コンプレッサーバルブは、圧縮サイクルごとにガスの吸入と排出を制御します。外部からの作動ではなく、圧力差によって駆動され、1 分間に数百回または数千回開閉します。バルブは極度の圧力と温度の下で高周波で動作するため、往復コンプレッサーの中で最も故障しやすい部品の 1 つです。バルブが 1 つ故障すると、コンプレッサーの能力が低下し、エネルギー消費が増加し、ガスの汚染や逆流が発生する可能性があります。
バルブ故障の症状を早期に認識し、根本原因を理解することで、メンテナンス チームは軽微な問題が拡大する前に行動できるようになります。このガイドでは、コンプレッサーのバルブ故障の一般的な症状、故障しているバルブの診断方法、バルブ劣化の原因、バルブの寿命を延ばすメンテナンス方法について説明します。
容量の低下: コンプレッサーが同じ速度と吸入圧力で供給するガスの量が減ります。
吐出温度上昇： 吐出時のガス温度が正常範囲を超えて上昇
圧力異常： 吸入圧力や吐出圧力が期待値からずれたり、脈動パターンが変化したりする
バルブ カバーの温度差: 1 つのバルブ カバーが、同じシリンダー内の他のバルブ カバーよりも著しく高温または低温で動作します。
異音： バルブ付近からシューシュー音、チャタリング音、金属衝撃音がする
インジケータカードの逸脱: 圧力と体積の関係図に異常な形状があり、漏れまたは開きが遅いことを示しています。
これらの症状のいずれかが必ずしもバルブの故障を意味するわけではありませんが、バルブの検査を開始する主要な指標となります。
レシプロコンプレッサーは、シリンダーごとに入口 (吸入) バルブと排気 (吐出) バルブの 2 種類のバルブを使用します。の コンプレッサーの入口バルブは、 シリンダ圧力が吸入ライン圧力を下回ると戻りストローク中に開き、ガスが流入します。圧縮が始まり、シリンダー圧力が吸入圧力を超えると閉じ、吸気ラインへの逆流を防ぎます。の コンプレッサーの排気バルブは、 シリンダー圧力が吐出ライン圧力を超えると圧縮ストロークの終わりに開き、圧縮ガスを放出します。ピストンが逆転し、シリンダ圧力が吐出圧力を下回ると閉じ、吐出ラインからの逆流を防ぎます。
どちらのバルブも、圧力差、バネ力、バルブ プレートの弾性によって自動的に動作します。カムや外部作動はありません。この設計はシンプルですが、バルブ プレート、スプリング、シート、シール面などのすべてのコンポーネントが、何百万サイクルにもわたって正確な形状と材料の完全性を維持する必要があります。
バルブに漏れが発生すると、サイクルの一部でガスが間違った方向に流れます。入口バルブに漏れがあると、圧縮ストローク中に圧縮ガスが吸入ラインに逆流します。排気バルブに漏れがあると、戻りストローク中に排出ガスがシリンダーに逆流します。どちらも、サイクルごとに供給されるガスの正味量を減らします。容量損失は多くの場合、動作上の最初の症状であり、下流側の圧力を維持できない場合、または流量計が吐出量の減少を示した場合に気づきます。
バルブに漏れがあるとガスが再圧縮されます。排気バルブからシリンダー内に逆漏れするガスは、すでに一度圧縮されており、高温になっています。この高温ガスを再圧縮すると、吐出温度がさらに上昇します。他のシリンダーが正常であるにもかかわらず、特に 1 つのシリンダーで吐出温度が上昇することは、そのシリンダーでのバルブ漏れの強力な指標となります。
排気バルブに漏れがあると、高温の排出ガスがシリンダーに逆流し、その後吸気バルブを通って吸入ラインに流れ込み、吸入温度が上昇する可能性があります。吸入温度が周囲温度に予想される接近温度を加えた温度よりも上昇した場合は、排気バルブの状態を調査してください。
コンプレッサーバルブは、吸入および吐出配管内の圧力脈動パターンに寄与します。バルブに障害が発生すると、脈動の特徴が変化します。特定のシリンダーでの脈動の振幅または周波数の変化は、バルブの漏れまたはバルブ プレートのチャタリングを示している可能性があります。脈動監視システムはこれらの変化をオンラインで検出できます。
個々のバルブ カバーの温度を測定すると、簡単に比較できます。排気バルブに漏れがあると、高温のガスが漏れてカバーの温度が上昇することがよくあります。入口バルブに漏れがあると、圧縮ガスが漏れて吸入ラインに戻り、膨張して冷却されるため、カバーの動作が冷たくなる可能性があります。同じシリンダーのバルブ カバー間の温度差が数度ある場合は、検査が必要です。
バルブ プレートのチャタリング (バルブ領域からの急速なタッピング音) は、バルブ プレートが適切に固定されていないことを示している可能性があります。シューという音は、損傷したバルブ プレートまたはシートを通過したガス漏れを示している可能性があります。金属的な衝撃音は、破損したバルブプレートの破片がバルブ室内で移動していることを示している可能性があります。バルブ領域から新たな音が発生した場合は、すぐに調査する必要があります。
| 症状 | バルブ故障の | 診断方法 |
|---|---|---|
| 一定速度での容量低下 | 吸気バルブまたは排気バルブの漏れ | インジケーターカードの分析。バルブカバー温度比較 |
| 1気筒の吐出温度上昇 | 排気バルブ漏れ | バルブカバー温度;再拡張ラインの逸脱を示すインジケーターカード |
| 吸入温度上昇 | 排気バルブからシリンダー内への逆漏れ | 吸引温度の監視。インジケーターカード分析 |
| 片方のバルブカバーがかなり熱くなります | 排気バルブのバルブ漏れ | 各バルブカバーに熱電対または IR 温度計 |
| 片方のバルブカバーがかなり冷える | インレットバルブのバルブ漏れ | 各バルブカバーに熱電対または IR 温度計 |
| バルブ付近からのビビリ音 | バルブプレートが着座していない。スプリングの故障またはプレートの損傷の可能性があります | 聴診器または音響モニター。バルブを取り外して点検します |
| 金属的な衝撃音 | 壊れたバルブプレートの破片 | コンプレッサーを直ちに停止してください。そのシリンダーのすべてのバルブを検査します |
バルブプレートはサイクルごとに曲がります。時間が経つと、繰り返される曲げ応力により疲労亀裂が発生します。亀裂は、ノッチ、エッジ、または材料の欠陥などの応力集中点で始まります。プレート疲労は、連続高速使用におけるバルブの最も一般的な故障モードです。疲労寿命はプレートの材質、板厚、リフト距離、開閉時の衝撃速度によって異なります。
バルブプレートが開いてリフトストップに当たるたび、またバルブプレートが閉じてシートに当たるたびに衝撃が加わります。過剰な揚力は衝撃速度を増加させ、疲労を加速させ、即時破壊を引き起こす可能性があります。バネ力が不十分だとプレートがバタつき、衝撃の頻度が高くなります。揚力、ばね力、流れ面積の間の設計バランスは、衝撃荷重に直接影響します。
腐食性ガス成分はバルブプレートやスプリングの材料を攻撃し、強度を低下させ、応力集中点を生じさせます。ガス中の粒子状物質により、シール面とプレートの端が侵食されます。汚れたガスのサービスでは、浸食によりシートのシール端が丸くなり、プレートのシールができなくなる可能性があります。腐食と浸食は連携して作用することが多く、腐食は材料を弱め、浸食は損傷した表面を除去して劣化を加速させます。
シリンダー内に液体が持ち込まれると、設計荷重をはるかに超える油圧力でバルブ プレートが開閉し、プレートが直ちに破損する可能性があります。汚れたガス、オイルコーキング、または重合による堆積物がバルブプレートとシートに蓄積し、適切な装着を妨げる可能性があります。液体や堆積物の問題は、徐々に劣化するのではなく、突然のバルブの故障を引き起こすことがよくあります。
特に高頻度の使用では、時間の経過とともにバルブ スプリングが疲労して破損します。スプリングが破損するとプレートを閉じる力が変化し、バタつき、閉じの遅れ、または不完全な着座が発生します。同じバルブで複数のスプリングが故障すると、プレートが非対称に動作し、プレートの破損につながる可能性があります。
実際の使用条件に対して不適切なリフト、バネ定数、または材質のバルブを使用すると、早期故障の原因となります。バルブキャップに不適切なトルクでバルブを取り付けたり、ガスケットが損傷したり、コンポーネントの位置がずれたりすると、バルブ本体からのガス漏れが発生し、温度測定値が歪み、誤った診断が行われる可能性があります。過剰なトルクはバルブシートを変形させ、プレートが着座できなくなる可能性があります。
| 故障原因の | メカニズム | 予防策 |
|---|---|---|
| プレート疲労 | 周期的な曲げ応力によりプレートに亀裂が生じる | 実際の速度と圧力に応じてプレートの材質と厚さを選択します。揚力を最適化して衝撃を軽減します。疲労寿命に達する前にスケジュールどおりに交換してください |
| 衝撃ダメージ | 過度の開閉速度によりプレートが破損 | リフト設定が動作条件と一致していることを確認します。ばね力を維持します。フラッターのモニター |
| 腐食 | ガス化学がプレートとスプリングの材料を攻撃する | ガス組成に耐食性材料を指定します。ガスの品質を監視する。シャットダウン中のパージ |
| 粒子による侵食 | 固体粒子がシールエッジを囲む | ガス濾過装置を設置し、維持します。フィルター差圧を監視します。バルブシートの浸食を検査する |
| 液体の摂取 | 油圧力によりプレートやスプリングが破損する | 上流に液体分離を設置します。液体のキャリーオーバーを監視する。運転員に起動と停止の手順を指導する |
| デポジットの蓄積 | オイルコーキングまたは重合により着座が妨げられる | 適切な潤滑量を維持してください。定期的にバルブを検査し、清掃する。ガス組成を監視する |
| スプリング故障 | スプリングの疲労または腐食によりスプリングが破損する | 計画された間隔でスプリングを交換してください。用途には耐食性のあるバネ材を使用 |
| 不適切な取り付け | トルク不足、ガスケットの損傷、アライメントのずれ | OEM のトルク シーケンスに従ってください。取り付ける前にガスケットを検査してください。バルブのアライメントを確認する |
バルブには有限の疲労寿命があります。故障したバルブが他のコンポーネントに損傷を与え、計画外のダウンタイムを引き起こす可能性があるため、故障を待つことは計画的な交換よりもコストがかかります。各コンプレッサーモデルの稼働時間、サイクル数、故障履歴データに基づいて交換間隔を設定します。予定されているバルブ交換時には、シート、ガスケット、バルブ チャンバーに摩耗や損傷がないか検査してください。
クリーンなガスはバルブの寿命にとって最も重要な要素です。上流に凝集フィルターと液体分離器を設置します。フィルターの差圧を監視し、バイパス前にフィルターを交換してください。スクラバーには液面警報器を設置してください。定期的にガスをサンプリングして、腐食性成分や微粒子の負荷を調べます。ガス組成の変更により、バルブ材料のアップグレードが必要になる場合があります。
給油シリンダの場合は、給油量を正確に制御してください。過剰な潤滑剤はバルブプレートやバルブシートに堆積物を蓄積させます。潤滑剤が不足すると、リングとバルブの摩耗が増加します。ガス組成と動作温度に適したグレードの潤滑剤を使用してください。オイルフリーサービスの場合は、バルブの材質がドライ動作に適合していることを確認してください。
各バルブ カバーに熱電対または RTD を取り付け、測定値の傾向を測定します。同じシリンダー上のバルブ カバー間で数度以上のずれがある場合は、バルブの漏れの初期の指標となります。コンプレッサーにインジケーター カード システムが搭載されている場合は、現在のカードをベースライン カードと比較して、バルブの性能の変化を検出します。吸入および吐出配管内の脈動を監視すると、脈動サインの変化を通じてバルブの漏れを検出できます。
バルブを取り付けるときは、バルブ キャップの OEM トルク シーケンスに従ってください。毎回新しいガスケットを使用してください。バルブを取り付ける前に、シリンダー内のバルブシートに損傷がないか検査してください。バルブがシリンダーの位置と動作条件に対して正しい部品であることを確認してください。将来のメンテナンス計画をサポートするために、トルク値、ガスケットの状態、観察結果などの取り付け状況を文書化します。
交換用バルブを含むを調達する場合は 往復コンプレッサー部品 、サプライヤーが材料証明書、硬度試験、寸法検査記録を提供していることを確認してください。制御されたプレート材料、適切な熱処理、および精密機械加工されたシール表面を使用して製造されたバルブは、寿命が長く、より安定した性能を発揮します。 Shanghai TOTEM Machinery Co., Ltd.は、リングバルブ、ディスクバルブ、ストリップバルブ構造のコンプレッサーバルブを、作動媒体や条件に合わせた材料選択と表面処理で製造・供給しています。各バルブは、必要に応じて主要な寸法検査、硬度検査、非破壊検査などの品質管理を受けます。バルブの仕様や交換についてのご相談は、 Shanghai TOTEM Machinery にお問い合わせください。 技術サポートについては、
コンプレッサーのバルブの故障は、往復コンプレッサーのダウンタイムの主な原因ですが、最も予測しやすい原因の 1 つでもあります。容量損失、温度偏差、圧力異常、異常音などの症状により早期に警告します。バルブ カバーの温度比較、インジケーター カード分析、音響モニタリングを使用した体系的な診断により、完全に故障する前にどのバルブが故障しているかを特定できます。プレートの疲労、衝撃による損傷、腐食、侵食、液体の摂取、堆積物の蓄積、およびスプリングの故障の根本原因はすべて、適切なバルブの選択、ガス品質管理、潤滑制御、オンライン監視、および計画的な交換によって対処可能です。高品質の交換バルブと規律あるメンテナンスへの投資により、計画外のダウンタイムが削減され、コンプレッサーの寿命が延び、総所有コストが削減されます。
バルブの寿命は使用条件によって大きく異なります。適切なメンテナンスを行ったクリーン ガスのサービスでは、バルブは 8,000 ～ 20,000 時間持続します。汚れたり、腐食したり、高速で使用したりすると、寿命が大幅に短くなる可能性があります。最善のアプローチは、各コンプレッサーの実際のバルブ寿命を追跡し、独自のデータに基づいて交換間隔を確立することです。
場合によっては、シートの軽微な損傷はシール面を研磨することで修復できます。バルブプレートの損傷、スプリングの破損、シートの腐食がひどい場合は、バルブアセンブリの交換が必要です。残っている材料の疲労寿命がすでに低下しているため、疲労したバルブ プレートを修理しようとすることはお勧めできません。
同じシリンダーのバルブ カバーの温度を比較するのが最も簡単な方法です。漏れのある排気バルブは通常、より高温になります。漏れのある入口バルブは冷たくなる可能性があります。インジケーターカードは、圧縮ライン、排出ライン、または再膨張ラインの特定の偏差を示すことにより、より詳細な診断を提供します。
ガス中の粒子状物質はバルブのシール面を侵食し、プレートとシートの間に詰まり、適切な閉鎖を妨げる可能性があります。液滴は油圧衝撃を引き起こし、バルブプレートを破損する可能性があります。コンプレッサーの上流に適切な濾過と液体分離を設置して維持することは、バルブの寿命を延ばすための最も効果的な唯一の手段です。
はい。ガス組成が変化して硫化水素、塩化物、水分などの腐食性成分が多く含まれる場合、元のバルブ プレートやスプリングの材質が適切でなくなる可能性があります。新しいガス組成に適した材料を選択するには、バルブのサプライヤーまたはコンプレッサーのメーカーに相談してください。不適切な材質で運転を続けると、バルブが急速に故障します。
