长城钻探工程有限公司苏里格气田分公司采气作业二区
摘要：气阀是往复式压缩机关键且故障率最高的部件。气阀工作状态直接影响压缩机排气效率、功率消耗和运行可靠性。气阀故障诊断是往复式压缩机故障诊断研究的重点之一。文章通过对天然气压缩机环形阀结构和工作机理的分析,通过调整压缩机处理天然气量，故障提前预防判断等措施， 总结出气阀典型的故障形式和延长气阀使用周期的方法。
关键词：压缩机；气阀；失效形式；故障诊断；延长周期
一、气阀的组成与结构
往复式压缩机气缸上装有进、排气阀，它们是控制压缩机气缸进气和排气的关键构件。即在进气过程时，让气体从进气管进入气缸；在排气过程时，让气体由气缸中排出至排气管。而且当气缸内为压缩和膨胀过程时，气阀还要将气缸和管路隔离，保持气缸工作容积的密封。气阀主要由阀座、阀片、 弹簧和阀盖(阀片的升程限制器)组成。气阀的结构型 式也是多种多样，最常见的有环片阀、簧片阀两种。
二、气阀的故障诊断及失效形式
2009-2018年苏11区块压缩机故障故障停机原因分析据统计，往复压缩机有60%以上的故障发生在气阀上。故保证机组无故障运行的主要研究方向应为提高气阀运行寿命。影响气阀工作可靠性的主要部件是弹簧和阀片口。根据对失效部位的检修次数统计，阀片与阀座密封面失效占55%，弹簧失效占27%，阀片断裂占9%，阀体安装松动及其它占9% 。
2.1气阀故障的判断方法。气阀的每一种故障都会引起压缩机热力性能和动力性能出现异常，故障会带来压缩机的异常振动和声响，并使级间压力、温度发生改变。因此，对于热力性能故障可通过对压力、温度的测试进行诊断，对于动力性能故障则可通过对振动、温度信号分析来判断。
2.2气阀失效形式。对结构、材质、制造工艺和操作条件完全相同的气阀，使用寿命在理论上应该是相近的,即失效时间呈正态分布。气阀的阀座和升程限制器一般表现为使用后中长期故障，阀片和弹簧在使用中表现为中短期故障。其失效形式主要有阀座的作用及失效形式、弹簧作用的失效形式和阀片的失效形式。
三、延长气阀使用周期方法应用
3.1调整集气站天然气集输气量，使压缩机在较低负荷下运行，减少气阀故障率。由于区块进入中后期开采，间开井增加，导致集气站产量运行出现波动，上午出现产量高峰期，凌晨出现产量低谷期，产量的波动对压缩机运行都带来负荷增加，导致气阀故障率上升，苏11区块集气站通过调整间开井开井时间，把间开井分时段开关，整体总产量趋于平稳，减少压缩机负载，避免因为进气低导致气阀损坏，提高气阀使用周期。
3.2及时检测阀盖表面温度，及时排除故障。压缩机一级排气气阀阀盖表面温度正常范围在75℃-90℃，气阀弹簧和阀片损坏都阀盖表面温度都会达到118℃-120℃，损坏严重表面温度可达到125℃.目前区块采用每天监测气阀阀盖表面温度制度，当气阀阀盖温度高于95℃时，可以初步判断气阀弹簧或者阀片已经有损坏，发现后立即停机维修气阀，提前维修气阀70%以上都是弹簧损坏，目前区块已经具备自主维修更换气阀弹簧和阀片能力，通过提前预判气阀问题，及时维修既能减少气阀损坏后停机影响压缩机处理量又能减少压缩机气阀更换成本，2015-2019年间，苏11区块15压缩机合计提前预判气阀问题35次，减少影响气量7万方，节约成本12万元。
3.3定期清理空冷器管束，提高冷却效果。压缩机空冷器管束长期在室外运行，受季节和环境影响，空冷器管束容易积聚杂物导致空冷器冷却效果不佳，从而影响压缩机排气温度，导致气阀损坏，2017-2019年间，苏11区块对压缩机空冷器管束轮回清洗，清洗后压缩机排气温度明显降低，夏季高温时期也能保障平稳运行，有效解决音排温高导致气阀损坏故障的发生。
3.4调整压缩机运行参数，减少压缩机气阀等配件故障率。2017年5月份之前苏11-2站5台压缩机正常运行转数都在980转，在5月份保养后，随着气井井口产量的降低，经过分析研究决定对压缩机转数进行调整，初期逐步降低转数，及时统计压缩机处理量压缩机处理量的临界点，压缩机转数在945转是临界点，低于945转外输气量受影响比较明显，从2017年5月开始，苏11-2站压缩机开始按945转运行。转数下调后压缩机燃料气进气压力随之调低，进气压力由0.51Mpa降至0.28Mpa,调整后压缩机故障率大大降低。
四、结论与认识
4.1.压缩机气阀使用周期受天然气处理量、天然气温度、天然气纯度等因素影响，气田开发进入中后期，科学合理调配压缩机处理量，减少压缩机负载，提高压缩机配件使用周期。
4.2.压缩机气阀损坏是逐步严重，气阀损坏程度与压缩机阀盖表面温度成正比例关系，可以通过提前检测阀盖温度，提前发现问题并维修处理，从而减少故障损失。
4.3.提前预防提高压缩机气阀使用周期是研究压缩机其他配件的主要预防方法，通过各种检测数据的分析，可以提前预判问题，及时发现并解决，减少设备故障损失。
4.4.气阀是压缩机和核心配件，随着天然气开采难度加大，天然气中杂质会逐步增加，如何使用高强度、高材质的原料做气阀是研究的方向。
参考文献
[1]《往复式压缩机气阀气阀故障诊断分析方法》；高晶波；徐敏强；张嘉钟，TQ051.21，A,0254-6094(2003).3-1040-04.