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极限时，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极限时，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）。当活塞运动到左侧极限时，活塞顶开“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。

阀芯运动至右侧极限时（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。当活塞运动到右侧极限时，活塞顶开“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 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。

作者简介：庞树红，1990年生，本科，助理工程师，主要从事长输天然气管道输气工作。联系方式：18791203872，pangsh@pipechina.com.cn。