龐樹紅 馮桃寧 鐘帥帥 癿付強 韋清宜

國家管網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足密封氣要求時，通過干氣密封增壓撬對密封氣增壓，以滿足干氣密封的要求。其中干氣密封增壓泵是干氣密封氣增壓撬的關鍵設備。目前部分國產壓縮機干氣密封增壓泵易發生換向閥卡滯故障，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

某壓氣站在啟機過程中，壓縮機進口球閥兩端已平壓，即將打開進口球閥，機組可編程邏輯控制器（PLC）發出干氣密封與平衡管差壓低報警、低壓端一級進氣流量差壓低報警和高壓端一級進氣流量差壓低報警，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，經現場核實，增壓泵現場實際未運行。

根據故障現象，判斷增壓泵未啟動的原因可能有：①增壓泵動力氣源供應不正常，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，無法建立動力氣壓差推動活塞運動；④增壓泵換向閥故障，導致動力氣缸內活塞運動到極限時，活塞運動不能換向。

監控壓縮機啟機過程，觀察干氣密封增壓撬動力氣壓力正常。現場測試增壓泵動力氣電磁閥得電已打開，且電磁閥實際動作，通過打開增壓泵動力氣排污閥檢查，打開后有氣流排出。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，打開動力氣對增壓泵進行測試，增壓泵能夠正常運行，消音器排氣也正常。進一步排除原因②和③。排除原因①②③后，能夠確認增壓泵未啟動原因為增壓泵換向閥故障，導致動力氣缸內活塞運動到極限時，活塞運動不能換向。

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。

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

閥芯運動至右側極限時（圖 1 b），“4通閥”流道發生改變，動力氣供給通過“4通閥”流道進入動力氣缸“A”腔推動活塞往右運動。當活塞運動到右側極限時，活塞頂開“導向閥B” 使動力氣沿著“導向閥B”流道進入“4通閥”右側閥腔內推動閥芯（黑色）向右運動，導通右側動力氣放空口，封閉左側動力氣進口，動力氣通過右側放空口泄放。

圖 1 換向閥工作原理簡圖

由此可以看出，“4通閥”閥芯的左右來回移動，實現動力氣流道改變，驅動動力氣缸活塞的往復運動。如果換向閥內“4通閥”閥芯卡阻或者閥芯密封失效無法換向運動，將導致活塞無法進行往復運動。

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行檢查。正常狀態下，換向閥閥芯在閥腔內的移動阻力非常小，經檢查，在來回撥動閥芯過程中，發現閥芯阻力大，無法撥動，同時發現換向閥內部有油水（潤滑油脂和冷凝水混合物）。

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

（3）仔細檢查閥芯表面時，發現有輕微劃痕，再用手觸摸閥座內表面時，觸感不平滑，有劃痕存在；同時發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，將直接劃傷閥芯或者閥座內表面，增大閥芯來回運動的阻力，直至卡滯無法往復運動。

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阻力太大，造成換向閥卡滯，導致增壓泵不能正常運行。通過對換向閥閥芯表面和閥座內表面用1200目的砂紙進行細磨，修復了劃痕，然后用柴油進行清洗，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，往復運動正常。組裝換向閥后，回裝在增壓泵上進行測試，增壓泵恢復正常運行。

3.2  故障原因分析

從拆解換向閥發現閥芯表面、閥座內表面及四氟墊片均附著有冷凝水，同時閥芯表面有輕微劃痕，并發現油污顆粒，說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源分析。壓縮空氣需經過兩級過濾后，才進入增壓泵提供動力。兩級過濾效果直接影響氣源干凈程度。根據儀表風處理流程，查看增壓泵動力氣源一級過濾器，該過濾器為籃式過濾器，過濾精度為100目。檢查過濾器濾網完好，無破損。查看二級精密過濾器，該過濾器為精密籃式過濾器（廠家：英國WALKER，型號：E30612*1），過濾精度為1微米（12 500目）。經檢查過濾器濾芯完好無破損，過濾器內部清潔干燥。換向閥內有水，說明過濾后的空氣中含有水汽，水汽在增壓泵中經增壓后水露點升高，產生冷凝水。綜上所述，說明濾芯損壞或過濾精度不夠。檢查兩級過濾器清潔完好，分析判斷可能原因為過濾器過濾精度不夠。

（2）換向閥內油污的來源分析。經檢查油污成分是油脂水和金屬粉末。從濾芯檢查結果來看，金屬粉末可能為閥芯與閥座長期往復運行磨損產生。水附著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生少許粉末，隨著往復換向運動的次數增多，磨損后阻力增大，導致換向閥卡滯，進而造成增壓泵無法做功增壓。

4  結語

干氣密封增壓泵換向閥是增壓泵的核心部件，換向閥易發生卡滯故障，引起增壓泵功能失效。增壓泵對動力氣源的清潔度要求高，在日常生產運行中，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行排污，確保儀表風氣源清潔。

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

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

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

作者簡介：龐樹紅，1990年生，本科，助理工程師，主要從事長輸天然氣管道輸氣工作。聯系方式：18791203872，pangsh@pipechina.com.cn。