【壓縮機網】等線氣閥失效原因主要分為兩大類：環境因素和機械因素。本文主要研究環境因素中氣缸活塞的不恰當潤滑對往復式壓縮機氣閥的影響，包括：加重氣閥閥片與閥座之間的油膜粘滯效應，并z*終導致氣閥的過早失效。為便于研究，以下僅以進氣閥為例，但排氣閥也存在類似情況。

 

　　有油潤滑往復式壓縮機中的進氣閥閥片與閥座之間的油膜呈現出使閥片吸附在閥座的趨勢，并使氣閥打開時間較無油潤滑大為延遲[Giacomelli and Giorgetti,1974]。本文主要研究了有油潤滑往復式壓縮機中，油膜對氣閥使用壽命及壓縮機能耗效率的影響。表1實驗結果說明油膜粘度對進氣閥定時開啟的影響。此實驗中，所有試樣都設定為：油膜初始厚度0.001英寸，壓力比2.5和進氣壓力0.2MPaA。z*后一條曲線顯示潤滑油粘度z*大時氣閥z*遲打開（油膜粘度為400cst）[Khalifa, E.H. and Liu, X., 1998]。這說明油膜粘度對氣閥定時打開的影響：油膜粘度越高，由此產生的氣閥粘滯力越大，氣閥越容易延遲打開；同時閥片的初次撞擊力度越大，氣閥壽命縮短越快。

 

 

　　研究表明：過度潤滑也會惡化閥門的粘滯效應，并z*終由于過量的液體和氣體含油率導致氣閥壽命的降低。

 

　　案例分析

 

　　項目名稱：中石油 西南油氣田天然氣儲氣項目。天然氣儲氣，是指將天然氣用往復式壓縮機提高到一定壓力，如300公斤左右，重新打到具有特殊地質條件的地下儲備起來，是天然氣儲備的主要形式之一。項目使用的壓縮機潤滑油：某知名品牌的ISO VG 460-680粘度復合礦物油。

 

　　研究表明，天然氣處于121℃度時，在低壓環境中的被稀釋效應并不明顯。但當壓力超過100公斤后，高壓天然氣對礦物油的稀釋效應明顯，指數加速上升，類似于“沖刷效應”。因此，高溫高壓環境，加上礦物油與工藝氣（天然氣）的極性形似，且復合礦物油中礦物油成分具有高揮發性，大大加劇了該稀釋效應。

 

　　為保證氣缸/填料中有足夠粘度的油膜，該知名品牌潤滑油供應商推薦了一款含有有一定抗稀釋抗沖刷作用的動物脂肪成分的復合油，同時在一定程度上提高了潤滑油初始粘度，并提高了氣缸/填料的加油量。這樣的補救措施暫時可以緩解問題但并不是z*優方案。因為客戶在解決油膜強度和粘度問題的同時，相當程度上增加了氣缸填料的注油量，再加上礦物油成分的高揮發率，這加大了氣體的含油率。如果再加上額外提高的潤滑油初始粘度，三者疊加，嚴重加大氣閥的粘滯效應，從而使氣閥的壽命大幅降低。氣閥的平均壽命降低至幾十個小時。

 

　　氣體介質中的粉塵，遇上居高不下的氣體含油率和過高的初始粘度，會導致異常加重的氣閥粘滯效應（詳見圖1和圖2）。這是氣閥壽命異常大幅縮短的另一個不可忽視的因素。（氣源中的粉塵可能造成的油污問題，此處暫不做討論）

 

 

　　圖1是異常加重的氣閥粘滯效應導致的氣閥延遲打開并使閥片初次撞擊速度動能異常升高，撞擊氣閥底座而導致的氣閥底座密封面異常損壞，z*終導致整閥的過早損壞、使用壽命大幅降低。

 

 

　　圖2是異常加重的氣閥粘滯效應導致的氣閥延遲打開并使閥片初次撞擊速度動能異常升高，大幅加速閥片、彈簧的應力疲勞而導致的閥片/彈簧過早損壞、閥門使用壽命大幅降低。（此案例氣閥使用壽命不足100小時）

 

　　由于閥門延遲打開，閥片初次動能/速度大幅上升，使閥片初次撞擊幅度增大，同時對閥座的撞擊增強，使閥座受損的幾率大幅上升，進而大幅降低閥門（進氣閥/排氣閥）的使用壽命。

 

　　該案例很好地印證了上述氣閥粘滯效應對有油潤滑往復式壓縮機氣閥（實際不僅限于氣閥）的負面影響。

 

　　為尋求z*佳解決方案緩解氣缸中氣閥粘滯效應，克魯勃潤滑劑公司推薦使用Klüber Summit NGL-888或Klüber Summit NGP-220。與前述某知名品牌的ISO VG 460-680粘度的復合礦物油相比，其對氣閥粘滯效應的改進主要體現以下兩個方面：

 

　　·降低潤滑油初始粘度

 

　　通過提高潤滑油的粘溫指數和具體量化計算潤滑油在該高壓天然氣中的稀釋率，從而在保證實際工況中氣缸部件充分潤滑的前提下，降低潤滑油的初始粘度（由ISO VG 460-680粘度降為ISO VG 220）。

 

　　·降低注油量/油耗

 

　　由于潤滑油抗稀釋性能的提高和揮發性的降低，在保證有效油膜強度的前提下，不必額外增加注油量以彌補高壓天然氣沖刷效應/稀釋效應帶來的有效油膜不足，有效降低潤滑油的揮發損失，降低注油量/油耗。