氣通過(guò)右側放空口泄放。

圖 1 換向閥工作原理簡(jiǎn)圖

由此可以看出，“4通閥”閥芯的左右來(lái)回移動(dòng)，實(shí)現動(dòng)力氣流道改變，驅動(dòng)動(dòng)力氣缸活塞的往復運動(dòng)。如果換向閥內“4通閥”閥芯卡阻或者閥芯密封失效無(wú)法換向運動(dòng)，將導致活塞無(wú)法進(jìn)行往復運動(dòng)。

3  故障原因分析

3.1  換向閥拆解分析

（1）卸下增壓泵換向閥組件進(jìn)行檢查。正常狀態(tài)下，換向閥閥芯在閥腔內的移動(dòng)阻力非常小，經(jīng)檢查，在來(lái)回撥動(dòng)閥芯過(guò)程中，發(fā)現閥芯阻力大，無(wú)法撥動(dòng)，同時(shí)發(fā)現換向閥內部有油水（潤滑油脂和冷凝水混合物）。

（2）再逐步拆開(kāi)換向閥，檢查換向閥內部閥芯，發(fā)現密封件、O型圈無(wú)磨損，閥芯表面、閥座內表面及四氟墊片均附著(zhù)有油水（潤滑油脂和冷凝水混合物）。

（3）仔細檢查閥芯表面時(shí)，發(fā)現有輕微劃痕，再用手觸摸閥座內表面時(shí)，觸感不平滑，有劃痕存在；同時(shí)發(fā)現閥芯低端和閥座內部均有油污，閥芯端蓋和四氟墊片有油污顆粒。

（4）閥芯與閥座接觸面是硬金屬直接接觸，接觸面間隙非常小，依靠填充潤滑脂進(jìn)行密封，如果接觸面加工不平滑或者接觸面間隙吸入硬雜質(zhì)，將直接劃傷閥芯或者閥座內表面，增大閥芯來(lái)回運動(dòng)的阻力，直至卡滯無(wú)法往復運動(dòng)。

根據以上4步的拆解分析，確定故障原因為增壓泵換向閥的閥芯因與閥座活動(dòng)阻力太大，造成換向閥卡滯，導致增壓泵不能正常運行。通過(guò)對換向閥閥芯表面和閥座內表面用1200目的砂紙進(jìn)行細磨，修復了劃痕，然后用柴油進(jìn)行清洗，待自然陰干后涂抹潤滑脂，換向閥的閥芯和閥座間的阻力減小，往復運動(dòng)正常。組裝換向閥后，回裝在增壓泵上進(jìn)行測試，增壓泵恢復正常運行。

3.2  故障原因分析

從拆解換向閥發(fā)現閥芯表面、閥座內表面及四氟墊片均附著(zhù)有冷凝水，同時(shí)閥芯表面有輕微劃痕，并發(fā)現油污顆粒，說(shuō)明換向閥內部存在水和顆粒，造成閥芯被輕微磨損。

（1）換向閥內部冷凝水來(lái)源分析。壓縮空氣需經(jīng)過(guò)兩級過(guò)濾后，才進(jìn)入增壓泵提供動(dòng)力。兩級過(guò)濾效果直接影響氣源干凈程度。根據儀表風(fēng)處理流程，查看增壓泵動(dòng)力氣源一級過(guò)濾器，該過(guò)濾器為籃式過(guò)濾器，過(guò)濾精度為100目。檢查過(guò)濾器濾網(wǎng)完好，無(wú)破損。查看二級精密過(guò)濾器，該過(guò)濾器為精密籃式過(guò)濾器（廠(chǎng)家：英國WALKER，型號：E30612*1），過(guò)濾精度為1微米（12 500目）。經(jīng)檢查過(guò)濾器濾芯完好無(wú)破損，過(guò)濾器內部清潔干燥。換向閥內有水，說(shuō)明過(guò)濾后的空氣中含有水汽，水汽在增壓泵中經(jīng)增壓后水露點(diǎn)升高，產(chǎn)生冷凝水。綜上所述，說(shuō)明濾芯損壞或過(guò)濾精度不夠。檢查兩級過(guò)濾器清潔完好，分析判斷可能原因為過(guò)濾器過(guò)濾精度不夠。

（2）換向閥內油污的來(lái)源分析。經(jīng)檢查油污成分是油脂水和金屬粉末。從濾芯檢查結果來(lái)看，金屬粉末可能為閥芯與閥座長(cháng)期往復運行磨損產(chǎn)生。水附著(zhù)在換向閥閥芯和閥座，導致閥芯與閥座的同心軸偏移，閥芯與閥座接觸磨損，造成閥芯有輕微劃痕和產(chǎn)生少許粉末，隨著(zhù)往復換向運動(dòng)的次數增多，磨損后阻力增大，導致?lián)Q向閥卡滯，進(jìn)而造成增壓泵無(wú)法做功增壓。

4  結語(yǔ)

干氣密封增壓泵換向閥是增壓泵的核心部件，換向閥易發(fā)生卡滯故障，引起增壓泵功能失效。增壓泵對動(dòng)力氣源的清潔度要求高，在日常生產(chǎn)運行中，建議做好以下運行維護工作：

（1）運行人員應定期對空壓機儲氣罐進(jìn)行排污，確保儀表風(fēng)氣源清潔。

（2）定期對增壓泵的2級動(dòng)力氣源過(guò)濾器（FL001和FL002）進(jìn)行排污檢查，當發(fā)現能夠排出水汽時(shí)，應打開(kāi)過(guò)濾器對濾芯進(jìn)行清潔或更換。同時(shí)建議更換為精度更高的聚結濾芯，提高過(guò)濾動(dòng)力氣源中水汽的效果，保證動(dòng)力氣的清潔。

（3）加強對空壓機的維護保養，及時(shí)檢查干燥塔內的干燥劑是否有效，發(fā)現干燥劑有變色（正常是白色干燥圓硬顆粒）或質(zhì)地軟化現象時(shí)，及時(shí)進(jìn)行更換。

（4）每次啟停機組時(shí)，應加強對增壓泵的檢查，發(fā)現增壓泵運行異常時(shí)，可參考本文提到的拆解方法進(jìn)行檢查維護。

作者簡(jiǎn)介：龐樹(shù)紅，1990年生，本科，助理工程師，主要從事長(cháng)輸天然氣管道輸氣工作。聯(lián)系方式：18791203872，pangsh@pipechina.com.cn。