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压缩机防尘气阀——蘑菇阀

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一、蘑菇阀的原理:它不同于常用的压缩机气阀气阀多通道的结构,采用的是气阀多通道的结构。通过各个独立的蘑菇阀芯进行进、排气的动作。由于采用的是独立阀芯的结构,在检修时的更换成本就相应降低。蘑菇阀如图示。
   二、蘑菇阀的阀芯采用PEEK工程塑料,PEEK蘑菇阀的阀芯的密度小,则受到的冲击力就相应的减少,抗疲劳强度就相对提高,蘑菇阀的阀芯的寿命就相应的延长。由于PEEK具有一定的柔韧性,其在弹簧的配合下就具有了很好的密封性,气阀就不容易漏气。PEEK这种材料本身具有良好的耐磨性和柔韧性,而且蘑菇阀的阀芯的厚度比较大,所以不易断裂,从而具有良好的安全性能。PEEK材料自润滑性能良好,可以应用于各类有油、无油润滑的压缩机
   三、蘑菇阀表面还做了防污、防腐处理,其特点有:1、能有效地减缓压缩机气体中各种物质(如煤焦油等)的粘连,延长气阀使用寿命;2气阀涂层的低摩擦系数能有效的降低对气体的阻力,从而能降低压缩机的功率;3气阀的防污、防腐涂层和PEEK的蘑菇阀芯能明显的降低气阀运动中的噪音,在实际应用中大概能降低40%的噪音;
   四、在压缩机气阀里,一般好的普通气体介质压缩机气阀使用寿命达到8000小时以上,差的甚至不到100小时,并且造成事故停机很频繁。以5台年产10 万吨氮肥6MD32压缩机计算,每年损失达4000吨以上,如果再计及人力物力的浪费,其经济损失更大,因此,气阀寿命的长短对社会的经济效益具有重大的影响。气阀寿命已是评价压缩机产品质量的重要指标之一。6MD32压缩机原主机厂家的阀片使用寿命一般不超过20天,差的可能三四天就断,温州盛义机械有限公司设计改造的蘑菇防污气阀能应用在6MD32压缩机的一、二、三、四段气阀,使用寿命能达2000个小时以上,大大降低的客户的停车损失,同时也降低了车间的检修量.

蘑菇阀的应用与选型

关键词:压缩机

蘑菇阀
环状阀

蘑菇阀是近几年发展起来的,是一种流通面积大、阻力损失小的新型气阀,具有广阔的发展前景,目前除河南大江外,全集团的其他13家公司都在广泛应用,而且用得很好,在泰丰公司还用在MH—92/314型机的六段上,在贵州兴化还用在3.5m3/min循环机上。由于蘑菇阀阀隙通道面积可以做得比环状阀大,并且每个蘑菇对应一个弹簧,蘑菇受力好,运行稳定,故障较少,所以存在几个明显的优点:在硫泡沫和煤焦油超标的较脏气体中有很好的适应性,检修周期大幅提高;在分离效果不好,气体中含水份较高时,环状阀的阀片和弹簧易断,而蘑菇阀用得较好;另外在环状阀有设计缺陷时,改蘑菇阀也可获得成功。采用蘑菇阀不仅可延长检修周期,而且由于气阀的阻力较小,可提高气量,实践表明,当一段进出口都用蘑菇阀时,可提高一出压0.2—0.3kg/cm2,即提高打气量3--6%。目前集团使用的蘑菇阀都是温州盛义机械制造有限公司生产的。
一、蘑菇阀与环状阀对比
下面列举了几家公司的几种机型的具体使用情况作一个对比,详见表1,
气阀最易堵塞的是阀座,阀座堵塞后,流通面积变小,流速变小,阻力与流速的平方成正比,阻力迅速增加,压缩机打气量降低,当压力下降0.2kg/cm2时,不论气阀损坏与否,都必须停机检修。从表1可看出,蘑菇阀的阀座通道面积较环状阀的大25%以上,同时通道孔径较大,为∮25和∮30,而环状阀的环槽宽度较窄,4.5—7.5 mm,特别易堵塞,且清理较困难。例如,贵州宜化的6M40--482/22.5型低压机的一二段阀座不是环槽,而是341个∮10的孔,特别易堵,平均20天检修一次。6MD20-110/314 的一段气阀的环槽只有4.5—5 mm,在贵州兴化用15天一出压力就下降0.2kg/cm2,不得不停机更换。在股份的6M40-240/314的一段气阀阀片经常断,改为蘑菇阀后三个月无异常。
二、蘑菇阀的损坏形式及原因
1、弹簧断后引起蘑菇因高温烧坏,破裂后被吹走,主要出现在出口气阀上,弹簧断裂的原因有:材料不耐腐蚀、材质和热处理不当而发生的脆性断裂。
2、蘑菇破裂,可能是蘑菇配料不均或模压、烧结温度不稳定等引起的。
3、阀盖上的导向孔磨损,使得蘑菇出现歪斜而密封不好,气体脏时磨损加剧,导向孔粗糙度大时磨损也快。
三、蘑菇阀的设计与选型
1、气体较脏或水份较重时,常用的50CrVA材质的弹簧腐蚀快,因此要选用17—7PH的材质。同时弹簧的规格也十分重要,气阀弹簧力是影响气阀阻力损失和蘑菇寿命的主要因素,气阀完全关闭时的弹簧力,主要关系到气阀开启时间,气阀完全开启时的弹簧力,主要关系到蘑菇关闭的及时性和减轻蘑菇对阀座的冲击,对蘑菇起保护作用。这里推荐17—7PH材质,一段进口采用∮1.2*∮14*30*12.5,一段出口采用∮1.3*∮14*32*13,其他段采用∮1.2*∮12.3*28.5*12。
2、阀座通道孔中心距应大于蘑菇头外径3—5 mm,避免蘑菇头相互碰撞或气流通道减小而增加阻力,打气量反而下降。
3、气阀中心螺栓不宜采用倒穿孔式的,应与阀座为螺纹联接,防止螺栓断后会掉入缸内撞缸,虽然有内卡簧,但是螺栓断后还是卡不住。
4、蘑菇升程应控制在4—5 mm,并随压力升高而递减,过大会产生歪斜,密封不良,气阀关闭迟缓,看似增加了流通面积,结果适得其反。
5、阀座应保证足够的强度和刚度,可按表2选取。
6、气阀中心螺栓要保证气阀连接的刚度和必要的预紧力,螺栓直径可按表3选取。
表2:阀座厚度选择


气阀两侧压力差(kg/cm2阀座厚度(mm
≤6(0.12—0.2)D
6—16(0.15—0.25)D
16—40(0.25—0.3)D
40—100(0.3—0.4)D
100--250(0.4—0.7D
D-----为气阀外径。材质为45#钢


表3:连接螺栓尺寸选择


气阀外径(mm螺栓尺寸
≤60M10×1
60—100M12×1.25
100—150M16×1.5
150--200M20×1.5
200--300M24×1.5
≥300M27×1.5
材质推荐用35CrMo

四、蘑菇阀的改进探讨

1、通过热处理提高阀座与阀盖的硬度,达到HRC30以上,提高耐磨性,以提高气阀的使用寿命,也提高阀座与阀盖的循环使用时间,以降低蘑菇阀的成本。

2、改善刀具,提高阀座导向孔的光洁度,提高阀座的循环使用时间。

3、蘑菇的膨胀系数比钢小,可缩小蘑菇颈与阀座导向孔的间隙,现在是0.50 mm,可缩小为0.30 mm,提高阀座的循环使用时间。

4、蘑菇订购非标的,蘑菇颈分别加大0.2mm、0.4 mm和 0.6 mm,供旧的蘑菇阀修理时与阀座选配,以延长阀座的使用时间,保证装配精度,提高运行稳定性。

5、采用模板加工,使得阀座和阀盖能充分互换。

6、进一步改善蘑菇加工时的配比和烧结工艺,确保蘑菇质量稳定,做到零故障,因为一个气阀上的蘑菇较多,远远多于同规格的环状阀阀片的数量,一个蘑菇出故障就意味着一同装上的同种阀都要更换。如贵州宜化的6M40--482/22.5型低压机每台机一段气阀就有36个,每个气阀60个蘑菇,共2160个蘑菇。

7、弹簧选用17—7PH的进口材质,确保质量稳定并耐腐蚀。


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