普通气阀和PEEK气阀组合效用分析

李密 贾晓磊（河北定州天鹭新能源公司 河北定州 07300）

前言：

河北定州天鹭新能源公司是以生产工业甲醇为主营的企业。在生产过程中，往复式压缩机（6MD-314/25）是其大型机组之一。压缩机能否长周期正常运转直接影响到甲醇的产出，继而影响公司的收益。结合使用过程和文献报道，我们发现压缩机的三四级气阀寿命对机组运行影响最大。为改善这一情况，我们对各级气阀寿命影响机组运行情况进行了考察，并实验在三四级使用PEEK气阀，一二级使用普通气阀这种组合，评价其对整体消耗的贡献。

一、普通气阀和PEEK气阀

往复式压缩机的气阀一般主要由阀座、阀片、弹簧、升程限制器组成。而普通气阀和PEEK气阀重要区别在于阀片材质的不同。普通气阀阀片多为金属材质，而PEEK气阀阀片由PEEK工程塑料制作而成。金属材质阀片耐高温，不易变形，其制造原料易得，工艺简单，便于大批量生产，价格便宜。缺点是易腐蚀，尤其是在酸湿性气体条件。其次，强度随使用时间减弱。PEEK气阀其优点是质量轻、噪音低、耐腐蚀、密封性好和使用寿命长。主要技术性能指标（Q/WKFO5-1999）：抗拉强度≥75MPa，弯曲强度≥180MPa，冲击强度（无缺口）≥35KJ/m2,冲击强度（有缺口）≥20KJ/m2,热变形温度≥200℃；洛氏硬度≥100HRM。[1]PEEK气阀的缺点是制造原料需人工合成，价格高。

活塞式压缩机正常运行对进排气阀的基本要求是：阻力损失小,寿命长;良好的密封性,在关闭状态下不漏气;气阀形成的余隙容积小,噪音小。[2]对比普通气阀和PEEK气阀可以发现PEEK气阀有着明显优势。同时，PEEK气阀对杂质不敏感。金属阀片坚硬，遭颗粒冲击时有断裂危险而塑料阀片可以变形，坚硬颗粒能嵌入阀片内。PEEK气阀耐冲击。在“阀片破坏试验机”上的试验证实,PEEK气阀阀片材料,比金属阀片具有更高的抗冲击力。

二、实验部分

1.整机使用普通气阀备件耗损情况

我们选择了2011年9月1日到2012年3月31日（7个月）作为考察周期。在这一考察期内对1#、3#压缩机的运行情况和气阀耗损进行数据统计得到以下结果。老厂区1#压缩机因三、四级气阀损坏，非正常停车13次更换气阀141块，其中三级气阀68块（阀片136片弹簧816个），四级73块（阀片146片，弹簧876个）。在使用过程中由于气阀本体损坏更换气阀7块（其中三级3块，四级4块）。老厂区3#压缩机因三、四级气阀损坏，非正常停车12次，更换气阀133块，其中三级气阀62块（阀片124片，弹簧744个），四级71块（阀片142片，弹簧852个）。在使用过程中，由于气阀本体损坏更换气阀8块（三级2块，四级6块）。经实际运行使用，得到普通气阀阀片的使用寿命大约为15—20天。

表1.1#压缩机备件消耗表

表2.3#压缩机备件消耗表

2.普通气阀和PEEK气阀组合使用备件耗损情况

为了评价普通气阀和PEEK气阀组合使用情况，我们以2#压缩机为实验组，将其三四级普通气阀换为PEEK气阀。同样在2011年9月1日到2012年3月31日（7个月）考察周期内对2#压缩机的运行情况和气阀耗损进行数据统计得到以下结果。老厂2#压缩机没有出现三、四级气阀损坏及由此造成的停车等消耗。

表3.2#压缩机备件消耗表

3.其他损耗情况

（1）开车用电损耗

每次因气阀损坏倒车需要三机并开大约需要2小时，电耗为2600*2=5200KW/h，每度电按0.7元计算，结果如下：

表4.倒车电耗表

（2）维修人工损耗

表5.人工损耗表

每次因气阀损坏更换，都至少需4名维修人员处理一天，结果如下：

4.整机使用普通气阀和组合使用气阀总消耗对比

将以上的备件损耗，电耗，工耗，进行总结可以得到单台压缩

机的消耗总值，对比结果如下：

表6.单台压缩机损耗总值表

三、数据分析

从表1和表2数据可看出普通气阀阀片的耗损占一半以上的总耗，对比表3可见使用PEEK气阀可完全避免因阀片损坏造成的耗损。同时，也消除了因气阀损坏所带来的其它损耗。表6的总结对比也证实在长时间生产过程中使用PEEK气阀比较合适。

总结

虽然PEEK气阀价格较贵，但在压缩机三,四级上应用使得设备运行过程中损耗少，维修率低，对生产的影响小，能够更加稳定设备日常生产的运行。同时，因一、二级进排气压力在低压范围，对普通气阀寿命影响不大，考虑成本因素不需更换。经过对比压缩机的三,四级气阀改用PEEK气阀，一，二级使用普通气阀这种组合可以在长时间生产过程中体现其良好经济价值。

[1]张国亮.PEEK工程塑料在4D12压缩机气阀上的应用[M].化工生产与技术，2001年，第8卷第6期，p45-46.

[2]郭洁 陈建新 滑红.活塞式压缩机进排气阀故障分析及改进[J].河南冶金，2007年2月,第15卷第1期,p48-50.